軌道交通對(duì)鄰近建筑安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
時(shí)間:2022-06-21 09:52:56
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1軌道交通施工對(duì)鄰近建筑物的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
1.1鄰近地面建筑物安全風(fēng)險(xiǎn)管理
軌道交通暗挖工程施工階段,由于大中型盾構(gòu)設(shè)備施工對(duì)巖土體產(chǎn)生了擾動(dòng),車(chē)站周?chē)徑慕ㄖ锉厝皇艿接绊?,為確保施工階段地面建筑物不發(fā)生不均勻沉降、傾斜等影響使用安全的病害,有必要對(duì)地面建筑物當(dāng)前的狀況進(jìn)行調(diào)查與評(píng)估管理,從理論上預(yù)測(cè)車(chē)站暗挖工程施工對(duì)鄰近建筑物的影響程度及范圍,并提前采取相應(yīng)的措施,保證車(chē)站暗挖工程施工過(guò)程中建筑物得以滿足安全、適用、有序的運(yùn)營(yíng)。為有序的開(kāi)展工作,按以下步驟進(jìn)行安全管理:①現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、調(diào)查與咨詢,得到評(píng)估區(qū)域與周?chē)ㄖ锟臻g位置幾何關(guān)系,擬建車(chē)站暗挖工程及附近的主要建筑物及構(gòu)筑物;②軌道交通周?chē)ㄖ锏默F(xiàn)狀調(diào)查,確定其重要性及合理使用年限,并對(duì)其現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)估;③綜合考慮評(píng)估區(qū)域地質(zhì)、水文施工方法等因素,預(yù)測(cè)車(chē)站暗挖施工對(duì)周?chē)鷰r土體及鄰近地面建筑物的影響;④制定車(chē)站暗挖工程施工時(shí)沉降控制標(biāo)準(zhǔn);⑤車(chē)站暗挖工程施工階段安全管理及控制程序,必要時(shí)提出施工對(duì)策與鄰近地面建筑的加固措施。
1.2鄰近地面建筑物現(xiàn)狀調(diào)查與評(píng)估
資料調(diào)查的目的是確保車(chē)站暗挖工程在施工階段地面鄰近結(jié)構(gòu)的安全性,了解及確定施工時(shí)可能引起的鄰近地面建筑結(jié)構(gòu)的影響區(qū)域及影響范圍。資料的調(diào)查包括:與建筑物有關(guān)的調(diào)查資料及與車(chē)站位置結(jié)構(gòu)有關(guān)的調(diào)查資料:前者主要包括原設(shè)計(jì)圖紙、竣工圖紙、建筑物的使用條件,原始施工資料等,后者主要包括車(chē)站的平面布置圖,車(chē)站的的具體縱橫斷面結(jié)構(gòu)形式、尺寸,建筑物與車(chē)站的空間位置關(guān)系等。如圖所示,為車(chē)站隧道周邊環(huán)境概況圖。對(duì)鄰近地面建筑物的現(xiàn)狀進(jìn)行安全性評(píng)估是控制建筑物安全風(fēng)險(xiǎn)管理的關(guān)鍵,此時(shí)應(yīng)根據(jù)建筑物的實(shí)際現(xiàn)狀情況采用合適的方法評(píng)估,進(jìn)而準(zhǔn)確分析與預(yù)測(cè)車(chē)站暗挖工程的沉降,以便為施工過(guò)程中采取相對(duì)應(yīng)的安全防護(hù)措施提供依據(jù)。
2工程概況
