地铁施工对邻近建筑物安全风险管理

冯 唯

（成都轨道交通集团有限公司建设分公司 610041）

地铁施工对邻近建筑物安全风险管理

冯 唯

（成都轨道交通集团有限公司建设分公司 610041）

文章从地铁施工的特点出发，分析地铁施工对建筑物的影响因素，并对建筑物安全风险进行评估，进而提出对建筑物安全风险管理的措施。

地铁施工；邻近建筑物；安全风险管理

随着我国现代城市化进程的不断推进，城市交通的压力正迅速成为制约城市快速发展的瓶颈。而地铁以其舒适快捷、节能环保、安全准时等优势迅速博得各大城市的青睐。地铁作为城市交通“分流”的载体之一，必将建设在建筑密集、人流量较大的繁华地段，由此，地铁对周边邻近建筑物的安全也构成了威胁。

一、地铁施工的特点

（一）施工须考虑地形、地层存在差异。由于地铁施工在地下进行，地铁穿越的地形、地层不尽相同。

（二）施工与环境交互作用。地铁施工本身会受到地质、地层等环境影响，同时，地铁施工也会对环境产生诸如地下水变化和地层震动的反作用。

（三）施工伴随长期的量测和监测。由于地铁施工规模较大，所占地下空间也较多，随着地铁施工的不断推进，地铁周围的空间物质会随新环境的变化而变化，所以，地铁施工期间要不间断的测量周遭环境及物质的变化。

（四）施工须考虑地下结构。地铁施工须根据地下结构与地层结合的紧密程度以及周遭围岩的性质展开。

二、地铁施工对建筑物的影响因素

地铁施工对建筑物变形的影响机理是，当隧洞开挖后土体的整体性遭到破坏，土体承载力骤然失衡，靠近隧洞一侧的土体承载力明显减小，使得基础受力不均匀，建筑物由于本身产生附加弯矩而变形。根据以往数据调查发现，地铁施工对建筑物的影响主要表现在以下几个方面：

（一）地质条件和土壤环境的影响

主要包括地下水、黄土、软土、断裂构造、抗震情况等因素。地下水的存在导致土体的物理学参数发生变化，增加了设计和施工中的不确定因素。黄土的主要成分是粘土矿物，易遇水膨胀，易坍塌，有湿陷性，地铁施工时一定要砸实土层，必要时使之吸水膨胀，再进行夯实作业。软土地层具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、强度低、灵敏度高和易触变、流变的特性，在外动力作用下土体结构极易破坏。断裂构造是受地应力的作用导致的，其在地壳的稳定性与地质环境评价方面都占据着重要地位。地铁作为城市交通的重要组成部分，应该纳入抗震设防的重要范畴。

（二）地铁自身影响

主要包括地铁所处的空间位置、隧洞截面、支护形式、开挖方法等因素。地铁所处的空间位置可用隧洞深埋高度与洞径比值，隧洞拱顶与基础中心线水平距离的数值进行确定，不同相对位置下地表沉降不同，隧洞拱顶覆土厚度的增加，沉降区范围越大；隧洞截面主要包括截面的大小和形式，不同隧洞截面引起的地表沉降不同；支护形式分为喷锚、管棚支护等；开挖方法包括台阶法、爆破法各盾构法等，不同的支护形式和开挖方法均会对建筑物进行不同程度影响。

（三）建筑物自身因素

主要包括建筑物本身是框架结构还是砌体结构等结构形式，是独立基础、箱型基础还是桩基础等基础形式；是刚材、木材还是烧结砖等结构材料；此外，建筑物的建造年限也会产生较大影响。

三、建筑物安全风险评估

地铁施工可能会引发建筑物均匀沉降、倾斜、扭转、开裂等问题。所以，在进行地铁施工前有必要对建筑物进行安全风险评估。

（一）建筑物资料调查

为确切掌握建筑物的实际数据及与地铁结构之间的位置关系，有必要对建筑物的结构、基础形式、材料、建造年限、建筑物地下地质构造、建筑物与地铁之间距离等资料进行分析了解。

（二）建筑物现状评估

根据建筑物的调查资料，依照评价指标对建筑物进行现状评估，以规避施工中的风险。

（三）水平位移预测

1.施工降水的影响。根据地质勘察资料，施工降水时应首先考虑当前最不利的水位降深位置，并选择会产生较小的地面沉降的降水方案，进而估计因降水导致地层有效应力的增加而带来的最不利的地层沉降值。若降水可能会对邻近建筑物产生较大的影响时且风险较大时，应采取设计专项降水方案降低风险。

2. 地表沉降控制标准。由于外界环境的不同，对于地表沉降控制标准，应根据地铁施工范围内的环境进行分析确定。一般情况下，在浅埋暗挖地铁施工过程中，地表沉降值控制在30 mm 以内。根据骆建军[2]等学者的研究，多层和高层建筑的整体倾斜允许值和高耸结构基础的倾斜允许值分别如下（见表1，表2）。

表1：多层和高层建筑的整体倾斜允许值

表2：高耸结构基础的倾斜允许值

四、建筑物的安全措施

随着城市建设的不断发展，地铁虽作为城市的配套设施淡然存在，但是，地铁施工可能引发的地面沉陷将会影响建筑物的安全。因此，必须对建筑物进行安全保护处理。

（一）施工前的建筑物保护措施

施工前对建筑物遵循“先加固后施工”的原则，进行不同方式的加固。地铁施工邻近建筑物时，基础两侧土体薄弱易损，可根据工程实际进行注浆加固、设置隔离桩或对建筑物进行基础托换或加固。

（二）施工过程监测

施工中应随时对作业进行监控量测。监控量测是施工中不可或缺的手段，监控量测的主要任务是修正设计、指导施工，提高安全性。大量工程实践经验表明，现场监测和数值计算，可有效了解围岩的稳定性以及在施工过程中的应力动态和支护结构的工作状态，从而指导施工工序预防坍塌，保证施工安全，为施工组织提供了决策依据，也完善了设计。

（三）施工过程控制方法

1.工法优化

对施工工法进行数值模拟计算，选择并确定最佳的施工工法及辅助工法。

2.沉降控制

根据建筑物在施工之前的沉降值，测算建筑物整体的承载能力，从而分析出其剩余承载能力和变形能力，对于特殊建筑物，有必要对其柱承载能力进行测量，严格监测地表沉降值及水平位移值，使这两个数值控制在标准内。

3.对地铁施工进行加固

进行暗挖隧道时，要加密格栅钢架，对施工工艺的控制，减少对地层的扰动；地铁施工在穿越邻近建筑物时，应根据工艺的具体要求全面考虑相关因素；加强监控量测，发现问题，立即采取措施；在不良地质条件下施工时，考虑地质条件采取针对性措施；采取多种有效方法，减小地层沉降。

总之，地铁施工既要做好对施工本身特点、施工对建筑物的影响分析，又要做好对建筑物的安全风险评估及对建筑物进行安全保护措施，最终才能有效对邻近建筑物进行安全风险管理。

[1]曹根发.地铁施工邻近管线安全风险管理研究[J].交通建设. 2015年11月.

[2]骆建军、张顶立，王梦恕、张成平.地铁施工对邻近建筑物安全风险管理[J].岩土力学.2007年7月.第28卷第7期.

[3] 王凯旋、王雨、张琳等.地铁区间施工对既有建筑物的影响研究[J].中国安全科学学报.2014年4月.第24卷第4期.

TU714

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1007-6344（2017）05-0273-01