2.2建筑物現(xiàn)狀評(píng)估
為了解地鐵施工前建筑物的當(dāng)前工作狀態(tài),并為地鐵施工過(guò)程中地面沉降(傾斜)控制標(biāo)準(zhǔn)和施工技術(shù)方案的制定提供依據(jù),應(yīng)對(duì)工程影響范圍內(nèi)的建筑物進(jìn)行現(xiàn)狀評(píng)估。評(píng)估的目的在于:①準(zhǔn)確判斷建筑物的危險(xiǎn)程度,及時(shí)對(duì)建筑物進(jìn)行治理和加固,確保使用安全;②通過(guò)檢測(cè)及分析,評(píng)估建筑物當(dāng)前的工作狀態(tài)和抵抗附加變形的能力;③為制定建筑物附加變形(如沉降、差異沉降、水平位移以及傾斜等)的極限控制值提供依據(jù)。
2.2.1評(píng)估范圍
根據(jù)地鐵施工的影響范圍以及建筑物在地鐵施工過(guò)程中可能遭受的破壞,確定被評(píng)估的建筑物,對(duì)于區(qū)間隧道,原則上為隧道中線左右各30m范圍內(nèi)的建筑物;對(duì)于車站,車站中線左右各50m范圍內(nèi)的建筑物均應(yīng)進(jìn)行評(píng)估。對(duì)于每一幢建筑物,應(yīng)根據(jù)建筑物與地鐵結(jié)構(gòu)的位置關(guān)系,建筑物的性質(zhì)、基礎(chǔ)形式、建筑物的重要性等各個(gè)方面,進(jìn)行綜合判斷,確定該建筑物是否應(yīng)進(jìn)行安全現(xiàn)狀的評(píng)估。
2.2.2評(píng)估內(nèi)容
?。?)建筑物安全性的評(píng)估
建筑物安全性評(píng)估內(nèi)容包括4部分:地基基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)承載力的驗(yàn)算及評(píng)估;結(jié)構(gòu)變形;裂縫;構(gòu)造與連接。根據(jù)建筑物安全性鑒定的相關(guān)規(guī)范、規(guī)程判斷建筑物的現(xiàn)有安全等級(jí)。
(2)建筑物沉降的控制值
根據(jù)建筑物的工前沉降(或差異沉降),驗(yàn)算建筑物結(jié)構(gòu)的承載能力以及剩余承載能力,最后確定建筑物的剩余變形能力(沉降或差異沉降)。對(duì)于特殊性質(zhì)的建筑物,如獨(dú)立柱基的木結(jié)構(gòu)建筑物,除了要確定每個(gè)柱基的沉降控制值外,還應(yīng)確定其相鄰柱基之間的水平位移(或相對(duì)水平位移)的控制值。
2.2.3評(píng)估方法
(1)基礎(chǔ)既有沉降的估算
推算基礎(chǔ)工前沉降(或差異沉降),采用《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ7-89),并配合基礎(chǔ)的測(cè)量方法,對(duì)建筑物進(jìn)行傾斜測(cè)量,推算建筑物的工前差異沉降;
?。?)建筑物既有承載力的估算
根據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的沉降(或差異沉降)值及木結(jié)構(gòu)建筑物分別進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算。
①一般建筑物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化計(jì)算模型
對(duì)一般建筑物的破壞進(jìn)行了評(píng)估可以采用簡(jiǎn)化的方法,將建筑物簡(jiǎn)化成為在集中荷載力作用下的理想的跨度為L(zhǎng),高度為H的梁的變形,這也是目前最為廣泛使用的一種評(píng)估方法,具體可參考文獻(xiàn)[2]。
?、谀窘Y(jié)構(gòu)建筑物簡(jiǎn)化計(jì)算模型
木結(jié)構(gòu)建筑物結(jié)構(gòu)荷載的計(jì)算不同于前面的一般建筑物計(jì)算,它應(yīng)借助于現(xiàn)有的一些結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行計(jì)算。在建立柱基礎(chǔ)的沉降量、水平位移量與結(jié)構(gòu)受力變形之間的關(guān)系時(shí),也應(yīng)當(dāng)對(duì)木結(jié)構(gòu)建筑物進(jìn)行簡(jiǎn)化,具體可參考文獻(xiàn)[3]。
