浅谈采用地铁加固措施加强建筑物的风险管理

杨　山

摘要：随着城市现代化进程的加速，对交通设施建设的需求在不断的增加。地铁施工对近邻建筑物的影响已成为地铁工程中的重点和难点。因此，在施工过程中必须采取可靠措施，并且根据建筑物的沉降及倾斜控制标准，对地铁施工过程进行有效的管理，严格控制地表沉降，才不会影响邻近建筑物的安全使用。

关键词：地铁加固措施；建筑物风险控制；施工安全

中图分类号：F426文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）08-0136-02

随着城市建设的发展，在市区修筑地下工程，尤其是在地面建筑密集、地下管线复杂的城市中心地区，地铁施工引起的地面沉陷将有可能危及周围建筑物的安全。因此，必须对地铁施工进行安全管理。在施工前必须清楚地掌握工程沿线建筑物的构造、型式、年代、使用状况等情况，对工前建筑物进行评估，确定建筑物的已有的变形以及抵抗剩余变形的能力。其次在施工过程中进行监控量测，并根据评价指标进行判断，对建筑物进行评估。这样可以对城市地下工程施工对建筑物影响的问题，做出比较合理的技术决策和现场应变措施。

一、建筑物风险控制

（一）施工过程监测

监控量测是地下工程信息化设计、施工必不可少的手段。由于地铁施工，必然会对其周围影响范围内的建筑物产生影响，导致建筑物出现裂缝、倾斜、甚至倒塌。因此，应将建筑物的监控量测作为一个重要的工序纳入到建筑物的风险评估中。在地铁施工过程中，必须对土建施工影响实施全过程进行监测、及时提供监测信息和预报，以便评估地铁施工对建筑物的影响程度，预报可能发生的安全隐患。在监测过程中，对各监测项目的监测值可采用预警值、报警值、极限值三个等级进行控制：

1．预警值是在保证建筑物不产生破坏的前提下所能达到的最大差异沉降值，上述每一指标的预警值取为极限值的60%。

2．报警值是指当沉降过大或过快接近控制值时，采取必要措施和手段进行预防，上述每一指标的报警值取为极限值的80%。

3．极限值是指施工过程中所能到达的最大的沉降（或差异沉降、水平位移）控制值，超过这个值，建筑物结构发生破坏。在上述每一指标中的任意一个到达或接近极限值时，应立即停止施工，报专家组进行论证分析，确定具体措施。

4．当上述每一指标小于预警值时，施工可顺利进行。

5．当上述每一指标中的任意一个超过预警值时，应及时制定和采取必要措施减小沉降（或差异沉降）。

6．当上述每一指标中的任意一个超过报警值时，应及时组织专家组进行论证分析，并采取相应防护措施进行防护，确保建筑物结构安全。如果地铁结构邻近有风险很大的建筑物，应对该建筑物进行专项监控量测方案的设计。

（二）施工过程控制

确定了各个柱基的沉降（水平位移）控制标准以后，先选择最优的施工工法及辅助施工工法，在确定了最优的施工工法或辅助工法的基础上，进行施工过程的沉降控制，保证沉降在控制范围之内。

1．施工工法的优化。选择几种可行的施工工法（包括对现有的设计单位提出的施工工法）进行数值模拟计算，确定最佳的施工工法；在需要增加辅助措施时，还应确定最佳的辅助工法。

2．施工过程沉降控制。施工过程沉降控制的应用在于严格控制每一施工步序的地表沉降值或水平位移值，从而最终到达控制地表的整个沉降值和水平位移值在控制标准内，其步骤是：依据现场调查、工程经验，参考计算分析，在满足建筑物的结构承载力的前提下，综合考虑经济技术指标，确定施工过程中控制参数的总的控制指标；在此基础上，结合前面的施工工法，确定每道工序的控制目标。依据以往经验，结合理论、数值计算，给出每步控制标准；在施工过程中，如前一步施工工序控制参数在控制标准范围内，则继续施工，如前一步工序控制参数超过该步控制标准，则调整以后施工过程，保证提出每一道工序的沉降控制值；总的原则：在地铁施工过程中，应当保证各分步沉降值不超标，确保总沉降值不超标。

