轨道交通对邻近建筑安全风险评估

1轨道交通施工对邻近建筑物的安全风险评估

1.1邻近地面建筑物安全风险管理

轨道交通暗挖工程施工阶段，由于大中型盾构设备施工对岩土体产生了扰动，车站周围邻近的建筑物必然受到影响，为确保施工阶段地面建筑物不发生不均匀沉降、倾斜等影响使用安全的病害，有必要对地面建筑物当前的状况进行调查与评估管理，从理论上预测车站暗挖工程施工对邻近建筑物的影响程度及范围，并提前采取相应的措施，保证车站暗挖工程施工过程中建筑物得以满足安全、适用、有序的运营。为有序的开展工作，按以下步骤进行安全管理:①现场实测、调查与咨询，得到评估区域与周围建筑物空间位置几何关系，拟建车站暗挖工程及附近的主要建筑物及构筑物;②轨道交通周围建筑物的现状调查，确定其重要性及合理使用年限，并对其现状进行评估;③综合考虑评估区域地质、水文施工方法等因素，预测车站暗挖施工对周围岩土体及邻近地面建筑物的影响;④制定车站暗挖工程施工时沉降控制标准;⑤车站暗挖工程施工阶段安全管理及控制程序，必要时提出施工对策与邻近地面建筑的加固措施。

1.2邻近地面建筑物现状调查与评估

资料调查的目的是确保车站暗挖工程在施工阶段地面邻近结构的安全性，了解及确定施工时可能引起的邻近地面建筑结构的影响区域及影响范围。资料的调查包括:与建筑物有关的调查资料及与车站位置结构有关的调查资料:前者主要包括原设计图纸、竣工图纸、建筑物的使用条件，原始施工资料等，后者主要包括车站的平面布置图，车站的的具体纵横断面结构形式、尺寸，建筑物与车站的空间位置关系等。如图所示，为车站隧道周边环境概况图。对邻近地面建筑物的现状进行安全性评估是控制建筑物安全风险管理的关键，此时应根据建筑物的实际现状情况采用合适的方法评估，进而准确分析与预测车站暗挖工程的沉降，以便为施工过程中采取相对应的安全防护措施提供依据。

2工程概况

重庆市轨道交通3号线红旗河沟车站工程，位于汽车北站东北向50m左右处的一座暗挖车站，呈南北走向，沿红锦大道下方布设，车站埋深12.0～20.5m，车站高20～31.5m，宽约20～23m。车站为轻轨三号线与地铁六号线换乘枢纽站，轻轨三号线车站与地铁六号线车站十字交叉换乘，轻轨三号线位于地铁六号线之上，共五层。轻轨3号线红旗河沟站为暗挖地下岛式车站起止点桩号为CK13+361.298～CK13+537.998，中心里程CK13+429.398，车站平面尺寸为176.7m×20.5m，有效站台长度为120m，有效站台中点轨顶标高为253.357m;地铁六号线车站为暗挖地下侧式车站，有效站台中点轨顶标高为246.100m;本次地铁六号线设计范围为地铁六号线与轻轨三号线十字交叉平面部分，地铁六号线不在本次评估范围中。车站地面附近主要建筑物为25层的和府饭店，离车站边线约20m左右。评估相邻结构物的位置主要是因为轨道交通车站暗挖施工对邻近地面建筑物的安全性风险大小与轨道交通与建筑物的空间位置、建筑物的用途及车站的结构状况有关。

2.1制定邻近地表的控制标准

对于轨道交通建设引起的邻近建筑物地表的沉降标准值，一般以浅埋暗挖轻轨车站施工阶段，临近建筑物最大沉降值不超过30mm为宜，且应按地铁施工范围内的环境进行具体分析。重庆轨道交通3号线一期工程红旗河沟车站工程施工过程中虽然出现了最大沉降值大于30mm的情况，但在最大沉降值的范围并未扩展，未出现危险状况。在隧道开挖施工中，无法做到完全不允许邻近地面建筑物出现沉降、变形及裂缝，只能控制变化值的大小不超过规定限值，因此问题的关键在于如何将变化值控制在规定的范围以内，一般情况下，参照相关设计规范。

2.2车站工程与相邻建筑物的相互影响

从方案布置图和设计纵断面可知，对车站工程可能有影响的相邻建筑物主要有汽车北站，对C出口(3#通道)可能有影响的相邻建筑物主要是和府饭店。

2.2.1与和府饭店相互作用

根据设计资料，和府饭店主要与红旗河沟车站3#通道有影响，主要是由于和府饭店筏板基础之上部分在筏板基础和挡墙基础之下。3#通道边墙与其之间的平距为3.66m，和府饭店的基础外边缘与通道坡脚连线的倾角为59°，因此和府饭店受红旗河沟车站3#通道的影响很小，主要影响在于车站工程为施工的顺利进行对筏板基础和挡墙的震动。