根據(jù)對(duì)建筑物上部結(jié)構(gòu)承載力的分析,評(píng)估結(jié)構(gòu)的抗變形能力。在結(jié)構(gòu)檢測(cè)、材料退化評(píng)估、基礎(chǔ)工前沉降和承載力估算、上部結(jié)構(gòu)承載和變形的基礎(chǔ)上,制定地鐵施工前剩余沉降(差異沉降)的建議值,同時(shí)還應(yīng)確定其相鄰柱基之間的水平位移(或相對(duì)水平位移)的控制值。
2.3地鐵施工地表沉降(水平位移)預(yù)測(cè)
2.3.1施工降水的影響
根據(jù)地質(zhì)勘察資料,在施工降水時(shí),應(yīng)考慮到當(dāng)前最不利的水位降深位置;同時(shí)應(yīng)考慮采用哪種降水方案會(huì)產(chǎn)生較小的地面沉降;估計(jì)因降水導(dǎo)致地層有效應(yīng)力增加而帶來(lái)的最不利的地層沉降值。對(duì)于因施工降水造成的沉降值可以參考文獻(xiàn)[1]。
如果地鐵結(jié)構(gòu)鄰近有風(fēng)險(xiǎn)很大的建筑物,并且降水可能會(huì)對(duì)建筑物產(chǎn)生較大的影響時(shí),應(yīng)進(jìn)行專項(xiàng)降水方案的設(shè)計(jì)。
2.3.2暗挖施工過(guò)程的影響
采用三維數(shù)值模型,模擬在某一施工工法下的施工過(guò)程,分析對(duì)鄰近地層和建筑物柱基的影響方式;利用已有的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)“標(biāo)定”數(shù)值模型(確定模型計(jì)算參數(shù));然后利用“標(biāo)定”的數(shù)值模型預(yù)測(cè)后續(xù)施工工序?qū)ㄖ锍两档挠绊懰健?/p>
2.4制定地表沉降控制標(biāo)準(zhǔn)
對(duì)于地表沉降的控制標(biāo)準(zhǔn),目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一個(gè)完全的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),但無(wú)論是設(shè)計(jì)單位、還是施工單位,都有一個(gè)不成文的規(guī)定,即在淺埋暗挖地鐵施工過(guò)程中,地表沉降值控制在30mm以內(nèi)。實(shí)際上,通過(guò)我們對(duì)北京地鐵5號(hào)線12個(gè)淺埋暗挖區(qū)間、7個(gè)淺埋暗挖車站的地表沉降值的統(tǒng)計(jì)分析,地表沉降值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于30mm(如北京地鐵5號(hào)線蒲黃榆車站,多數(shù)地表測(cè)點(diǎn)沉降值超過(guò)200mm),但周圍建筑物均未出現(xiàn)危險(xiǎn)。因此對(duì)于地表沉降控制標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題,應(yīng)根據(jù)地鐵施工范圍內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行分析。
隧道開(kāi)挖完全要求建筑物不出現(xiàn)沉降、變形和裂縫等幾乎是不可能的,只是其大小而已。問(wèn)題的關(guān)鍵在于如何將其控制在容許范圍之內(nèi)。對(duì)此,有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范做出了具體的規(guī)定[7]。由于地基不均勻等因素產(chǎn)生的變形,對(duì)于砌體承重結(jié)構(gòu)應(yīng)有局部?jī)A斜控制,砌體承重結(jié)構(gòu)沿縱墻6~10m內(nèi)基礎(chǔ)兩點(diǎn)的沉降差與其距離的比值:對(duì)中、低壓縮性土為0.002,對(duì)高壓縮性土為0.003;對(duì)于框架結(jié)構(gòu)和單層排架結(jié)構(gòu)應(yīng)有相鄰柱基的沉降差控制,單層排架結(jié)構(gòu)(柱距為6m)柱基的沉降量為200mm,框架結(jié)構(gòu)對(duì)中、低壓縮性土的沉降差為0.002L,對(duì)高壓縮性土的沉降差為0.003L(L為相鄰柱基的中心距離);對(duì)于多層或高層建筑或高聳結(jié)構(gòu)應(yīng)有傾斜值控制,見(jiàn)表1和表2;必要時(shí)還應(yīng)控制平均沉降量,對(duì)于體型簡(jiǎn)單的高層建筑基礎(chǔ)的平均沉降量的限制為200mm。