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地铁隧道施工对既有建筑物的影响及加固措施

发表时间：2021/8/10 来源：《城市建设》2021年8月上15期作者：朱菲张碧琪

[导读] 在我国科技不断发展，各领域技术水平逐渐提高的今天，城市地铁隧道地处繁华密集城市建筑群，隧道在施工挖过程中会给既有建筑物场带来，一旦处理不当极容易引发地表建筑物沉降开裂等工程事故。

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摘要：在我国科技不断发展，各领域技术水平逐渐提高的今天，城市地铁隧道地处繁华密集城市建筑群，隧道在施工挖过程中会给既有建筑物场带来，一旦处理不当极容易引发地表建筑物沉降开裂等工程事故。
关键词：地铁隧道施工；既有建筑物；影响；加固措施
        引言
        随着我国城市交通拥堵问题变得越来越严重，城市内的地面交通在高峰时期对交通疏解能力的不足愈发严重，因此地铁建设快速发展起来，但随之而来的问题是地铁在建设过程中会下穿各种城市建筑物，国内外很多学者对此做出了研究。
        1隧道开挖引起的地层变形
        隧道施工引发的地表沉降与变形主要可以分为以下四种：（1）因施工引起的地层损失，使地层损失值过大。地层损失值是指隧道实际的开挖体积与竣工后开挖体积的差值。如果在施工的过程中隧道的初支与地层未能紧密结合，再加上未能及时注浆，土体的应力释放就会引发塑性变形。对于富水地层，会引发掌子面漏水，渗水会带走土体中的小土颗粒，使土体中产生较大的孔隙，而周围的土体为了对隧道开挖引起的地层损失进行一定程度的弥补，就会朝着隧道洞室的方向移动。（2）土体的固结沉降作用。土体的扰动会引发土体中新一轮的固结沉降。（3）衬砌支护引发的变形。支护方式选择不合理或者支护强度不足都会引发衬砌变形，同时衬砌还会对周围土体产生反方向的作用力。（4）地层的应力改变引发的沉降变形。隧道在开挖之后出现了临空面，能够为地层的变形提供充足的空间，而原有的应力状态也需要重新进行分布。
        2地铁隧道施工对既有建筑物的加固措施
        2.1车站主体基坑开挖
        一某工程为例：车站主体基坑分两期施工，先施工南侧基坑，后施工北侧基坑。鉴于南侧基坑施工对周边环境的影响，公交公司宿舍楼后续会受到车站北段基坑开挖、区间左、右线盾构始发和盾构掘进多重影响，由于楼房年代久远，自身条件较差，为确保建筑物的安全，针对北侧基坑关键节点，采取以下针对性措施。(1)车站北侧端头临近宿舍楼一侧，地下连续墙施工时采用旋喷桩加固两侧槽壁，避免连续墙成槽阶段塌孔，对建筑物基底地层造成扰动。(2)车站北侧盾构井端头地下连续墙插入基底深度较南侧基坑加深，以增大降水过程中地下水绕流距离，减少降水对基坑外地层的影响。(3)施工阶段严格控制土方开挖，及时架设支撑，严禁土方超挖，加强钢管支撑轴力、周边地层、建筑物等的监测。
        2.2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。
        2.3超前小导管注浆
        （1）小导管安装。超前小导管在拱顶进行布设，控制好钢管环向间距，纵向相邻两排的水平投影搭接长度，外插角度数。导管安装前进行放样，确定每个孔位位置。小导管采用高压风吹孔或风枪钻孔，插管时用气动锤振入，注浆采用注浆泵。注浆材料根据地层选配，注浆压力根据现场试验而定。注浆材料、注浆方式及配比还将根据现场地层情况调整。（2）小导管注浆关键控制措施。

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1）严格控制配合比与凝胶时间，初选配合比后，用凝胶时间控制调节配合比，并测定注浆结实体的强度，选定最佳配合比。2）注浆过程中，严格控制注浆压力，注浆终压必须达到设计要求，并稳压，保证浆液的渗透范围，防止出现结构变形、串浆而危及地下构筑物、地面建筑物的异常现象。3）注浆效果检查：因为注浆方法为周边单排固结注浆，开挖后检查固结厚度，如达不到要求，及时调整配合比并改善注浆工艺。4）为防止孔口漏浆，在导管尾端用麻绳（水泥+少许水玻璃）封堵钻孔与花管的空隙。
        2.4对邻近的建筑物进行保护措施
        在地铁隧道施工中，为了减少对邻近建筑物的影响，需要对邻近建筑物采取保护措施。一是在可以对邻近建筑物进行注浆加固，可以把建筑物变形量控制在一个比较小的范围内，达到对邻近建筑物保护的目的。二是在地铁隧道施工中，可以通过对地基的加固来稳定建筑物，达到保护建筑物稳定性的目的。
        2.5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。
        2.6采取一定的隧道控制方法，保障既有建筑物
        对隧道的控制是在工作面后进行，通过制造一定压力保持地铁隧道的稳定性，使隧道周围的土体不易形变。实现随道稳定的控制方法有很多，首先可采用锚杆的方法达到约束的效果，通过对土体施加预应力让其所作用的隧道洞室两侧产生控制的压力，可对松动的地方进行固定，减少对周围建筑物的影响。其次可采用混凝土喷射的方法对土体进行早期防护，形成一种凝固层，达到保护隧道周围土体的作用，这样稳定的土体结构可使临近既有建筑物得到保护。此外还可采用对衬彻进行补充等，这些控制方法均有利于地铁隧道对既有建筑物的保护。
        2.7邻近建筑物堆载控制要点
        当既有建筑物周围存在堆载时，也会对引起土体应力的增大，严重可造成土体塌陷，给相邻建筑的安全带来威胁。同基坑开挖，在既有建筑物周围堆载时，一定要控制好堆载距离和堆载高度，不同地区，土质情况不同，承载能力也不同，因此，一定要因地制宜，根据现场土质情况确定合理的堆载高度与距离。
        结语
        随着我国经济的不断发展，城市化建设不断推进，铁路网不断完善，新建铁路引入地区（枢纽）对周边既有设施的影响越来越大，因此，线路方案的选择就尤为重要，在坚持选线设计的基本原则的基础上，综合各方面影响因素通过对各方案的分析比选，最后确定最优方案。
参考文献
[1]李方明,陈国兴.地铁隧道盾构施工对桩箱建筑物影响研究[J].铁道标准设计,2018,62(2):128-133.
[2]张洋.地铁隧道施工对地表及建筑物影响的数值分析[D].青岛:青岛理工大学,2016.
[3]曹国旭.地铁隧道施工对地表及建筑物的影响分析[J].低温建筑技术,2016,38(7):115-117.
[4]池灯军.邻近既有高速铁路施工全自动监测技术分析[J].工程技术研究,2019,4(24):19-20+206.
[5]王霆，韩高孝，郑军．盾构下穿施工对高铁连续梁桥沉降和变形的影响[J]．城市轨道交通研究，2016，19（04）：38-41．