地铁隧道施工对临近建筑物的影响分析

地铁隧道施工对临近建筑物的影响分析

董斌  ,张恒

河南省交通规划设计研究院股份有限公司  河南郑州  450008

摘要：随着城市化的不断推进，交通越来越拥堵，人们出行面临巨大压力，而地铁能够有效缓解交通压力。目前许多大中型城市都在进行地铁的修建工作。虽然地铁为人们的出行带来了巨大的便利，但是在修建的过程中也出现了很多问题，对临近的建筑物也产生了不同程度的影响。通过研究地铁隧道施工对临近建筑物影响，可以更好的降低地铁隧道施工中安全风险，促进城市的发展。因此，本文主要对地铁隧道施工对临近对建筑物的影响和邻近建筑物影响的控制措施进行了阐述，以供参考。

关键词：地铁隧道施工；既有建筑物；风险评估

前言

为了减轻城市的交通压力，减少对环境的污染，合理地利用地下空间是必要的选择．许多的城市都开始大力修建地铁，地铁在解决城市拥堵交通和环境污染等问题上，起到了很大的作用．许多地铁线路需要穿越密集的建筑物和交通路面网，在这些复杂的地面环境下，进行地铁的设计、施工很困难，也有一定的风险．同时，设计和施工的不合理也会影响相邻建筑物的结构安全，影响人们的生活．因此研究盾构隧道施工对临近既有桩基建筑物的影响具有重要的意义。

1地铁隧道施工概述

在地铁隧道工程施工过程中，往往都会涉及到洞身开挖、爆破、盾构施工技术等。隧道施工，主要是利用盾构机进行施工，对开挖面进行控制，防止出现塌陷。在隧道地铁开挖施工过程中会给周边建筑物带来不利的影响，因此，地铁隧道开挖和施工工法必须根据工程实际地质条件、覆盖层厚度、衬砌断面、隧道长度及工区要求多方面因素，经过经济、技术比较后确定。加强对地铁隧道施工对邻近建筑物影响分析，以便更好的保证地铁隧道施工顺利进行。

2地铁隧道施工对临近对建筑物的影响

2.1对建筑物基础的影响

地铁隧道工程施工过程中，通常会对周边土体产生扰动，给土体应力状态造成较大的影响，从而进一步影响到施工周边建筑物的稳定性、安全性。另外在地铁隧道施工中，如果周围有建筑物，就会对地层沉降产生很大影响，所以在地铁隧道施工中，需要对隧道、土体和建筑物三者之间进行综合考虑。在地铁隧道施工中，对周围建筑物影响，通常表现为倾斜、沉降和变形三种形式。

2.2对临近建筑物上部结构的影响

（1）地表沉降破坏

地铁隧道工程施工过程中也会对建筑物上部结构带来很大的影响。地表沉降主要分为均匀沉降和不均匀沉降，如果发生均匀沉降，只要沉降量不超过限值，就不会对建筑物稳定性产生影响。但是如果发生不均匀沉降将会带来严重的后果，会导致建筑物基础出现变形，给建筑物上部结构稳定性产生威胁。一是，对于砌体结构的建筑物，如果发生不均匀沉降，就会导致建筑物出现裂缝问题。二是，对于建筑物底面积较小的建筑物，如果发生不均匀沉降就会对建筑物内部结构产生影响，所以在地铁隧道施工中，需要对周围建筑影响进行合理分析，采取相关措施进行应对，从而更好的保证地铁隧道施工顺利进行。另外在地铁隧道施工中，如果周期建筑物所处的地下水位比较高，一旦发生沉降就会导致建筑物基础长期处于潮湿状态，会对建筑物结构稳定性产生很大影响。

（2）地表水平变形破坏

在地铁隧道施工中，会发生地表水平变形问题。在对周围建筑物影响中，如果建筑物是以混凝土结构为主的建筑物，这种建筑物主要以抗压能力比较强，如果在拉应力的影响下，会导致建筑物发生开裂，会建筑物使用寿命造成影响。另外在对周围建筑物影响中，虽然大部分建筑物结构抗压能力比较强，但是如果发生过量压缩，就会导致建筑物产生挤碎性破坏，对建筑物结构稳定性产生影响。

