地下隧道施工相鄰建筑物及地表沉降影響

盾構(gòu)隧道-地層-建筑物相互作用機(jī)理較為復(fù)雜,需要通過(guò)較完整的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),經(jīng)典地表沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式,以及有限元數(shù)值計(jì)算方法等綜合手段,才能分析出盾構(gòu)隧道施工過(guò)程中引起的地面沉降和建筑物力學(xué)變化情況。某商務(wù)廣場(chǎng)在臨近盾構(gòu)隧道施工過(guò)程中,出現(xiàn)了地面沉降、地裂縫、建筑物室內(nèi)裝飾破壞等現(xiàn)象。將建筑物和開(kāi)洞地基看作一個(gè)有機(jī)整體,結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和peck公式,利用有限元軟件ansys10.0建立三維非線性有限元模型,得出的結(jié)論,對(duì)控制地面沉降和建筑物力學(xué)狀態(tài)變化,以及后期的修繕加固措施,有一定的參考價(jià)值。

城市隧道的修建會(huì)使周圍一定范圍內(nèi)的既有建筑受到影響，文章通過(guò)對(duì)大坪村農(nóng)轉(zhuǎn)非安置工程的數(shù)值模擬分析，得出了有關(guān)規(guī)律性和有益的結(jié)論，可為類似工程的建設(shè)提供一定的參考。

影響相鄰建筑物地基沉降的因素及處理方法——相鄰建筑物在地基中產(chǎn)生的沉降總是相互影響，需要從新舊建筑物的強(qiáng)度、剛度、結(jié)構(gòu)類型、地質(zhì)情況、荷載大小等方面進(jìn)行分析，從而提出對(duì)不同類型結(jié)構(gòu)的處理方法?！　?/p>

城市隧道在開(kāi)挖過(guò)程中會(huì)擾動(dòng)地層,對(duì)建筑物產(chǎn)生沉降等影響。文中基于重慶市地鐵隧道施工過(guò)程中穿越某建筑物的實(shí)際問(wèn)題,采用midas-gts軟件建立模型,研究隧道施工引起建筑物位移和內(nèi)力變化問(wèn)題,發(fā)現(xiàn)采用小導(dǎo)管注漿可有效控制地表變形和建筑物沉降。

巴準(zhǔn)鐵路敖包溝隧道出口段在黃土地層中連續(xù)下穿敖家溝西梁煤礦職工宿舍、職工食堂及變電站三棟建筑物,洞頂覆土厚度約10~20m,隧道洞身巖性為砂質(zhì)黃土與軟弱砂巖夾泥巖。為減少隧道下穿施工對(duì)建筑物造成的影響,進(jìn)行了地表沉降監(jiān)測(cè),并根據(jù)地表沉降隨時(shí)間和隧道開(kāi)挖步的變化規(guī)律,采取了超前管棚加固、短臺(tái)階法開(kāi)挖以及控制爆破源與傳播途徑三項(xiàng)措施。實(shí)踐證明該措施切實(shí)可行,可供類似工程參考。

結(jié)合深圳地鐵2號(hào)線某區(qū)間暗挖隧道穿越建筑物群的工程實(shí)例,分別用peck公式法和flac3d數(shù)值模擬軟件對(duì)暗挖隧道施工引起的地表沉降進(jìn)行分析和計(jì)算,并得出一定的結(jié)論,可為地鐵建設(shè)同類工程提供一定的參考。

1.前言為了滿足城市規(guī)劃要求或?yàn)榱私鉀Q用地緊張等原因,一棟房屋緊鄰另一棟房屋建造的現(xiàn)象,在我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常發(fā)生。兩建筑要么緊緊相連,使用同一基礎(chǔ),要么設(shè)一沉降縫,各用一半基礎(chǔ),要么采用懸挑基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ),要么采用局部地基加固處理,總之是五花八門,什么方法都有。尤其是一些設(shè)計(jì)單位和建設(shè)單位只注意一般新建房屋基礎(chǔ)比原建房屋基礎(chǔ)淺埋,兩基礎(chǔ)間凈距一般取基礎(chǔ)底面高差的1～2倍,不是不考慮沉降量對(duì)相鄰建筑物的影響,就是過(guò)多的考慮影響把新建房屋地基局部加固的太強(qiáng),往往會(huì)出現(xiàn)顧此失彼現(xiàn)象,不是新建房屋裂縫就是原建房屋發(fā)生破壞。因此,而引發(fā)了許多民事訴訟案件。如何處理好一般相鄰建筑物地基沉降造成房屋破壞的問(wèn)題,筆者認(rèn)為有必要

相鄰建筑物地基沉降影響的處理方法——相鄰建筑物在地基中產(chǎn)生的沉降總是相互影響，需要從新舊建筑物的強(qiáng)度、剛度、結(jié)構(gòu)類型、地質(zhì)情況、荷載大小等方面進(jìn)行分析，從而提出時(shí)不同類型結(jié)構(gòu)的處理方法。

