地铁施工沿线高层建筑物沉降变形特征分析与预测

地铁施工沿线高层建筑物沉降变形特征分析与预测

摘要：现如今，我国的科技发展十分迅速，地铁的快速发展解决了人们的出行问题，但在地铁施工中会使沿线附近的建筑物产生沉降变形。为了确保建筑物和施工安全，对地铁施工期间建筑物的沉降变形进行监测很有必要。选择某市地铁3号线沿线高层建筑物为研究对象，对其沉降变形特征进行分析说明，并对沉降变形进行预测，结果表明，预测曲线与实测曲线拟合较好。

关键词：沉降观测；变形监测；变形特征；预测模型

引言

建筑物下岩溶探测困难，盾构下穿岩溶地区造成的建(构)筑物沉降变形预测和处理更为困难。盾构法具有施工速度快、对邻近地层扰动小等优点，在城市地铁建设中盾构下穿建筑物时，保证建筑物安全与正常使用是工程顺利施工的前提。

1数据处理与分析

1.1 数据来源

在某市地铁3号线施工期间，选取地铁沿线某一高层建筑物为研究对象，对此建筑物进行沉降变形监测。所用仪器为瑞士徕卡SPRINTER型电子水准仪，测量精度±0.7mm/km，精确读数至0.01mm，估读至0.001mm；水准尺使用瑞士徕卡的2.0m铟钢尺。建筑物沉降监测点的高程测量均采用重复水准测量方法，按照国家标准要求，建筑物变形监测点的高程测量精度不能低于0.1mm。对地铁3号线沿线某一高层建筑物进行了

为期188天的变形监测，监测次数共计14次，沉降监测点共6个。按照DGJ32/J18―2006《建筑物沉降观测方法》和JGJ8―2007《建筑变形测量规范》的要求，沉降监测点应布设在能够全面反映建筑物特性的地方。具体要求如下：1）建筑物的四角、外墙10~15m处。2）建筑物纵横墙等交接处的两侧，不同地质条件、不同荷载分布、不同基础类型、不同基础埋深、不同上部结构的两侧，沉降监测点选取在建筑物拐角，并且容易进行测量的位置。监测点要牢固，容易保存，以便进行多次测量。根据上述要求，建筑物沉降监测点分布如图1所示。

图2 建筑物累计沉降量变化曲线

从图2可以看出，在变形监测初期，建筑物监测点中除JH-2外的所有监测点首先出现小幅度上升。这是因为该建筑物距离地铁线路中心较近，建筑物受到地铁施工的影响较明显，所以建筑物靠近地铁线路的一侧会因为地铁的盾构施工方式而首先出现上升，远离地铁线路一侧则会下降。从2013年2月10日到2013年2月25日，建筑物监测点的沉降量明显增大，2013年2月25日后，建筑物沉降速率明显降低，且沉降量与监测时间为正相关。这是因为该建筑物附近处于地铁施工后期，这期间会因为深基坑和建筑物本身荷载的影响而出现明显的沉降，所以沉降速率明显加快。2013年4月15日后趋于平稳，监测点沉降速率明显减慢并趋于平缓。在整个监测过程中，最大沉降量为3.8mm，对应监测点为JH-6。从沉降曲线图还可以看出该建筑物的沉降量与监测时间整体上呈明显的线性关系。根据建筑物累计沉降量变化曲线图，统计评价建筑物沉降的特征量，如表1所示。截至2013年8月20日，监测点平均沉降量为2.68mm，最大累计沉降量达到3.6mm，对应监测点为JH-5，最小累计沉降量达到1.7mm，对应监测点为JH-3，因此，各监测点的沉降变化均满足规范的限值30mm的要求。最后两周期，平均沉降速率为0.015mm/d，也满足规范限值0.01～0.04mm/d的要求，表明建筑物已趋于稳定。

表1 沉降数据分析

同时，计算所有监测点平均累计沉降量，分析平均累计沉降量与时间的变化规律。如图3所示，监测开始时，建筑物整体有0.6mm左右的上升，这是因为地铁施工方式引起的暂时性上升，随后，建筑物整体处于沉降阶段。可以看出，从监测开始的第5天到第150天左右，建筑物都处于沉降过程，并且沉降量和监测时间呈线性相关关系。150天以后建筑物沉降曲线趋于平缓，表明建筑物沉降量已几乎不再变化，建筑物处于稳定状态。