重慶市軌道交通3號(hào)線紅旗河溝車(chē)站工程,位于汽車(chē)北站東北向50m左右處的一座暗挖車(chē)站,呈南北走向,沿紅錦大道下方布設(shè),車(chē)站埋深12.0~20.5m,車(chē)站高20~31.5m,寬約20~23m。車(chē)站為輕軌三號(hào)線與地鐵六號(hào)線換乘樞紐站,輕軌三號(hào)線車(chē)站與地鐵六號(hào)線車(chē)站十字交叉換乘,輕軌三號(hào)線位于地鐵六號(hào)線之上,共五層。輕軌3號(hào)線紅旗河溝站為暗挖地下島式車(chē)站起止點(diǎn)樁號(hào)為CK13+361.298~CK13+537.998,中心里程CK13+429.398,車(chē)站平面尺寸為176.7m×20.5m,有效站臺(tái)長(zhǎng)度為120m,有效站臺(tái)中點(diǎn)軌頂標(biāo)高為253.357m;地鐵六號(hào)線車(chē)站為暗挖地下側(cè)式車(chē)站,有效站臺(tái)中點(diǎn)軌頂標(biāo)高為246.100m;本次地鐵六號(hào)線設(shè)計(jì)范圍為地鐵六號(hào)線與輕軌三號(hào)線十字交叉平面部分,地鐵六號(hào)線不在本次評(píng)估范圍中。車(chē)站地面附近主要建筑物為25層的和府飯店,離車(chē)站邊線約20m左右。評(píng)估相鄰結(jié)構(gòu)物的位置主要是因?yàn)檐壍澜煌ㄜ?chē)站暗挖施工對(duì)鄰近地面建筑物的安全性風(fēng)險(xiǎn)大小與軌道交通與建筑物的空間位置、建筑物的用途及車(chē)站的結(jié)構(gòu)狀況有關(guān)。
2.1制定鄰近地表的控制標(biāo)準(zhǔn)
對(duì)于軌道交通建設(shè)引起的鄰近建筑物地表的沉降標(biāo)準(zhǔn)值,一般以淺埋暗挖輕軌車(chē)站施工階段,臨近建筑物最大沉降值不超過(guò)30mm為宜,且應(yīng)按地鐵施工范圍內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行具體分析。重慶軌道交通3號(hào)線一期工程紅旗河溝車(chē)站工程施工過(guò)程中雖然出現(xiàn)了最大沉降值大于30mm的情況,但在最大沉降值的范圍并未擴(kuò)展,未出現(xiàn)危險(xiǎn)狀況。在隧道開(kāi)挖施工中,無(wú)法做到完全不允許鄰近地面建筑物出現(xiàn)沉降、變形及裂縫,只能控制變化值的大小不超過(guò)規(guī)定限值,因此問(wèn)題的關(guān)鍵在于如何將變化值控制在規(guī)定的范圍以內(nèi),一般情況下,參照相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范。
2.2車(chē)站工程與相鄰建筑物的相互影響
從方案布置圖和設(shè)計(jì)縱斷面可知,對(duì)車(chē)站工程可能有影響的相鄰建筑物主要有汽車(chē)北站,對(duì)C出口(3#通道)可能有影響的相鄰建筑物主要是和府飯店。
2.2.1與和府飯店相互作用
根據(jù)設(shè)計(jì)資料,和府飯店主要與紅旗河溝車(chē)站3#通道有影響,主要是由于和府飯店筏板基礎(chǔ)之上部分在筏板基礎(chǔ)和擋墻基礎(chǔ)之下。3#通道邊墻與其之間的平距為3.66m,和府飯店的基礎(chǔ)外邊緣與通道坡腳連線的傾角為59°,因此和府飯店受紅旗河溝車(chē)站3#通道的影響很小,主要影響在于車(chē)站工程為施工的順利進(jìn)行對(duì)筏板基礎(chǔ)和擋墻的震動(dòng)。
2.2.2與汽車(chē)北站相互作用
根據(jù)設(shè)計(jì)資料和平面圖,汽車(chē)北站主要對(duì)紅旗河溝車(chē)站工程南端通風(fēng)道產(chǎn)生影響。南端通風(fēng)道從汽車(chē)北站下方通過(guò),汽車(chē)北站的基礎(chǔ)底面與通風(fēng)道頂面間巖層厚度約11m,通道處巖石頂板厚度為通風(fēng)道洞跨的1.19倍,遠(yuǎn)大于隧道圍巖塌落高度,成洞條件較好。因此可知該通風(fēng)道的開(kāi)挖對(duì)上部建筑的影響較小(限于篇幅,此處計(jì)算略)。
2.2.3與現(xiàn)有道路的相互作用
