地铁盾构施工对邻近建筑物的影响预测与控制方法探讨

地铁盾构施工对邻近建筑物的影响预测与控制方法探讨

东莞市轨道交通有限公司

摘要:随着我国社会主义经济的蓬勃发展,城市化的脚步也不断加快,越来越多的农村、城镇居民涌向城市,造成城市交通拥挤的现象。地铁的产生不但缓解城市道路拥挤的压力,同时还为人们的出行提供了更加舒适、便利的方式。地铁盾构是地铁修建的普遍方法,地铁的修建必然会经过闹市区以及建筑区,即使采取了保护较为全面的盾构方法,仍然会对邻近建筑造成不同程度的影响,如果处理不当,甚至会造成地面下沉,建筑物倾斜、倒塌的严重后果。本文通过描述地铁盾构施工对邻近建筑物的影响预测,提出了相应的控制方法,希望能够为我国的地铁交通行业提供可行的建议。

关键词:地铁盾构;临近建筑物;影响;控制

为了解决城市交通拥堵问题,我国的地铁发展进程加快。因为地铁要从城市的中心地带经过,其建筑物的分布较为密集,又由于地下的管线等较为复杂,所以给地铁施工带来了很大的难度。在地铁盾构施工过程中,要对整个工程进行全面周详的考虑,既要保证地铁隧道自身的安全,又要将其对地面建筑物的影响降低到最小。地铁盾构是目前较为成熟的施工技术,它的适应性比较强,并且影响力相对较小,但也会对地面造成不可避免的影响,因此在进行地铁盾构施工中,要运用一定的技术手段来防止对邻近建筑造成严重的损坏。

1.地铁盾构施工简介

地铁盾构施工实际上就是利用盾构机进行挖掘工作,进而形成地铁隧道。其中盾主要是由起到稳定作用的压力舱、钢壳、刀盘等部分组成,构则由管片、注浆体等部分组成。在进行挖掘工作时,要注意防止挖掘面坍塌,而地铁盾构施工能够更好的保持地面平衡和稳定性。

较其他的施工技术而言,地铁盾构施工的有利之处主要表现为:施工进行时,产生的噪声和振动较小,对地面的环境造成影响较小;当地铁隧道较长,并且所处的土地较软且含水时,采取盾构施工更加经济,且技术更加科学先进;盾构施工对地面的交通不产生影响,在河道中工作时不影响航运;在天气和季节发生变化时,盾构施工依然能够顺利进行。

2.地铁盾构施工对邻近建筑物的影响和因素

地铁盾构在软土中更容易进行,因为上文所讲到的种种优点,盾构施工对地面上人们的正常活动及周围的环境不会造成大的影响,但不可避免的会对地面及其建筑产生一定的干扰,使地面下降或侧移,造成建筑物受损或者管线破裂等危害。

2.1地铁盾构造成地下水流失,从而使建筑物沉降

在隧道的挖掘过程中,地表会发生沉降现象,并且沉降是变动的。根据检测我们发现,隧道的中心位置沉降的最大。当隧道的挖掘与地面建筑物还有一定的距离时,建筑物就开始发生沉降,当隧道挖掘距离建筑物越近,沉降的幅度越大,但是最大的沉降值,发生在隧道的中心位置。出现沉降现象主要是地铁盾构使得大量的地下水流失,水位下降,这也造成建筑物沉降。

地表沉降直接影响着地面建筑物的稳定,对其基础造成极大的危害。地铁盾构施工所形成的地表沉降主要有初始沉降、团结沉降和盾构通过时的沉降以及盾尾沉降这几种情况。如果地表沉降严重则会导致建筑物的倾斜甚至倒塌。

2.2地铁盾构使地表的水平发生变化,从而影响建筑物

地表的水平变化对建筑物的影响即为地表的压缩、拉伸应力对建筑物的影响,这种变化对建筑物的破坏力极大。当进行地铁盾构施工时,地表的拉伸应力会发生相应的变化,建筑的本身对其也有一个内部的拉伸抵抗力,但是这种抵抗力远远不如地表拉伸应力,因此建筑物就会出现裂缝现象。

对于基础比较深的建筑物来说,不但本身会出现变形的现象,其周边的位置也会受到影响,这主要表现为以下几点:(1)端承桩的土层发生沉降时产生了负摩擦,导致端承桩的附加发生沉降;(2)地铁盾构施工使土层的侧面变形,从而造成端承桩的侧面也发生变形;(3)当端承桩的底部在地铁隧道的上方时,桩底部土的性质发生变化,在加之土层发生沉降,使得端承桩的承载能力不足,从而引起桩的沉降。

