地铁施工下穿建筑物沉降控制标准研究

何远飞

中交第三航务工程局有限公司 上海市 200000

[摘 要] 城市地铁的建设导致地层出现了明显的变形和应力重分布，均存在不同程度的沉降现象，导致周边环境受到了影响，同时存在较大的安全风险。由此，文章针对相应的控制标准进行了分析。

[关键词] 地铁施工 下穿建筑物 沉降 控制

1. 地铁隧道开挖对建筑物的影响

由于城市化进程加快，地铁逐渐成为人们的主要交通工具，不论是小城市或是大城市，均开展了盾构施工，进一步为了人民的出行提供便利。但是，地铁的建设对周边环境的影响是不可忽略的，其对建筑物基地土层等稳定性的影响较大，同时影响着整个工程建设的质量和安全性。

1.1 导致建筑物结构出现变位损害

地铁隧道的挖掘会导致建筑物、上部结构、土体以及隧道产生互相作用。隧道挖开后，周围土壤出现扰动，使得地层出现沉降现象，随后影响着地基周围的土体，致使周围建筑物出现明显的沉降变形。正常情况下，建筑物若是自重较大且整体刚度较小时，隧道埋深较浅，地层的影响较大，整体结构的应变以及附加应力也变大，随之，建筑物的安全性出现问题，同时影响了建筑的稳定。

1.2 分析建筑物下地层沉降情况

现阶段，国内外所依据的建筑物损害风险评估标准均是以随机介质理论以及Peck公式为内容，提前预测出现地层沉降的天然曲线，同时，将获取的沉降槽曲线数据作为地面建筑物位移和沉降的标准参数，并探究结构受力度，判断结构损害风险参数，由此，完全忽视了建筑物自重以及刚度对土体的压力。事实上，沉降槽曲线形态和总沉降量大小往往与建筑物结构刚度及自重是有关，沉降形态和总沉降量与天然地面情况下相比是有所出入的。

1.3 隧道开挖对不同结构建筑物的影响

隧道开挖后，导致土体变形并影响了建筑物基础，随机，建筑物出现了水平位移、曲率形变、整体倾斜以及竖向下沉等现象，并对建筑物的上部结构产生影响，使建筑物承受着巨大的附加应力。由于建筑物本身就存在部分应力，其与地表附近的土体变形产生了不一致性。这些差异出现的具体作用是由建筑物结构自重、整体刚度、截面形状以及上部结构的材料影响的。

2 相应的控制措施

由于地铁隧道开挖时，主要工程施工位置在地下，自身存在较大的安全风险，且周围环境复杂，地铁工程施工过程中极易出现变形以及地面沉降等问题，最主要的是受到施工过程的影响，盾构施工后，隧道土体会受到损坏，同时造成部分地层损失。所以，为了减少建筑的沉降等安全性问题，分析沉降地层与隧道施工的相关影响因素，需要针对不同的诱导因素采取针对性的控制方案，避免由于隧道开挖产生其他不良事故，影响工程效率和成本。

2.1 加固区控制

在地铁工程建设中，应当重视加固桩的质量，前期需要对加固区进行抽芯核验，数据结果：具备较好的自立性以及均匀性，选择得到桩芯均满足了想法参数，抗压强度控制在一定指标之上，同时，渗透系数较小。并且，为了保证加固区的质量，需要进行探水试验，在洞门位置设立9各探孔，于洞门中心以及洞门圈30cm处间隔2.3m位置设置探孔；于洞门圈外部各个死角设立4个探孔。使用岩心钻开始钻孔，保证深度在3m左右，观察探孔设置成功后无明水存在。由此，证明该加固区的质量较好，且对洞门处土体的改良效果明显。

2.2 盾构控制

盾构技术应用中的控制方案主要是针对具体的数据进行优化，以盾构隧道开挖的前端为控制开始，降低对周边土层的扰动，降低对建筑物的影响。在进行隧道施工时，需要整合记录施工信息和相关数据参数，避免土地变形，进一步保证建筑物的安全性和稳定性。

