地铁施工中地下建筑物对地表沉降的控制标准

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工 程 技 术
地铁施工 中地 下建筑物 对地表沉 降的控制标准
吕龙 博
来自百度文库
（ 西安 市地下铁道有限责任公 司工程三处 ， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ １ ８ ）
摘 要： 随着 中 国现代 化 经济 飞速 的发 展 ， 地 下交通 领域 也 逐渐 成 为发展 的 重要 环 节 ， 特 别是 地铁 工程 ， 俨 然 成为 衡量 一 个 城 市发 达 程度 的重要 标 准 ， 也 是 未来 交通不 可或缺 的组 成部 分 。 我 国地铁 工程 已经进 入 了一个 突飞猛 进 的发展 阶段 ， 地铁 工 程施 工技 术 ， 也 成 为 当下需要研 究的重要 领域 。在 地铁 施 工过程 当中， 通常要 考 虑施 工影 响之 下 ， 地 下 建筑 物的 安全 和周 围 岩体 结构 的稳 定 。针 对地 表 沉 降这 一部 分 ， 本 文 浅要提 出了控制 标 准 ， 供施 工监 测作 为参 考。 关键 词 ： 地 铁施 工 ； 地下 建筑物 ； 地表 沉 降 ； 控 制标 准
中 图分类 号 ： Ｕ ２ ３ １ ＋ ． １ ２ 文 献标 识码 ： Ａ
１地表沉 降形成 原 因及对房 屋结 构 的 在百分之三 以内 ， 多层 和高层 民用 建筑的基 础局部 倾斜 程度要 控制 在百分 之一 到百分 伴 随着 我们西 安地 铁工程 二号 线 的运 之 四之 间 ， 根据 高度 不 同严格进 行规范 。依 营， 一号线 、 二 号线南延段 、 三 号线全线及 四 据这些规 范所 给出的倾斜标准 ， 加 上实际工 号线试验段 的建设 ， 随之而来也 产生 了一些 程施工 中的测量 结出的沉 降宽 度 ， 就可 以通 有待解决 的难 题 ， 其 中之一就是 在地铁工程 过计算 ，得 出地 表沉降最 大的下沉允许值 。 施工 过程 中带来 的地表 沉 降和对上 层建 筑 根据 以往 的施工经验 ， 地表 的横 向沉降规律 物结构稳定性 的影响 。 地铁工程受 自身工程 可 以近似 于著 名 的 ｐ ｅ ｃ ｋ曲线来 进行计 算 ， 特 点的 限制 ， 多存 在 于人 口密集 、 建 筑物存 公式 ： 距离隧道 中心 的轴线 为 ｘ 处的地表沉 在 紧密 的经济发达 区域 ， 又因为施工强 度较 降 值 等于 Ｓ ｍ ａ ｘ ｅ ｘ ｐ ［ － ｘ ２ ／ （ ２ ｉ ２ ） ］ 。 Ｉ ｎ ， ｉ 是地表 大， 在岩 土开发 过程 中 ， 对 土体本 身造成 一 沉 降槽 的宽度 大小 。它的 曲线为沉 陷槽形 定 的影响是不可避免 的。 这就会引起洞室周 状 ， 类似于概率论 中的正态分布曲线 。 围的地 表产生形变 ， 当这 种形变 累计 到一个 假设 地下建 筑物 相邻梁 和柱 之间 的间 特 定的限度时 ， 就会对 周 围建筑 物 、 道路 、 管 距 ， 小 于或者 等于沉 降槽拐 点 ， 因为地下 建 线产 生安 全威胁 。 这其 中影响最为严重的就 筑 的下部 产生 的倾斜 值应该 小于 或者等 于 是对 房屋结构 ， 总结归 纳下来大体可 以分为 有 关规 范 的允 许倾斜 值 ，所 以差 异沉降 值 三个方面 ：第一是对 房屋上部结 构的损坏 。 