車(chē)站工程及其附屬建筑物很多地段位移現(xiàn)有交通主干道下,如果其開(kāi)挖施工方案不當(dāng),對(duì)現(xiàn)有道路很容易造成破壞,對(duì)交通影響較大。
2.3建議對(duì)鄰近建筑物的具體保護(hù)措施
暗挖工程開(kāi)工前,詳細(xì)調(diào)查施工相鄰建筑結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀,包括結(jié)構(gòu)的數(shù)量,受力形式,地基基礎(chǔ)形式,修建及改造加固年代,與地鐵的空間位置關(guān)系等,當(dāng)發(fā)現(xiàn)建筑物有很大安全風(fēng)險(xiǎn),應(yīng)先排除危險(xiǎn),再施工的程序。施工前鄰近建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)處理措施:一般情況下,選擇地層注漿及對(duì)樁基進(jìn)行隔離方法,如遇到地質(zhì)條件良好、鄰近建筑物破壞風(fēng)險(xiǎn)較大時(shí),采用樁基托換方式,并在施工過(guò)程中對(duì)樁基托換部位進(jìn)行重點(diǎn)施工檢測(cè)。根據(jù)具體的實(shí)際情況,對(duì)車(chē)站暗挖工程的安全加固措施為:①和府飯店:建議適當(dāng)控制藥量或該地段采用人工開(kāi)挖,以免對(duì)筏板基礎(chǔ)和擋墻基礎(chǔ)造成震動(dòng)破壞,進(jìn)而產(chǎn)生建筑物的變形沉降。②汽車(chē)北站:建議在施工過(guò)程中控制掘進(jìn)長(zhǎng)度、限制炸藥量,及時(shí)襯砌,避免開(kāi)挖不當(dāng)引起地面塌陷③現(xiàn)有道路:建議在施工過(guò)程中應(yīng)控制掘進(jìn)長(zhǎng)度、限制炸藥量,及時(shí)襯砌,以免因開(kāi)挖不當(dāng)引起地面塌陷。
3車(chē)站工程建筑物的最終風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
3.1施工階段監(jiān)控
施工監(jiān)測(cè)是隧道工程施工過(guò)程中必不可少的控制變形,提高安全性的手段。隧道暗挖工程施工,必定會(huì)對(duì)其頂部及頂部周?chē)慕ㄖ锂a(chǎn)生影響,致使建筑結(jié)構(gòu)整體性產(chǎn)生破壞,使其墻體產(chǎn)生裂縫,基礎(chǔ)產(chǎn)生變形,結(jié)構(gòu)整體發(fā)生傾斜,甚至倒塌。因此,將隧道暗挖工程鄰近建筑物安全性進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,是施工監(jiān)控的一項(xiàng)重要工序。施工階段必須要對(duì)鄰近建筑物的所受影響實(shí)施全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控,即使對(duì)監(jiān)控資料進(jìn)行分析、處理及預(yù)報(bào),評(píng)估暗挖工程對(duì)鄰近建筑物的影響按施工監(jiān)控全壽命過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控,對(duì)可能出現(xiàn)的安全隱患進(jìn)行及時(shí)預(yù)報(bào)。
3.2施工完成后監(jiān)控
當(dāng)車(chē)站暗挖工程施工完成后,根據(jù)相鄰建筑物的地面或地基基礎(chǔ)沉降及傾斜值對(duì)建筑物的承載力進(jìn)行校核,進(jìn)而判定建筑物的安全狀態(tài)及剩余變形值。如符合后建筑結(jié)構(gòu)的承載力與極限承載力很接近或大于極限承載力,應(yīng)對(duì)建筑物采用相應(yīng)的安全保障措施,以保證建筑物的安全及適用性,并在軌道交通的運(yùn)營(yíng)階段對(duì)建筑物的沉降變形及傾斜值進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)。
