摘要：随着时代的发展，城市建设也在不断地向着现代化发展。由于城市的快捷发展，地铁在交通工具中占据着重要地位并且也在飞速发展着。但是，地铁的建造对邻近建筑物的安全有着极大的影响，这是地铁施工的重点也是难点。在施工中，地铁的建造与临近建筑物的保护措施和管理有着严格的标准，有了这些保证才可以顺利施工。本文就分析了在地铁工程当中，其施工对周围建筑物的影响以及相关的安全风险管理。
关键词：地铁施工；临近建筑物，安全风险管理
1 地铁施工对邻近建筑物的影响
1.1 地铁施工引起地表沉降的作用机理
1.1.1 地面沉降
在盾构掘进时，若开挖面土体受到的水平支护应力小于原始侧向应力，则会引起开挖面前上方土体下沉；在盾构施工后，若隧道外围建筑空隙未能进行及时填充，则会破坏土体原有的三维平衡状态，使周围土体向盾尾空隙移动，造成地面沉降；衬砌背后的空洞未能及时进行压浆充填处理，也会引发地面沉降。
1.1.2 固结沉降
固结沉降是指地层因孔隙水压变化而引发的地表沉降。在盾构推进过程中，隧道周围土体受挤压而密实，增大了土应力和孔隙水压力，进而形成超孔隙水压力。在隧道开挖结束后，土体内的超孔隙水压力逐步减小，使得附加压力转移到土颗粒上，导致土体被压缩和固结，最终引发地表沉降。除此之外，土体结构还会随着时间的推移形成长期的压缩变形，产生次固结沉降。若地铁邻近有建筑物，那么在建筑物附加荷载的作用下，会延长土体固结时间，加大地表沉降量。
1.1.3 衬砌变形沉降
在盾构施工中，受周围土压力的作用，致使衬砌发生变形，并对周围地层产生相反作用力，最终导致地层变形。
1.2 地铁施工对邻近建筑物的影响
在地铁隧道施工中，会引起地层扰动，引发隧道周围应力应变场变化，并对邻近建筑物基础的稳定性造成一定影响，严重时甚至会造成建筑物结构变形、倾斜或倒塌。地铁施工对邻近建筑物造成的损害主要包括以下几种形式：
（1）地表沉降对邻近建筑物的损害。过量的地表下沉，会造成地面积水，对邻近建筑物的安全使用构成威胁。同时，若邻近建筑物的地基长期处于浸水状态，则会大幅度降低建筑物的结构强度。
（2）地表倾斜对邻近建筑物的损害。地表倾斜改变了地面的原始坡度，这对于底面积小且高度大的建筑物而言，如高压线塔、烟囱等建筑物，会迫使其重心发生偏斜，导致建筑物结构内应力变化，对建筑物造成破坏。
（3）地面隆起对邻近建筑物的损害。采用顶管法施工时，会造成邻近建筑物的基础上抬，使建筑物在地面隆起的作用下发生不均匀变形，进而产生结构裂缝。
（4）地表曲率对邻近建筑物的损害。在发生负曲率时，邻近建筑物的中央部分会悬空，使建筑物墙体产生水平裂缝或正八字裂缝，严重时会引起底部断裂；在发生正曲率时，邻近建筑物的两端处于悬空状态，易使建筑物墙体产生倒八字裂缝，严重时会造成建筑物倒塌。
2 对建筑物进行评估
在地铁的施工过程中，对于周边的建筑物会造成极大的影响。例如，武汉地铁在修建之前，就要对周边的建筑物进行详实的调查，并对各建筑物的安全指数进行有效评估和高精度的计算。
2.1调查建筑物的资料
在地铁施工之前，要对地铁周边的建筑物进行全面的调查。首先，要收集周围建筑物的初始设计图、竣工图、地质勘察资料、改进设计图、检测记录等原始资料数据。其次，要收集现今建筑物的具体数据。最后，依据原始数据的资料来计算、比较现今的建筑物数据，估算施工安全指数及周边建筑物的受影响指数。
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收集好原始数据和现今的数据后收集工作并未完成，还需要收集地质资料、车站的相关资料、结构图、材料的性能及计算和现场勘测等，这些都是施工中的重要环节。如果其中一个环节出现微小的误差，那么安全指数就会受到影响。