Ａ Ｓ与地 下 建筑 相 邻梁 和柱 的距离 Ｌ的 比 在 地下 开挖过 程 中产生 的不规 则沉 降对结 值 ， 应该 小于或者等 于地下 建筑物规范 中允 构 内力 产生 影响 ，可能导 致房 屋建筑 物开 许的倾 斜值 。根据 ｐ ｅ ｃ ｋ 的曲线走势可知 ， 在 裂， 严重的甚至会造成结构失稳而坍塌 ； 第 拐点处的 曲线斜率应该 最大 ， 在这种极 限条 二就是对建筑 物地 下结构 的损害 ， 尤其是基 件约束 下 的坡 值应该 小于 或者等 于相应 可 础部分 。 地下作业导致 的土体变形不仅仅体 允许倾斜值 。 可根据极限条件得 出地表能允 现在沉降一个方 面 ， 同时还会在 水平方 向产 许 的最大 沉降值为 ： Ｓ 等于拐点 的最大斜率 生拉 压应力 ， 如果 不加 以控制 ， 可能 对基础 ｉ 比０ ． ６ １ ， 再 乘以地 下建筑允许倾斜值 。 的稳定性产生不可估量的危害 。 第 三则是 由 另一种情况 ， 当建筑物 临近的柱间距很 于对 土体 的扰动 破坏 ，可能会 导致 土体松 大 ，达到或者超过地表沉降槽的宽度 ｉ 的两 弛， 大大减少地基 承载力 。因此在城市地铁 倍 时， 沉 降对 于地下 建筑物 的影 响就不仅仅 规划 方 面 ， 应该做 好事 先 的调查工 作 ， 尽量 局 限在倾斜 这一个方面 ， 随之而来 的还有 承 避免土体 开挖对周 围造成 干扰 ， 有效控制 沉 载受力 的梁 和柱 的弯 曲形变 。 当沉 降量超 于 降 。根据 以往 地铁建设 经验来看 ， 目前 的地 个 极限值的时候 ， 可能会 导致 地下建筑 物 铁施工 技术 还有待进一 步完善 ， 地表沉 降造 的梁和柱因承担不 了弯 曲形 变而产生 断裂 ， 成 的大小事故仍然屡 见不鲜 ， 一旦发 生了建 或 者底板结构 因挤压而产 生裂缝 ， 影响结 构 筑物 开裂 、 倾斜 、 管道破 裂等事故 ， 就会对 市 安全 。 若根据地下建筑物结构的允许应 变作 民的正常生活造成影 响 ， 甚至威胁生命 财产 为计 算极限的控制基 准 ， 则 地下结构 的梁 、 安全 ， 这 就与地铁工程服 务百姓 的 目的背道 柱 、 板 所能承受 的应 变【 司 等 于梁板 的极 限抗 而驰 。 事故产生所造成 的经济影响和工期拖 拉强度 与所用材料弹性模量 Ｅ的比值。 这 延则 会增加地铁施工 的成本 ， 所 以一 定要对 种情况下 ， 沉降量在地下 建筑物梁 。板 与隧 地表沉降提高重视 程度 ， 把沉降控 制在标准 道纵向成 ９ Ｏ 度时 ， 取值最小 。 的安全范围之 内。 ２ ． ２在地表环境条件 约束下分 析地表沉 ２地表沉降的控制标准 降控制标准 ２ ． １ 按照地表环境 的基 本要求分析沉 降 ２ ． ２ ． １根据拱顶 的下沉最 大极 限来 推算 的控制标准 地表沉降标准值 。 经过多年 的施工现场经验 地层的不均匀沉降地下建筑物的影响， 和 累计 的理论分 析表明 ， 决定浅层 地下工程 主要体现在对 结构的影响方 面 ， 土体 的横 向 稳定程度 的条 件 ， 拱 顶下沉极 限值 起到 的作 拉压应 力会 对地下 建筑 内部 的应力 造成影 用一般 比水平收敛极限值起到的作用要更 响， 引发建 筑物的倾斜 、 失稳、 或者坍塌 。根 为 明显 。 梳理好拱顶位移 大小和地表 中线位 据我 国相关规 范对建筑物倾 斜度 的限制 ， 砌 移大小的换算关系以后， 就可以将拱顶的控 体结构 的建 筑承 重基础 的局 部倾斜 应控制 制标准 ， 经过计算 ， 换算成地下沉降标准来