3.3軌道交通運(yùn)營(yíng)階段監(jiān)控
對(duì)于軌道交通運(yùn)營(yíng)階段,輕軌列車(chē)進(jìn)出車(chē)站會(huì)對(duì)站臺(tái)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)慣性力,進(jìn)而對(duì)車(chē)站周?chē)鷰r土體及鄰近建筑地基基礎(chǔ)及地表沉降產(chǎn)生影響,因此必須對(duì)軌道交通周?chē)ㄖM(jìn)行沉降檢測(cè)及監(jiān)控,當(dāng)?shù)乇淼某两抵颠_(dá)到或超過(guò)變形限值時(shí),應(yīng)采取應(yīng)急加固措施控制鄰近建筑物變形,滿足正常使用要求,并應(yīng)對(duì)當(dāng)前的建筑物進(jìn)行二次評(píng)估?;谟?jì)算分析提出的應(yīng)對(duì)鄰近建筑物采取的合理化建議,該車(chē)站暗挖工程在施工完成后進(jìn)行了相鄰建筑物地基基礎(chǔ)中心沉降布控。布控于2010年4月3日開(kāi)始至今,,列出了2010年4月3日至12月31日的和府飯店、汽車(chē)北站、現(xiàn)有道路沉降變形最大值變化曲線,可以得到沉降變形差很小,隨時(shí)間變化數(shù)值趨于穩(wěn)定,對(duì)鄰近地面做出的合理化建議及預(yù)防措施合理,實(shí)現(xiàn)了車(chē)站暗挖工程施工對(duì)鄰近建筑產(chǎn)生最小影響,軌道交通的運(yùn)營(yíng)未引起鄰近建筑物的適用性降低。
4結(jié)論及建議
軌道交通樞紐工程一般為暗挖工程,對(duì)地面的開(kāi)挖施工會(huì)對(duì)地面鄰近建筑物產(chǎn)生影響,有必要采取一套行之有效的安全管理辦法對(duì)鄰近建筑物的安全性進(jìn)行研究:①通過(guò)構(gòu)件軌道工程暗挖對(duì)鄰近建筑物安全管理模型,實(shí)現(xiàn)軌道交通在施工及運(yùn)營(yíng)階段對(duì)鄰近建筑物影響進(jìn)行監(jiān)測(cè),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)軌道交通的正常運(yùn)營(yíng)及鄰近建筑的正常使用。②針對(duì)具體的車(chē)站暗挖工程,預(yù)測(cè)其開(kāi)挖施工對(duì)鄰近結(jié)構(gòu)的影響及影響程度,構(gòu)建具體的安全管理模型,以指導(dǎo)工程施工。③運(yùn)用項(xiàng)目建設(shè)全壽命周期理論,分別對(duì)施工階段、施工后及運(yùn)營(yíng)期鄰近建筑物進(jìn)行具體的監(jiān)測(cè),以保證鄰近建筑物正常使用要求。④安全管理系統(tǒng)的構(gòu)建應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況進(jìn)行修正,使得其具有合理性、科學(xué)性及運(yùn)用性,以利于指導(dǎo)軌道交通工程建設(shè)。
5需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題
考慮施工階段對(duì)鄰近地面建筑物的影響時(shí),應(yīng)針對(duì)具體的建筑結(jié)構(gòu)形式,地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行研究分析;同時(shí)應(yīng)考慮建筑物在水平、豎直的位置及高度,結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布情況,內(nèi)部傳力機(jī)理,是否會(huì)同時(shí)受到其他不利荷載影響,有必要進(jìn)行進(jìn)一步的研究。
作者:馮力 單位:重慶工商職業(yè)學(xué)院
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