城市浅埋暗挖隧道施工对地面房屋的损坏评价分析.docx

城市浅埋暗挖隧道施工对地面房屋的损坏评价分析谢锋林志(重庆交通科研设计院,隧道建设与养护技术交通行业重点室,重庆400067)摘要在城市公路隧道施工中,如何评价分析隧道影响区地面房屋的安全性是现在工程界的难点与热点。本文根据房屋结构的变形特点,提出三阶段评价分析法,即首先根据房屋的实际情况,确定房屋在隧道施工前的损坏情况;然后参考房屋损坏评价标准,确定房屋的控制损坏等级和极限变形值,将房屋的极限变形值与房屋损坏等级所对应的变形值之差即得房屋的容许变形值;最后分别采用Greenfield模型法、隔离法和整体分析法对房屋损害进行阶段评价分析。如果最后阶段的计算结果均超出房屋的容许变形值,则需对房屋采取相应的加固措施,从而保证隧道顺利通过房屋。关键词隧道施工房屋变形值安全性1前言随着城市隧道与地铁建设的兴起,相应的环境2隧道施工房屋损坏评定标准在实际工程中,房屋由于结构形式、基础类型、问题引起了越来越多的关注。由于隧道的施工,将不可避免地会对上覆地层产生挠动。地层损失、周围孔隙水压变化及衬砌变形等,都会使地层原始应力重分布,原有的土体平衡状态遭到破坏,导致地表发生下沉变形、倾斜变形、曲率变形、水平移动变形及非连续变形等。地表产生的移动和变形较大时,往往又会引起地上临近已有建筑物、构筑物的开裂、沉降、倾斜等问题[124]。如果变形过大,房屋将发生倒塌,从而危及居民的生命安全。从某一方面来说,隧道能否顺利通过房屋决定着该类工程的成败。因此,对地面房屋进行安全评价是隧道安全穿过房屋的首要前提之一。目前,在城市地铁隧道施工中,一般规定引起的允许地面沉降值为30mm,隆起值为10mm,地面附加倾斜不得超过1/300。实际上,这些值往往是由专家们根据经验规定,是临时性的,缺乏理论依据,至少是不完善的。建筑物由于结构形式、基础类型、建筑尺寸、荷载情况、建造时期和使用情况、功能和重要性等的不同,具有不同的承受荷载作用和变形能力。因此,必须根据其建筑物的实际情况来确定相应的变形控制指标,从而对房屋的损坏程度进行评定。本文根据房屋的实际损坏情况,采用隧道施工房屋损坏评定标准,对隧道施工诱发房屋的损害采用三阶段分析法进行评价。建筑尺寸、荷载情况、建造时期和使用情况、功能和重要性等的不同,具有不同的承受荷载作用和变形的能力。因此,对于隧道施工影响范围内的房屋,应该根据其具体情况查找相应的损坏评定标准,确定其在隧道施工前的损坏程度和破坏控制等级。2.1国内建(构)筑物评价标准上海制定了上海地区建(构)筑物评价暂行标准,该标准是目前国内最全的软土地区盾构隧道施工建(构)筑物变形与沉降控制标准,参见文献5。它考虑了不同类型的基础对地面沉降的不同承受能力。但是,本标准主要适用于软土地区的建(构)筑物变形与沉降控制,在非软土地区的适用性需要研究。此外,煤炭工业部参考国外一些国家有关规定制定的地下采矿地表建筑物及其他保护对象等级的划分规范,参见文献6。该标准将长度或变形缝区段内长度小于20m的砖混结构房屋破坏分为四个等级[6],其它结构类型的建(构)筑物可参照该标准执行。2.2国外隧道施工房屋损坏评定标准国外根据实际工程和试验将房屋损坏评定标准分为3类:(1)视觉损坏:当结构物出现大于1/250的偏移时,视觉上就可以察觉到,当然这种感觉具有主观性,该损坏评定标准中破坏等级0～2属于视觉损坏·59·2007年第4期(总第60期)公路隧道范围。这种损坏也可以由与温度变化、装修等其他原因造成。(2)功能损坏:该损坏评定标准中破坏等级3～4属于功能破坏。该类破坏往往都是由于土体位移引起的。(3)稳定性损坏:破坏等级5。根据上述分析可知,为了保证房屋的安全,可以将视觉损坏作为房屋的容许破坏,即对应的破坏等级为2级。因此,破坏等级为2级所对应的变形控制指标与该房屋在隧道施工前损坏等级所对应的变形指标之差,即是房屋的容许变形值。其具体变形控制指标见表1、表2所示。的论断进行判断,房屋的最大沉降值和最大斜率支配着房屋的潜在破坏,当最大斜率θ1/500及最大沉降值Δ10mm时,房屋的破坏是可以忽略的[8]。因此,位于以上数值限定的沉降槽区域的房屋可以不予考虑[9]。其地面沉降可用Peck(1969)经验公式或数值计算进行确定。表1损坏分级与极限拉应变的关系图1三阶段评价分析流程图由于这种方法只考虑了原场的地面沉降,未考虑房屋结构建筑的变形,因而该方法比较保守,但是它可减少不必要的房屋计算。如果房屋结构所在位置区域的计算指标超过了以上极限值,应当进行第二阶段评价。(2)第二阶段评价法(隔离法)该阶段评价法是将房屋结构假定为弹性梁,其基础假定为柔性,完全顺从沉降曲线变形。这样可以得出处于建筑基础位置下的沉降曲线,使基础顺从该部分线形曲线变化。根据此变形曲线,可以计算出梁的挠度比DR(包括h