2.3地铁盾构后退及偏移造成土层松动,对地面建筑物形成损害

当盾构机停止工作时,由于千斤顶出现漏油现象,会导致盾构后退,这使得挖掘面的土层发生松动现象,直接造成地面建筑物的损害。另外盾构本身的挖掘可能存在偏移,这样挖掘出的断面就不是一个圆形的,而呈现出椭圆形,这样就更加容易造成土层的松动。如果挖掘过程中的偏移较大,那么施工过程中相关的土层损失就越大,对地面建筑物的损害程度也就越大。

3.地铁盾构施工对邻近建筑物的控制方法

3.1对地铁盾构施工进行有效控制

对地铁盾构施工进行有效的控制主要是对其相关的参数进行优化,减小对土层的影响,最大限度降低对地面建筑物的破坏。在施工之前,要准确的预测地铁隧道邻近地面和建筑物的具体情况,以确定科学合理的施工参数;在施工的过程中,要借助现代科技,控制盾构对地面的影响。科学合理的施工参数能够很好的保护邻近建筑物,例如根据地铁隧道覆盖土层的厚度来确定开挖面所受的压力,以此来保证开挖面的受力平衡,减少因为压力过大而造成的坍塌和变形;根据地铁隧道的地质特点来确定盾构推进的速度,保证在土体的承受范围内,避免不必要的挤压,重视挖掘的速度,使前仓压力更加平稳。

3.2对邻近建筑物的保护

当盾构施工能够对邻近建筑物造成较大的损害时,要先对建筑物进行加固,再进行施工,当盾构施工不能对邻近建筑物造成大的损害时,可以先进行施工,再进行建筑物的加固。对邻近建筑物的保护主要是通过提高建筑物的结构刚度来完成的,具体的方法为:(1)增大横截面,用混凝土等对建筑物的梁、柱、板子等进行外包,加大其横截面,增加承载能力,对于砖墙而言,可以增加砖扶壁柱。这些方法都能够增加建筑物的横截面,加大它们的刚度,提高承载力。(2)对建筑物进行外包钢,此方法主要是在建筑物的外表或者周围用高强度的钢板进行加固,提高建筑物本身的性能,此方法适用于以混凝土为主要结构的建筑物,通过增加建筑物的刚度来达到加固的目的。

3.3对地层进行加固

对地层的加固文章主要设计三种方法:(1)隔断法:地铁盾构施工的过程中,在施工面和建筑物之间设置一个隔断,对建筑物起到保护作用,减少土体的松动和沉降,减少施工对其造成的破坏。隔断主要是由钢板等组成,或者用注浆的方法对地层进行加固,增大地层的承受力,对建筑物进行保护。(2)加固地基:用注浆的方法来加固地基,减小地基之间的间隙,避免在施工的过程中土体发生松动和坍塌,防止地基变形和沉降而造成建筑物被破坏。(3)基础托换法:因为这种方法的费用较高,并且对技术的要求也很严格,所以应用相对而言较少。它主要是通过在隧道的两边建立新的桩基和承载梁,替代原来的承载物体来达到保护的作用。这种桩基的承载能力较强,能够预防建筑物发生较大的变形。

结束语

综上所述,地铁盾构施工会使土层发生沉降、变形等现象,从而破坏邻近建筑物,所以对地铁盾构施工技术的研究很有必要,要不断的改善施工技术,提高对建筑物的保护措施,有效预防因为地铁盾构对建筑物造成的破坏,使地铁盾构能够安全施工,保证工作的顺利进行,为我国的地铁发展提供更多好的建议和方法。

参考文献

[1]韩飞.地铁盾构施工地表沉降预测及对邻近建筑物影响研究[D].导师:雷国光;周毅.吉林建筑大学,2016.

[2]黄飞.地铁盾构法施工对邻近桩基础的影响分析[D].导师:林本海.广州大学,2012.

[3]韩德元.地铁盾构施工对邻近建筑物的影响研究[D].导师:张彬.辽宁工程技术大学,2011.

[4]华科.地铁盾构施工对邻近结构物的影响预测与控制方法[D].导师:何川.西南交通大学,2010.

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