相鄰建筑物地基沉降影響問(wèn)題的處理方法探討——對(duì)相鄰建筑物地基產(chǎn)生沉降的影響問(wèn)題，從新舊建筑物的強(qiáng)度、剛度、結(jié)構(gòu)類型、地質(zhì)情況、荷載大小等方面進(jìn)行了分析和探討，提出不同類型的處理方法和設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)。

采用解析法研究穿越地表建筑物淺埋隧道開(kāi)挖對(duì)地表沉降的影響,推導(dǎo)出了穿越地表建筑物淺埋隧道施工引起的地表沉降公式,依托廣州地鐵五號(hào)線右線區(qū)莊區(qū)間隧道穿越地表建筑物工程實(shí)例,驗(yàn)證了此方法的可行性,可為類似穿越已有建筑物隧道工程提供一定指導(dǎo)。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)試和被影響建筑物裂縫開(kāi)展情況調(diào)查研究和相關(guān)檢測(cè),分析了打樁振動(dòng)對(duì)相鄰建筑物安全的影響程度。為同類工程問(wèn)題的解決提供參考。

作為工程建設(shè)中重要設(shè)備,盾構(gòu)機(jī)在城市建筑過(guò)程中得到了廣泛的運(yùn)用,給工程建設(shè)效率帶來(lái)了巨大的提升。但是在實(shí)際中,由于盾構(gòu)機(jī)本身機(jī)器的原因,盾構(gòu)機(jī)在工程建設(shè)中也出現(xiàn)了很多問(wèn)題,如地層損失、地面沉降等。這些給工程質(zhì)量帶來(lái)了嚴(yán)重的問(wèn)題,為此,文章將對(duì)這方面進(jìn)行相應(yīng)的探究,找到其中的影響因素,并采取有效措施進(jìn)行相應(yīng)的防治,從而保證工程建設(shè)質(zhì)量。

當(dāng)盾構(gòu)隧道下穿城市建筑物時(shí),因隧道周邊土體與建筑物間存在相互作用效應(yīng),盾構(gòu)施工誘發(fā)的地面沉降必然與其穿越無(wú)建筑物的自由地層有所不同.為此,通過(guò)大型通用有限元軟件ansys對(duì)無(wú)錫地鐵1號(hào)線盾構(gòu)區(qū)間部分風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)建立了三維有限元模型進(jìn)行數(shù)值分析,并將計(jì)算結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比,揭示了盾構(gòu)施工擾動(dòng)對(duì)地層位移場(chǎng)以及建筑物隆沉的影響規(guī)律.

當(dāng)盾構(gòu)隧道下穿城市建筑物時(shí),因隧道周邊土體與建筑物間存在相互作用效應(yīng),盾構(gòu)施工誘發(fā)的地面沉降必然與其穿越無(wú)建筑物的自由地層有所不同.為此,通過(guò)大型通用有限元軟件ansys對(duì)無(wú)錫地鐵1號(hào)線盾構(gòu)區(qū)間部分風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)建立了三維有限元模型進(jìn)行數(shù)值分析,并將計(jì)算結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比,揭示了盾構(gòu)施工擾動(dòng)對(duì)地層位移場(chǎng)以及建筑物隆沉的影響規(guī)律.

以徐州軌道交通3號(hào)線穿越某框架建筑物為工程背景,運(yùn)用midas/gts數(shù)值計(jì)算等方法揭示地鐵隧道施工過(guò)程中地表的沉降規(guī)律及隧道以不同穿越角度時(shí)建筑物基礎(chǔ)的沉降規(guī)律。計(jì)算結(jié)果表明隧道盾構(gòu)施工引起的地表不均勻沉降差值較大;不同角度穿越地表建筑時(shí),基礎(chǔ)沉降分布形態(tài)由對(duì)稱分布逐漸轉(zhuǎn)向單側(cè)傾斜,橫向相鄰柱的基礎(chǔ)沉降差變化較小,縱向相鄰柱的基礎(chǔ)沉降差迅速增大,隧道中線附近的柱為最不利位置,計(jì)算結(jié)果可供類似選線工程借鑒。

基于控制理論,建立了城市地鐵隧道工程地表沉降的理論控制模型;結(jié)合動(dòng)態(tài)規(guī)劃原理,提出了城市地鐵隧道工程地表沉降動(dòng)態(tài)最優(yōu)控制策略制定程序。文章對(duì)深圳地鐵大劇院站～科學(xué)館站區(qū)間三連拱隧道工程地表沉降的控制問(wèn)題進(jìn)行了理論探索,取得一些有意義的成果,為該工程的順利實(shí)施提供了重要的依據(jù)并具有一定的指導(dǎo)作用