2施工影响控制措施

2.1沉降控制方案

结合对建筑物沉降的分析，以保护既有建筑物为核心，施工现场有针对性地实施“从重到轻、自上而下”的控制措施:首先对建筑物基础进行注浆加固，保证建筑物沉降趋势得到缓解;其次对强风化砂岩和泥灰岩交界面进行加固，截断上部地下水及软弱土层与岩溶通道及裂隙的联系;最后钻孔入岩，对岩溶裂隙进行充填加固，通过及时的监测反馈，指导现场精细化、信息化施工。

2.2注浆施工工艺

1)根据监测数据，及时在洞内进行壁后补浆。往洞内3，9点钟方向球阀注入膨润土+羧甲基纤维素浆液，维持土压为0.18MPa。2)地表注浆孔套壳料达指定强度后通过袖阀管进行惰性浆液灌注，达到设计初始压力后停止，以保护盾构机。3)惰性浆液稳压后，注入双液浆，在惰性浆液上部形成保护壳。考虑地下水丰富，单液浆难以达到快速稳定沉降的目的，采用双液浆处理(高水灰比水泥浆+高稀释比水玻璃混合注入)。通过现场试验，调节

初凝时间为60～90s，注浆作业以“低流量、低压力”为控制原则，使浆液渗透范围尽量大。

2.3监测数据

通过分析沉降监测数据，发现沉降变形发展阶段与施工进度基本吻合，将建筑物沉降分为以下5个阶段。1)开始下穿:初始沉降阶段(2017-10-06—2017-10-09)最大累计沉降12.41mm，最大沉降速率3.38mm/d，盾构机掘进至左线第310环，正式下穿建筑物，由于地层扰动的影响，建筑物开始出现沉降，此阶段沉降基本属于正常扰动。2)洞内补浆:沉降控制阶段(2017-10-09—2017-10-13)最大累计沉降15.42mm，最大沉降速率2.07mm/d，盾构机于左线第327环停机，进行二次补浆，建筑物沉降趋势开始减弱并趋于稳定。3)岩溶影响:沉降加速阶段(2017-10-13—2017-10-18)最大累计沉降25.38mm，最大沉降速率4.14mm/d，盾构机从左线第327环开始掘进，进入48号孔附近岩溶发育区，监测点F22-14，F22-16，F22-18沉降累计值(20mm)及沉降速率(3mm/d)超过了警戒值，随后现场进行加固保护施工，在A，B区注浆液凝结后，建筑物沉降趋势得到明显缓解。4)地面注浆:沉降收敛阶段(2017-10-18—2017-10-23)最大累计沉降25.3mm，最大沉降速率4.09mm/d，出现微弱抬升，1层部分裂缝出现合拢现象。5)地面补浆:沉降稳定阶段(2017-10-22—2017-10-25)最大累计沉降25.2mm，最大沉降速率1.08mm/d，继续在C区注浆，确保加固效果，当盾尾离开建筑物区域后，建筑物沉降基本稳定。在场地条件受限的情况下，监测数据可作为加固施工效果评估依据，最终建筑物各监测点沉降数据收敛，建筑物墙壁裂缝未继续发育，盾构机成功下穿，加固效果良好。

结语

在经济快速发展的今天，城市化日趋普遍，高层建筑物林立，同时地铁建设也变得十

分必要，为了地铁建设的安全进行，做好地铁沿线高层建筑的沉降变形监测工作十分必要。本文选取某市3号地铁沿线高层建筑物为研究对象，对其在地铁施工期间的沉降变形量进行了多方面分析，所得预测曲线与实测曲线拟合度很好。希望可以给相关行业在地铁施工期间进行建筑物沉降变形数据分析提供一些参考。

参考文献:

［1］赵延.地铁车站深基坑开挖对临近建筑物影响的监测及数值模拟研究［D］.石家庄：石家庄铁道大学，2014.

［2］牟洪洲.建筑沉降监测数据处理组合模型研究［D］.西安：长安大学，2008