地铁隧道施工邻近建筑安全风险等级评价
［摘 要］根据武汉地铁工程实际经验，分析了地铁隧道施工邻近建筑物安全风险评估流程，基于建筑物与隧道的邻近等级划分、建筑物现状评价、隧道工程条件等因素，将地铁施工邻近建筑物安全风险等级划分为 5 级，提出了地铁施工邻近建筑物安全风险等级划分方法和标准，为对不同风险等级建筑物给出相应的控制标准和施工保护措施提供依据。
［关键词］地铁隧道; 邻近建筑物; 风险评估; 控制标准
1 隧道施工邻近建筑物安全风险评估流程
地铁隧道施工时引起邻近建筑物安全风险的大小和建筑物与隧道结构的空间位置、建筑物自身情况、隧道工程条件等因素有关。建筑物安全风险评估流程为:①根据邻近建筑物与隧道结构的空间位置关系，划分出隧道与建筑物的邻近等级;②根据建筑物的邻近等级，结合建筑物的性质、重要性与使用年限，确定是否对建筑物结构进行评估;③确定邻近建筑物的调查与评估内容;④对邻近建筑物的现状、抵抗附加变形(包括沉降、差异沉降以及水平位移)和附加荷载的能力进行评估;⑤根据建筑物的邻近等级、安全现状调查与评估结果，建筑物结构形式和基础类型等，结合工程与水文地质条件，隧道结构的尺寸、埋深、施工方法等，确定邻近建筑物的风险等级和保护标准。
2 安全风险等级划分及评价
进行地铁隧道施工邻近建筑物安全风险等级划分和评价，取决于建筑物的邻近等级，建筑物安全现状调查与评估结果，建筑物结构形式和基础类型，工程地质与水文地质条件，隧道结构的尺寸、埋深、施工方法和技术等因素。其中，建筑物的邻近等级、建筑物安全现状评估是比较复杂和关键的工作，缺乏相应标准，需要进行系统研究。
2. 1 建筑物与隧道的邻近等级划分
地铁隧道施工，建筑物的邻近等级是建筑物与地铁结构空间邻近关系的定性描述，是评价建筑物安全性的基础。建筑物与隧道的邻近等级取决于二者的接近距离，反映为平面上二者的位置关系、距离大小以及空间上隧道穿越建筑物的方式，上述因素都将直接影响建筑物受损害的程度。一般来说，建筑物与隧道越邻近，受隧道施工的影响越严重。武汉地铁工程施工安全监控中的邻近等级划分如下:①极邻近 建筑物结构横跨隧道结构中线;②非常邻近 建筑物结构横跨隧道结构中线与结构边沿之间;③邻近 建筑物结构在隧道结构中线一侧并且跨结构边沿;④较邻近 建筑物结构在隧道结构边沿之外，但在隧道施工影响范围(如 50m) 之内;⑤不邻近 建 筑 物 结 构 在 隧 道 施 工 影 响 范 围 ( 如50m)之外。评估时应根据建筑物的具体情况分别对待;对于邻近等级为“不邻近”的建筑物，一般可以“只调查，不评估”;对于邻近等级为“较邻近”的建筑物，可进行“初次评估”。对于邻近等级为“邻近”以上的建筑物，必须进行详细评估。
2. 2 邻近建筑物安全现状评估
不同建筑物的建筑年代、基础样式等条件不同，隧道施工引起建筑物安全风险也不同。因此，为保证隧道施工中和施工后建筑物的安全和正常使用，施工前对影响范围内建筑物进行现状调查和评估十分重要和必要，也是风险管理工作的前提和基础。
2. 2. 1 建筑物安全现状评估内容
对建筑物进行现状调查，包括一般状况及环境的普查和详查、对建筑物地基基础和上部结构进行分类调查和检测等工作。进一步按基础形式、结构类型、层数、高度和产权性质对其进行详细分类，以方便后续评估工作。综合各分类结果，全面掌握每栋建筑物在隧道施工前的综合状况。通过现状调查判断建筑物的完好或损坏状态，确定完损等级，而后根据建筑物在地铁施工前既有的变形或沉降(差异沉降)，估算建筑物剩余变形能力，即建筑物尚能承受多大的附加变形和荷载。在上述工作基础上，对每栋建筑物的安全现状进行综合分析和评价。建筑物安全现状评估工作一般委托相应评估单位进行。
2. 2. 2 建筑物现状安全性评估步骤
1)调查分类 确定建筑物现状评估内容和范围后，收集调查和分析建筑物原始资料，并进行现场查勘和记录(文字、照片)，经分析，初步确定需要详细调查和评估的建筑物，必要时进行补充调查。
2) 检测及验算 对评估范围内的建筑物进行现场检测，必要时，采用仪器测试并做结构验算。
3) 安全性评价 对调查、查勘、检测、验算的数据资料进行全面分析，对重要建筑物进行工前抵抗变形能力的估算，对建筑物的现状安全性做出评价。