近年來(lái)為滿足規(guī)劃、平面線型要求,受地形、地質(zhì)、地面構(gòu)筑物的影響,雙線地鐵隧道呈迅猛增加的趨勢(shì)。且大多數(shù)地鐵區(qū)間隧道中,通常在同一埋深地層平行修筑兩條隧道。廣州軌道交通5號(hào)線淘金―區(qū)莊區(qū)間隧道具有穿越地層復(fù)雜、隧道斷面、間距、埋深均隨里程而變化的特點(diǎn)。兩條隧道的開(kāi)挖將導(dǎo)致地表沉降相互影響,沉降預(yù)測(cè)更加困難。在概化地質(zhì)模型的基礎(chǔ)上,利用反演得到地層參數(shù),選擇典型隧道斷面及地質(zhì)剖面,采用數(shù)值方法分析不同間距、隧道埋深以及地層情況對(duì)地表沉降的影響。得出一定的規(guī)律,預(yù)測(cè)隧道施工引起的地表沉降,以指導(dǎo)實(shí)際工程的安全施工。

考慮到邊界條件,淺埋隧道施工對(duì)地表沉降的影響的簡(jiǎn)化解析計(jì)算式里面主要是底層損失的計(jì)算,地層損失是地表沉降的一個(gè)誘發(fā)因素,其解析式也是一個(gè)隨著時(shí)間變化的函數(shù)。針對(duì)地層損失這個(gè)現(xiàn)象,得出了地層損失與時(shí)間變化相關(guān)的模型,同時(shí)與三維空間中的薩格塞塔相結(jié)合,計(jì)算得出了預(yù)測(cè)淺埋隧道施工對(duì)地表沉降的影響隨著時(shí)間變化和施工參數(shù)變化的計(jì)算式,并通過(guò)具體的工程實(shí)例解析,來(lái)驗(yàn)證計(jì)算式的可靠性。

受邊界條件的制約,淺埋隧道開(kāi)挖引起地表沉降的解析式中大多包含地層損失,地層損失不僅是地表沉降的誘因,又是時(shí)間的函數(shù).針對(duì)這一現(xiàn)象,提出了地層損失隨時(shí)間變化的模型,結(jié)合三維空間的薩格塞塔解,給出了預(yù)測(cè)淺埋隧道地表沉降隨時(shí)間及施工參數(shù)變化的新型表達(dá)式.通過(guò)算例,分析了施工方法、開(kāi)挖速度、臺(tái)階間距及解析模型中地表沉降速度系數(shù)對(duì)地表沉降的影響特征,結(jié)果表明:相向施工時(shí),地表沉降速率先增大后減小,背向施工時(shí),地表沉降速率逐漸減小;開(kāi)挖速度對(duì)地表沉降的路徑有較大影響,但不改變沉降的終值;隧道分部開(kāi)挖時(shí),臺(tái)階間距為隧道直徑的2～3倍,相互影響較大,大于這個(gè)區(qū)間之間幾乎沒(méi)有影響;地表沉降速度系數(shù)不影響地表沉降的終值,僅改變沉降路徑.最后,通過(guò)工程案例驗(yàn)證了解析式可靠性.

以廣東某區(qū)間地鐵隧道下穿單層工業(yè)廠房為工程背景,在ansys平臺(tái)建立了地鐵盾構(gòu)施工的三維模型,再通過(guò)有限差分軟件flac3d對(duì)不同工況下不同開(kāi)挖階段的橫、縱向地表沉降進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,研究了盾構(gòu)隧道開(kāi)挖時(shí)的空間效應(yīng)和時(shí)間效應(yīng)對(duì)地表沉降及周圍建筑物的影響規(guī)律。同時(shí)針對(duì)上軟下硬復(fù)合地層中的沉降控制技術(shù)進(jìn)行研究,可為類似工程的沉降控制提供有力參考。

隨著近年來(lái)房地產(chǎn)市場(chǎng)的大力發(fā)展,城市建筑規(guī)模不斷增加,相應(yīng)的基坑開(kāi)挖過(guò)程中的爆破施工不斷出現(xiàn),因爆破引發(fā)周邊建筑物的質(zhì)量糾紛呈上升趨勢(shì),對(duì)于工程質(zhì)量鑒定單位來(lái)說(shuō),如何正確分析爆破對(duì)相鄰建筑物的影響,做出科學(xué)正確的鑒定結(jié)論尤為重要。通過(guò)對(duì)施工爆破作用下礦業(yè)南村2#樓裂縫形態(tài)檢測(cè)與成因分析,并結(jié)合爆破振動(dòng)的特點(diǎn),闡述了爆破振動(dòng)對(duì)相鄰建筑物的影響作用,為今后的爆破施工提供一些積極的參考因素。

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