摘要：根据地铁隧道与邻近建筑物之间的实地距离以及暗挖地铁隧道所造成的地面沉降和邻近建筑物倾斜的程度，可以把地铁隧道附近的建筑物与地铁距离远近程度分为很邻近、邻近、较邻近和不邻近四个不同的等级，同时阐述划分标准以及与地铁相邻建筑物地表沉降及建筑物倾斜的科学计算方法。该文也阐述多种不同评价方法，如用一般性调查、初步评估、二次评估和三维有限元评价等方法对不同等级邻近建筑物的安全风险进行评估。
关键词：邻近建筑物 沉降 倾斜 安全评价方法
在城市地铁交通规划筹建时，通过暗挖的方法建设隧道，这个时候处在地层底处的物质被挖出，地层的承受应力发生了一些变化，这种变化导致土壤颗粒运动轨迹发生变化，位于掌子面周围的土壤颗粒因收到影响产生位置的局部移动，地表因此受到震动，导致地面降低，由此产生众多的沉降槽，对周边的建筑物产生一定的威胁。而沉降槽的产生伴随着土壤水分的严重流失，土壤颗粒随之流失。另外，土体在物理重力和地面负荷共同施压下，被重新压密，这样不断反复循环，不断地流失后压密、压密后流失，地面下沉是必然的，附近的建筑物受到波及发生沉降。有鉴于此，隧道建设中暗挖施工对邻近的建筑物所产生的影响是关乎施工安全性的关键一步。在结合国外先进成果和国内隧道暗挖施工经验的前提下[1]，探索邻近暗挖地铁建筑物安全性评价方法和地铁附近建筑物距离远近划分标准。
一、邻近隧道建筑物的邻近等级划分与暗挖引起建筑物的沉降计算
邻近地铁建筑物的邻近等级是评定建筑物安全性的根本，地铁附近建筑物与地铁距离远近程度划分标准建议应依据隧道与建筑物距离和暗挖隧道导致的建筑物倾斜和沉降程度。
实践证明，地面底部为均匀的土质地层时，地面施工作业导致的地表下降规律与著名墨西哥科学家皮克发现的正态分布曲线的规律[2]类似，建筑物底层和隧道中心轴线水平距离的沉降公式为S=Szmaxexp (-y^2/ 2i^2)(1)，其中Szmax为建筑物底层的最大沉降值；i为建筑物底层沉降槽宽度，即曲率反弯点与中心的距离。
建筑物基础底部皮克正态曲线地铁隧道中心到反弯点的距离i可由下式进行计算得到，即i=k(z0-d)(2)。其中k为确定沉降槽皮克正态曲线反弯点的经验系数；z0为隧道轴线到地面的竖直距离；d为建筑物基础的埋深。
建筑物底层的最大沉降值Szmax也可依据地层条件、施工方法、隧道直径进行估算，也可按下式计算: Szmax=z0*Smax/(z0-d)(3)，其中Smax为掘进坑道轴线上方地表最大沉降量[3]。
通过(2)和(3)两条公式及建筑物基础底部距隧道远侧和近侧距隧道中心轴线的水平距离a和b代人式(1)，就能得到建筑物基础底部远侧和近侧的沉降，则建筑物的倾斜值为△D=△S*H/(a-b)(4)，其中△S为沉降差；H为建筑物的高度。
二、邻近暗挖地铁建筑物安全评价方法
建筑物通过安全评价最终要得到的是建筑物安全性的高低，这可以给建筑工程作出正确的保护指示[4]。通过借鉴大量国内外工程经验，应针对不同地铁邻近的建筑物的安全性采取科学合理的评价方法。
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(1)对第四级“不邻近”的建筑物，因为隧道施工对建筑物影响很小，所以对这种建筑物的安全性评价采用的是一般性调查，即施工一方直接到建筑物所在位置进行现场情况的调查。
(2)对第三级“较邻近”建筑物的安全性评价采用以建筑物最大倾斜和最大沉降为根据的“初步评价”的方法。
(3)对第二级“邻近”建筑物采取的安全性评价方法为“二次评价”的方法，即用超过“初步评价”的判定标准所采取的评价方法。
(4)对第一级“很邻近”建筑物的安全性评价方法则要采用在第二级建筑物安全性评价基础上进行改进的三维有限元法进行全方位评价[5]。此评价方法需要综合考虑土质、建筑物、地铁之间的关系，并对房屋组成、隧道分步开挖过程等都要通过仔细地规划实验。
三、结语
本文对暗挖地铁隧道施工影响邻近建筑物的邻近程度作了划分，分为四个等级，并阐述了有关计算方法，并针对不同邻近程度的建筑物的安全性评价给出四种评价方法，相关工程实例的成功应用也证明了相关方法简易性、可行性高。
参考文献：
[1]吴波，高波，索晓明．地铁隧道开挖与失水引起地表沉降的数值分析[J]．中国铁道科学，2014，25(4)：59-63．(WU BO，GAO BO，SUO XiaoMing.Numerical Simulation of Land Subsidence Effect Induced by Metro Tunnel Excavation and Water Loss[J]．China Railway Science，2014，25(4)：59—63．in Chinese).
[2]PECK P B.Deep Excavations and Tunneling in Soft Ground [C] //Proceedings of 7th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering：State-of-the-Art Volume．Mexico：Department of Transportation Federal Highway Administrator，2016：225—290.
[3]RANKIN W J．Ground Movements Resulting from Urban Tunneling：Predictions and Effects[C]//Geological Society Engineering Geology of Underground Movement. London：Engineering Geology Special Publication，2013：79—92．.
[4]吴波，高波．复杂条件下城市地铁隧道施工地表沉降研究[J].中国铁道科学，2006，27(6)：129—131．(WU BO，GAO BO. Study of Ground Subsidence Induced by Urban Subway Tunneling under Complicated Conditions[J]．China Railway Science，2016，27(6)：129-131．in Chinese).
论文作者:徐中圣
论文发表刊物:《基层建设》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/13
标签：建筑物论文; 隧道论文; 地铁论文; 方法论文; 距离论文; 评价论文; 地表论文; 《基层建设》2017年第8期论文;