4) 形成评估报告 评估报告以表格的形式完成，内容要完整全面地反映建筑物的安全现状，主要包括评估对工程的概况介绍，前期调查工作，评估的内容和结论等，并应重点记录评估结果。
2. 3 邻近建筑物安全风险等级评价
2. 3. 1 安全风险等级划分
根据武汉地铁工程安全管理实践，参考现行应用较多的分级办法，考虑到地铁隧道工程中涉及建筑物数量较多且风险较大等特点，为满足工程需要，将建筑物的风险划分为 5 个等级:①Ⅰ级 很小，施工前建筑物不需要保护，不修;②Ⅱ级 较小，施工前建筑物需要采取简单保护，需小修;③Ⅲ级 一般，施工前建筑物需要仔细保护，需中修;④Ⅳ级 较大，施工前建筑物需要加固保护，需中修;⑤Ⅴ 级很大，施工前建筑物需要加固保护，需大修或拆除重建。
2. 3. 2 安全风险等级评价因素
地铁隧道邻近建筑物安全风险等级评价综合考虑各种因素，遵循重要性、独立性和易测性的原则，结合地铁隧道工程实际特点，选取 9 个主要影响因素，即:建筑物完损现状、基础类型、结构形式、长高比、建筑物邻近等级、地层条件 (主要依据围岩等级)、隧道施工方法、施工条件(如施工技术水平、外界环境因素及工期影响等)。建筑物安全风险等级评价因素及权重如表 1 所示。
表 1 中所取因素指标有定量指标和定性指标两种，表 2 为各种定性影响因素等级划分标准。
针对邻近建筑物情况，可以采用综合评价法根据表 1，2 进行评价，对于定性指标可以按模糊综合评判的方法进行量化处理。
2. 3. 3 安全风险等级评价案例
某地铁暗挖区间，邻近建筑物结构斜跨隧道结构中线，主体为砖混结构，条石基础，建筑物长高比为 3. 0，建筑物出现一些可修理的破坏，如门窗框变形、墙砌体产生水平裂缝，地层条件为Ⅴ级围岩，隧道埋深 12m，暗挖施工，施工技术条件一般。
采用模糊综合评价法，分别对 1 ～ 9 个影响因素分析，基于很有利为 0. 9 分、有利为 0. 7 分、一般为0. 5 分、不利为 0. 3 分、很不利为 0. 1 分的假定，专家给出了风险大小模糊评判矩阵:
根据表 1，1 ～ 9 个风险影响因素对应各自的权重分别为:Ã = (0. 200，0. 150，0. 150，0. 100，0. 040，0. 100，0. 100，0. 120，0. 040)，采用公式
进行一级模糊综合评判，所得评价集为:
= (0. 200，0. 625，0. 175，0. 000，0. 000) 。
按最大隶属度原则，可知建筑物安全风险等级为Ⅱ级，即认为施工中“建筑物承受风险较大”，施工前建筑物需要加固保护。
3 结语
本文根据建筑物和隧道之间的位置关系，划分邻近建筑物的安全等级，结合建筑物的安全现状评估、工程地质条件、施工方法和施工技术等，对建筑物进行安全风险等级划分和评价，为对不同风险等级建筑物给出相应的控制标准和施工保护措施提供依据。
参考文献:
［1 ］ 骆建军，张顶立，王梦恕，等. 地铁施工对邻近建筑物安全风险管理［J］. 岩土力学，2007，28(7):1478-1482.
［2 ］ 王梦恕. 地下工程浅埋暗挖技术通论［M］. 合肥: 安徽教育出版社，2004.
［3 ］ Fernando Rodriguez-Roa. Ground subsidence due to a shallow tunneling dense sandy gravel［J ］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering，2002(5):67-72.
［4 ］ 阳军生，刘宝琛. 城市隧道施工引起地表移动及变形［M］. 北京: 中国铁道出版社，2002 .
［5 ］ 刘招伟，王梦恕，董新平. 地铁隧道盾构法施工引起的地表沉降分析［J］. 岩石力学与工程学报，2003(8): 1297-1301.
［6 ］ 沈培良，张海波，殷宗泽. 上海地区地铁隧道盾构施工地面沉降分析［J］. 河海大学学报:自然科学版，2003(5):556-559.
［7 ］ 高俊强，胡灿. 盾构推进和地表沉降的变化关系探讨［J］. 南京工业大学学报，2005(4): 44-48.
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