北京地鐵建設(shè)建(構(gòu))筑物調(diào)查與成果分析

1、··隧道/地下工程北京地鐵建設(shè)建（構(gòu)）筑物調(diào)查與成果分析王維獻(xiàn)（1北京市地質(zhì)工程勘察院摘要姜常福2北京100048；2中航勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司北京100098）建（構(gòu)）筑物調(diào)查是地鐵建設(shè)過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，可以詳細(xì)地了解線路周邊的環(huán)境條件，為地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)，為建（構(gòu)）筑物的保護(hù)和地鐵建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)管理提供基礎(chǔ)資料。結(jié)合多條北京地鐵線路的建（構(gòu)）筑物調(diào)查實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，介紹了地鐵建設(shè)工程勘察中建（構(gòu)）筑物調(diào)查工作的實(shí)施方案，探討了如何對調(diào)查成果進(jìn)行分析，并就如何編寫調(diào)查報(bào)告的結(jié)論和建議進(jìn)行了總結(jié)，以供類似工程參考。關(guān)鍵詞地鐵建設(shè)工程勘察建（構(gòu)）筑物調(diào)查A4539（2014）10

2、-0085-03文章編號1009-中圖分類號U2311文獻(xiàn)標(biāo)識碼SurveyandesultsAnalysisofBuilding（Structure）inBeijingMetroConstructionWangWeixian1，JiangChangfu2（1BeijingInstituteofGeologicalEngineering，Beijing100048，China；2AVICGeotechnicalEngineeringInstituteCoLtd，Beijing100098，China）AbstractSurveyofbuilding（structure）isanimportan

3、tpartoftheconstructionprocessofthemetroengineeringItisabetterwaytounderstandindetailthesurroundingenvironmentalconditionsandprovidesthebasisforthedesignofmetrostructuresandbasicdataforprotectionofbuilding（structure）andmetroconstructionriskmanagementThispaper，incombinationwiththeinvestigationpractice

4、ofsurveyofbuilding（structure），introducesanimplementationplanofbuilding（structure）inmetroengineeringAnditdiscusseshowtoanalyzesurveyresultsandhowtomakesuggestionsandinvesti-gationreportsoastoofferareferenceforsimilarengineeringKeywordsmetroconstruction；engineeringinvestigation；surveyofbuilding（struct

5、ure）建設(shè)場地當(dāng)今地鐵建設(shè)呈現(xiàn)跨越式發(fā)展態(tài)勢，多處于城市核心區(qū)，建（構(gòu)）筑物數(shù)量多，部分建設(shè)年代比較久遠(yuǎn)。準(zhǔn)確詳細(xì)地進(jìn)行建（構(gòu)）筑物調(diào)查，是地鐵工程建設(shè)中的一項(xiàng)重要工作。工安全措施確定等。建（構(gòu)）筑物調(diào)查為選定工程場地和確定設(shè)計(jì)方案提供環(huán)境依據(jù)，也為確定建（構(gòu)）筑物保護(hù)措施提供基礎(chǔ)資料，因此建（構(gòu)）筑物調(diào)查是必要的。1概述2實(shí)施方案7號線、8號線、通過北京地鐵6號線、燕房線的地鐵建設(shè)與沿線建（構(gòu)）筑物之間具有相互影響的關(guān)系。地鐵基坑開挖或隧道掘進(jìn)會(huì)引起地表的移動(dòng)和位移，從而改變原有建（構(gòu)）筑物的應(yīng)力狀態(tài)；地鐵降水會(huì)引起地下水位下降，導(dǎo)致建（構(gòu)）筑物沉降等，所以地鐵建設(shè)會(huì)對鄰近建（構(gòu)）物造成不