2.2 对建筑物现状进行评估
（1）建筑物的沉降范围。由于复杂的城市地表环境和避免施工对城市交通造成严重影响，地铁隧道施工多采用盾构法在地下打一条通道，所以对地面上的建筑物的沉降影响非常大。首先，要依据现有沉降数据，然后推算出剩余的承受能力，最后确定周围建筑物的沉降能力是否达到施工的承受范围之内，特别是木质建筑物。例如，武汉地铁的周围建筑物就有木质建筑物，因此在评估时要考察建筑结构的变形程度、承受能力等，这是一个重要环节。考察不只是为得到数据，更重要的是为估算打下良好的基础。
（2）估算方法。对于一般建筑物来说构建计算模型，只要得到承受的沉降值、跨度和变形的数据就可以，但是木质建筑物的估算与一般建筑物的估算有所区别。它需要柱基的水平位移的极限值、柱基的沉降值和标准值、柱基的结构变形等多方面，都需要得到精准的数值。最后，依据估算得出信息反馈，提前准备好风险措施。
2.3 地铁施工水平位移预测
在施工前要依据地质勘察资料比较不同区域地下水位的深度，总结出一个会使地面沉降程度较小的降水方案，还要估算因降水导致地面沉降的程度。降水对地面上周围的建筑物也会造成较大的影响，那么在施工之前就要准备好相应的措施。
2.4 基坑暗挖的影响及地表沉降控制标准
地铁工程基坑施工过程中一定会对地表及周围建筑物产生影响，若想得到标准的安全指数及影响程度的大小，就可以采用建立模型的方法。建立三维模型，模拟施工过程中对临近建筑物及地表带来的影响。在建立模型时，用收集到的数值作为参考数值，预测施工过程中建筑物的沉降值以及地表所受影响的大小。建立模型后还要制定一个沉降预警值和沉降报警值。
3 建筑物的安全措施及保护
在地铁建造过程中，可能会导致建筑物出现裂痕、倾斜，严重的甚至会导致坍塌。因此，一定要对建筑物实行监控，及时的观察建筑物的承载能力、变形程度以及沉降程度等各个方面的数据以防止出现安全隐患时可以及时的采取防护措施。监测时要时刻观察建筑物的沉降极限值。
在施工之前，以采取建筑物加固、地下土层加固、降水处理或优化设计图纸和技术方案等措施提高周边建筑物的安全程度，同时加强监测。在监测时要建立多个控制值，以便直观的检测到施工过程中邻近建筑物的变形、倾斜等情况，同时还要对邻近的建筑物进行防护措施。例如，地层注浆或隔离桩等方法。当监测到建筑物临近极限值时，可以对建筑物的地表进行注浆、托换或其他的加固措施，并控制临近建筑物的沉降值。挖掘时要保持正面平衡防止超挖，当挖掘到不良的地质时必须要进行地质改良、加强洞外的注浆措施等，以防止建筑物倾斜或坍塌。在施工完成后还要再一次进行安全风险评估，以确保建筑物可以安全使用。
结 语：
随着科技的不断更新，地铁在现今的交通工具中也独占鳌头。地铁的施工时会导致邻近的建筑物裂缝、倾斜、坍塌的可能，所以在施工前要做好严密的调查工作，施工中还要做好监测工作和对邻近建筑物的加固措施的管理工作，只有这样才不会对邻近建筑物的使用造成危害。
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论文作者:韩猛
论文发表刊物:《防护工程》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/18
标签：建筑物论文; 地铁论文; 地表论文; 盾构论文; 隧道论文; 地面论文; 地层论文; 《防护工程》2017年第15期论文;