盾构技术推进时，必须严格监督具体操作并将信息及时反馈，及时调动相关参数指标，细化施工缓解，保证盾构掘进时的信息化处理效果。并且。为了降低土层的损失情况，减少对周边土壤的扰动，应当及时对盾构的形态进行调整，防止施工速度过快或是幅度大对建筑物造成较差影响。

针对部分土压平衡盾构，需要明确盾构在掘进时的平衡性和稳定性，使得土舱压力波动的幅度较小，工作人员需要实时监控施工速度和出土量，降低土体扰动幅度。并且，施工时需要重视同步补浆以及及时补浆，应当使用合适的注浆压力，避免较小的压力使得浆液无法融进土里，若是浆液压力较大则会导致土层出现明显的裂缝。并且，若是注浆量不合理，则会致使管片外的土层受到较大扰动出现沉降现象，由此，在施工时需要及时控制注浆量，选用适当的注浆压力。

2.3 建筑物加固

加固建筑物可以促进建筑物自身的强度和刚度上升，是一种比较常见的加固手段。对建筑物进行加固后，降低了附加应力和变形应力的影响，使建筑物所承受的附加压力增加，进一步适应地铁隧道施工的地层变化。具体的加固方式如下：

①粘钢法以及粘贴碳纤维法：正常情况下，将钢板或是碳纤维理他环氧基等粘贴剂贴于构件表面，推动构件性能不断上升，最主要的优势体现在，该种方式不需要改变建筑物的使用空间以及构件形状，可以大大的提升构件的承载力，具有较广泛的实用性。

②外包混凝土法：该种方式主要作用于砖墙以及砖柱的加固，例如，针对壁柱或是独立柱使用刚醒混凝土加固，对砖墙增设钢混扶壁柱。这种加固方式的优势在于，应用新型材料进行加固不影响建筑物本身的承重，且在砖混结构以及砌体 的抗震加固中应用较广泛。

③外包钢法：这种加固方式是一种在不增大构件截面尺寸的情况下提高构件承载力的方法，主要是增加结构的延性以及刚度的主要手段。该种方式更适用于对砌体结构的窗间墙、砖混、柱、混凝土梁等进行加固。具体的应用材料以钢板或是外包型钢等刚度较大的材料为主。

④增加截面法：通过增设较大刚度材料至原截面，增大了构建整体刚，进一步提升了构件的整体承载力，提高了建筑物的抗变形性能。这种加固方式主要有加固混凝土梁、柱、增设混凝土层等方式。

2.4 地层加固

地层加固的原理是为了明确隧道开挖对周边土体的影响面积，明晰具体的影响程度进行较大范围的土体加固。具体的隧道施工影响范围主要有两种判断方式，一是通过地面建筑物基地压力扩散情况评估；另一种情况是依据地层情况、隧道尺寸以及隧道埋深进行计算。

3 具体的监测分析

针对某一区域的地铁站盾构位置进行1年的沉降监测，具体的数据采集共有8000多组，将其分为三个部分，其中盾构始发阶段21天，盾构正常掘进段146天，盾构接收段及后续监测73天。第一阶段最大沉降量为21.67mm，观测点位为DBC-09-08，观测日期为2019年2月14日;第二阶段最大沉降量为13.45mm，观测点位为DBC-35-04，观测日期为2019年7月14日;第三阶段最大沉降量为18.25mm,观测点位为DBC-43-18，观测日期为2019年9月24日。

由此可见，盾构施工时，针对不同施工环节进行控制方案后均会出现明显的地面沉降，其中沉降最明显的时期为第一阶段，随后是最后的接受阶段，沉降最小幅度的是盾构的正常掘进阶段。

4 总结

新时代下，地铁建设已然成为城市建设工程中的重要组成部分，相关部门需要重视对施工过程在的监控，降低施工对周边建筑物的影响，提升建筑物的安全性，减少不良事故的出现。

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