二、建筑物的一般保护和加固措施

（一）建筑物保护措施

施工前调查所有在施工影响范围内的建筑物，着重查明建筑物的结构形式、基础形式、数量、修建年代、材质、质量状况、工作状态、与地铁线路的位置关系等。当建筑物具有很大的破坏风险时，应遵循“先加固、后施工”的原则。施工前的主要加固措施：根据工程实际情况，选择进行地层注浆、隔离桩等措施，严重时可以采用建筑物桩基托换或加固措施；地层注浆：从地表或洞内注浆加固地层；隔离桩：从地表或洞内施作隔离桩；当邻近建筑物破坏的风险较大时，应考虑在地面或洞内施作隔离桩，并对建筑物基础进行处理，控制基础相邻的地层沉降。当建筑物为桩基础，可以考虑实施桩间注浆，提高外侧土体的固结程度与密实度，增加桩底部承载区域内的约束，力求将桩周的摩阻力损失降至最低。从而减小建筑物本身的变形程度。如果建筑物基础为桩基础，且桩长较短，应考虑在地面打设深桩，通过后植筋技术承台扩大，并将部分荷载转移至新增设的深桩上，使之能与短桩共同承受上部荷载，一起抵抗后续施工中的变形。对建筑物进行基础托换或加固。当邻近建筑物破坏的风险较小时一般时，可以边施工、边加固，并进行施工过程量测监控。当邻近建筑物破坏的风险较小时，可以先施工、后加固，即在施工结束后，再根据具体情况确定是否需要对建筑物进行加固。

（二）地铁施工加固措施

1．暗挖隧道严格遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测、早成环、环套环”的施工原则进行开挖支护，控制地层的下沉量，同时还应注意以下事项：（1）加密格栅钢架，必要时增加喷射混凝土厚度；（2）施工中要注意对施工工艺的控制，采取小分块、短进尺、快封闭的手段，减少对地层的扰动，尤其要处理好拱脚变形的问题；（3）在地铁工程土方开挖过程中，洞内加强横向支撑，限制土体的侧向变形；（4）施工中要加强洞内和地面建筑物的监控量测，并做好记录，发现问题及时采取有效措施并反馈信息。

2．地铁工程在穿越邻近建筑物时，如果采取盾构法施工，应考虑以下措施：（1）合理设置土压力值，保持正面的平衡，防止超挖和欠挖；（2）穿越时降低推进速度，控制总推力，减少土层扰动；（3）穿越前调整好盾构姿态，穿越时减少纠偏次数及纠偏量，减少土体的扰动；（4）在穿越邻近建筑物地段，保证一次穿过，不能中途换刀，如果实在避免不了在上部地段换刀，事先要准备充足的预案。首先从盾构前部预留的超前加固装置对土仓上部及前方顶部的土体进行注浆加固，以保持开挖面稳定不出现塌方，然后再对土仓加气压后更换刀具。加强建筑物的监控量测，根据建筑物的性质、结构形式、基础形式等建立不同的控制值，通过监控量测及时掌握建筑物的变形情况，及时调整施工工艺，确保建筑物保护管理在可控状态。

3．不良的地质地段必须采取特殊的施工技术措施，如进行地质改良，缩短循环进尺等，以防止沉降超限。

4．喷射混凝土施工时应预留注浆管，支护完成后压注水泥浆或水泥砂浆回填背后空隙，并加固被扰动土体。

5．加强洞内外的注浆措施，控制地层沉降。

在地铁施工完成后，根据建筑物地基基础的最终沉降值以及建筑物的倾斜量对建筑物的地基承载力、建筑物结构的承载力进行复核，判断建筑物的安全状态以及还能承受的附加沉降值或倾斜量。如果经过复核后，建筑物地基基础或建筑物结构承载力接近甚至超过极限承载力时，则应对地基或建筑物本身采取加固措施，以保证建筑物的安全使用。

参考文献

[1]刘海燕，姜玉松．隧道开挖对地表及建筑物影响研究与分析[J]．西部探矿工程，2005，（3）．

[2]贺善宁，等．建筑物下浅埋暗挖隧道施工技术研究[J]．隧道及地下工程， 2004， （12）．

作者简介：杨山（1973－），男，四川德阳人，中铁二局五公司工程师，研究方向：施工管理。