3地铁隧道施工中防止临近建筑物变形的加固方法

变形的控制可分为主动控制和被动控制两种类型，其中主动控制法指的是在地铁施工过程中及时根据监测结果对周围的既有建筑物采取加固措施；被动控制变形则是指当地铁施工出现了不良的后果，且建筑物产生了较大的沉降后，需要采取加固和纠偏措施将建筑物调整回规定的桩体。施工的过程中最好采用主动控制变形的方法，及时调整施工的参数，减小对建筑物的扰动，进而控制建筑物的沉降。

3.1地表施工控制措施

尽可能使地铁的路线远离不良地质区域或者软弱含水层，防止土体产生过大的沉降。施工之前需要先通过数值模拟的手段分析地铁隧道开挖之后产生的变形等，同时在施工的过程中还要及时进行监控量测。确保地铁隧道在开挖过程中保持平衡的手段是维持盾构机内外土体压力稳定，而内外的压力主要是由开挖的速率、土体排除的速度、盾构机所受的阻力等方面的因素决定的。要及时对盾尾进行支护注浆，确保支护管片能够发挥较好的支护作用。此外，还需要减少对开挖地层的扰动，加快施工速度，尽可能让开挖保持连续，防止因盾构机停挖而导致开挖面失稳或者出现过大的沉降。

3.2建筑物施工控制措施

（1）穿越环节控制措施。积极开展盾构控制工作，合理调整其姿态，对掘进偏差及时予以纠正，尽可能控制土体扰动问题。对掘进速度进行充分控制，监控出土量，进而提高注浆作业及时性与正面土压合理性。借助强化同步，开展二次注浆处理，以控制地层损失。衬砌环在脱出盾尾过程中，进行同步压浆处理，同时合理提高压浆量，对开挖轮廓和管片的建筑间隙进行填充处理。保证盾尾密封效果，基于盾构后方的10环位置对管片背后展开二次注浆处理，保证同步注浆量充足。

（2）主动控制措施。主动控制措施主要是根据施工过程中监测的结果来对盾构机的施工参数进行修改，主要包括施工速度以及支护的速度。其主要的施工思路为先根据土质情况、技术规范和施工经验选取初始的施工参数，再根据相应的预测结果和开挖监测数据对施工参数进行调整，通过不断的调整确保施工参数的合理性，进而控制因地铁施工而对周围既有建筑物所造成的影响。

（3）被动控制措施。仅仅通过主动控制措施并不能完全阻止变形，还需要采取被动控制措施对既有建筑物进行加固，常用的措施如下：①基础加大截面加固法。将原有的独立基础改换为条形基础，使其受力更加均匀，减小不均匀沉降。②隔断法。通过设置断墙减少土体变形，断墙主要设置在隧道与盾构机之间，对于施工区域狭小、建筑物密集的区域，应用该方法效果较好。③桩基托换。桩基托换是用指定的桩来代替原来的桩用作建筑物的传力构件，通过这种方法能够使原有的基础有新桩基支撑，进而不受开挖的影响，有效转移荷载。④土体加固。土体加固主要分为两个部分，分别为盾构机周边土体的加固和建筑物地基的加固。一方面，通过提高隧道周边的土体强度与刚度可减少周边土体所发生的扰动；另一方面，可通过增加建筑物的承载力控制变形。⑤锚杆静压桩。将锚杆与静压桩两种技术进行结合，其加固原理为在原基础上埋设锚杆来固定桩架。⑥灌浆加固法。将浆液注入地层，让浆液通过填充、渗透以及挤密的方式使松散的土体形成一整块“结石体”。

结语

综上所述，随着城市不断发展，人口数量不断增多，城市交通日益拥挤，为了缓解交通问题，各个城市开始不断建设地下工程。然而若缺乏合理、科学的技术提供支撑，则地下工程会严重影响当地环境。开展地下隧道施工活动时，不仅需要在建工程的顺利展开，还需要保证对临近建筑物的安全影响，文章阐述了隧道施工过程中防止临近建筑物下沉的主动控制措施以及被动控制措施，希望能为相关人员提供参考。

参考文献

[1]陈钿浩.基坑开挖对下卧既有隧道的变形影响和保护措施研究[D].绍兴:绍兴文理学院,2021.

[2]姜久纯,尹超,张超翔,等.乌鲁木齐地铁隧道下穿邻近既有线施工力学行为研究[J].工程勘察,2021,49(10):21-25,43.

[3]贾晓凤,李春剑,任磊,等.地铁盾构隧道下穿南水北调干渠的沉降控制研究[J].安全与环境工程,2022,29(1):77-84,118.

[4]刘林.基坑开挖对下卧既有地铁隧道变形影响研究[D].西安:西安建筑科技大学,2021.