2.2.2与汽车北站相互作用

根据设计资料和平面图，汽车北站主要对红旗河沟车站工程南端通风道产生影响。南端通风道从汽车北站下方通过，汽车北站的基础底面与通风道顶面间岩层厚度约11m，通道处岩石顶板厚度为通风道洞跨的1.19倍，远大于隧道围岩塌落高度，成洞条件较好。因此可知该通风道的开挖对上部建筑的影响较小(限于篇幅，此处计算略)。

2.2.3与现有道路的相互作用

车站工程及其附属建筑物很多地段位移现有交通主干道下，如果其开挖施工方案不当，对现有道路很容易造成破坏，对交通影响较大。

2.3建议对邻近建筑物的具体保护措施

暗挖工程开工前，详细调查施工相邻建筑结构的现状，包括结构的数量，受力形式，地基基础形式，修建及改造加固年代，与地铁的空间位置关系等，当发现建筑物有很大安全风险，应先排除危险，再施工的程序。施工前邻近建筑结构基础处理措施:一般情况下，选择地层注浆及对桩基进行隔离方法，如遇到地质条件良好、邻近建筑物破坏风险较大时，采用桩基托换方式，并在施工过程中对桩基托换部位进行重点施工检测。根据具体的实际情况，对车站暗挖工程的安全加固措施为:①和府饭店:建议适当控制药量或该地段采用人工开挖，以免对筏板基础和挡墙基础造成震动破坏，进而产生建筑物的变形沉降。②汽车北站:建议在施工过程中控制掘进长度、限制炸药量，及时衬砌，避免开挖不当引起地面塌陷③现有道路:建议在施工过程中应控制掘进长度、限制炸药量，及时衬砌，以免因开挖不当引起地面塌陷。

3车站工程建筑物的最终风险评估

3.1施工阶段监控

施工监测是隧道工程施工过程中必不可少的控制变形，提高安全性的手段。隧道暗挖工程施工，必定会对其顶部及顶部周围的建筑物产生影响，致使建筑结构整体性产生破坏，使其墙体产生裂缝，基础产生变形，结构整体发生倾斜，甚至倒塌。因此，将隧道暗挖工程邻近建筑物安全性进行风险评估，是施工监控的一项重要工序。施工阶段必须要对邻近建筑物的所受影响实施全过程进行监控，即使对监控资料进行分析、处理及预报，评估暗挖工程对邻近建筑物的影响按施工监控全寿命过程进行监控，对可能出现的安全隐患进行及时预报。

3.2施工完成后监控

当车站暗挖工程施工完成后，根据相邻建筑物的地面或地基基础沉降及倾斜值对建筑物的承载力进行校核，进而判定建筑物的安全状态及剩余变形值。如符合后建筑结构的承载力与极限承载力很接近或大于极限承载力，应对建筑物采用相应的安全保障措施，以保证建筑物的安全及适用性，并在轨道交通的运营阶段对建筑物的沉降变形及倾斜值进行跟踪监测。

3.3轨道交通运营阶段监控

对于轨道交通运营阶段，轻轨列车进出车站会对站台产生动态惯性力，进而对车站周围岩土体及邻近建筑地基基础及地表沉降产生影响，因此必须对轨道交通周围建筑进行沉降检测及监控，当地表的沉降值达到或超过变形限值时，应采取应急加固措施控制邻近建筑物变形，满足正常使用要求，并应对当前的建筑物进行二次评估。基于计算分析提出的应对邻近建筑物采取的合理化建议，该车站暗挖工程在施工完成后进行了相邻建筑物地基基础中心沉降布控。布控于2010年4月3日开始至今，，列出了2010年4月3日至12月31日的和府饭店、汽车北站、现有道路沉降变形最大值变化曲线，可以得到沉降变形差很小，随时间变化数值趋于稳定，对邻近地面做出的合理化建议及预防措施合理，实现了车站暗挖工程施工对邻近建筑产生最小影响，轨道交通的运营未引起邻近建筑物的适用性降低。

4结论及建议

轨道交通枢纽工程一般为暗挖工程，对地面的开挖施工会对地面邻近建筑物产生影响，有必要采取一套行之有效的安全管理办法对邻近建筑物的安全性进行研究:①通过构件轨道工程暗挖对邻近建筑物安全管理模型，实现轨道交通在施工及运营阶段对邻近建筑物影响进行监测，进而实现轨道交通的正常运营及邻近建筑的正常使用。②针对具体的车站暗挖工程，预测其开挖施工对邻近结构的影响及影响程度，构建具体的安全管理模型，以指导工程施工。③运用项目建设全寿命周期理论，分别对施工阶段、施工后及运营期邻近建筑物进行具体的监测，以保证邻近建筑物正常使用要求。④安全管理系统的构建应根据工程的实际情况进行修正，使得其具有合理性、科学性及运用性，以利于指导轨道交通工程建设。

5需要进一步研究的问题

考虑施工阶段对邻近地面建筑物的影响时，应针对具体的建筑结构形式，地基基础的结构形式进行研究分析;同时应考虑建筑物在水平、竖直的位置及高度，结构内力分布情况，内部传力机理，是否会同时受到其他不利荷载影响，有必要进行进一步的研究。

作者:冯力 单位:重庆工商职业学院