6、利影響，甚至破壞。同時(shí)，建（構(gòu)）筑物會(huì)影響地鐵線路布置、埋深設(shè)置、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工工法選擇、施收稿日期：20140518建（構(gòu)）筑物調(diào)查工作實(shí)踐，從階段的劃分、范圍的確定、建（構(gòu)）筑物分類、調(diào)查對象及內(nèi)容、工作流程5個(gè)方面總結(jié)了建（構(gòu)）筑物調(diào)查的一般實(shí)施方案，供同行們參考與討論。21調(diào)查階段的劃分調(diào)查分為初步調(diào)查、詳細(xì)調(diào)查、后期服務(wù)3個(gè)階段，具體劃分見表1。85鐵道建筑技術(shù)AILWAYCONSTUCTIONTECHNOLOGY2014（10）··隧道/地下工程表1調(diào)查階段初步調(diào)查詳細(xì)調(diào)查建（構(gòu)）筑物調(diào)查階段的劃分工作內(nèi)容要求滿足初步設(shè)計(jì)的需要滿足施工圖設(shè)計(jì)的需要滿足土建施工、

7、設(shè)計(jì)變更的需要特征）、埋深、建成年代等。搜集有地下室基礎(chǔ)的平面、立面圖紙，維護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工圖紙，降水井的結(jié)構(gòu)和位置圖等設(shè)計(jì)和竣工資料，一級建筑物設(shè)計(jì)時(shí)允許的沉降變形量和建筑物的實(shí)測變形資料；搜集淺基礎(chǔ)的平面布置坐標(biāo)、樁位平面布置坐標(biāo)、樁型圖、設(shè)計(jì)說明等。（2）地下構(gòu)筑物：地下構(gòu)筑物包括地下人防工程、化糞池、過街通道、地下油庫、地下暗河、古井、墓穴、以及各種地下管線隧道等。主要調(diào)查其產(chǎn)權(quán)單位、聯(lián)系方式、圍護(hù)及主體結(jié)構(gòu)形式、圍護(hù)結(jié)構(gòu)深度、外廓尺寸、頂板和底板標(biāo)高等結(jié)構(gòu)屬性；以及施工方法、是否降水、使用狀況、所用材料等；若地下構(gòu)筑物設(shè)有排水泵站，還需查明泵井的深度、結(jié)構(gòu)形式、常年水位標(biāo)高等；對于人

8、防工程，重點(diǎn)查明結(jié)構(gòu)形式、基礎(chǔ)埋置深度、使用狀態(tài)、出入口的準(zhǔn)確位置、充水情況等；調(diào)查過程中注意發(fā)現(xiàn)被遺棄的隱蔽地下設(shè)施。搜集竣工圖紙、結(jié)構(gòu)平面、結(jié)構(gòu)剖面、設(shè)計(jì)說明等竣工資料。（3）既有地鐵線路：線路的敷設(shè)方式、軌道形式、道床形式。隧道底板埋深、隧道斷面尺寸、結(jié)構(gòu)形式、隧道的施工方法、施工開挖范圍、支護(hù)措施等，車輛載荷與震動(dòng)、運(yùn)行速度、軌道變形要求等使用屬性。搜集竣工資料。（4）橋涵：橋涵包括城市立交橋、跨河橋、過街天橋、過街地下通道、一級涵洞等。調(diào)查產(chǎn)權(quán)單位、聯(lián)系方式、橋梁形式、橋垮布置、橋墩基礎(chǔ)形式、樁位布置、樁長、直徑、外廓尺寸、荷載傳遞特征、工作狀態(tài)等。搜集竣工資料及相關(guān)維修、維護(hù)資料。

9、（5）鐵路：鐵路主要指國鐵、地方鐵路以及鐵路專用線。主要調(diào)查線路的敷設(shè)方式（地下線、地上線、高架線），線路形式（有縫線路、無縫線路），道床形式（碎石道床、整體道床）等常規(guī)屬性，路基填料、結(jié)構(gòu)和路基的填筑高度，鐵路的變形控制標(biāo)準(zhǔn)、牽引形式、養(yǎng)護(hù)狀況、發(fā)車間隔、荷載等。搜集竣工資料。（6）文物：文物調(diào)查包括地上和地下的文物，委托文物部門進(jìn)行專項(xiàng)調(diào)查。包括調(diào)查其名稱、管理單位、文物等級、修建年代、結(jié)構(gòu)形式、分布范圍、基礎(chǔ)形式、埋置深度、歷時(shí)損壞和修復(fù)情況等。搜集其結(jié)構(gòu)圖紙和沉降資料。（7）河道：河寬、河深、基礎(chǔ)、河岸的結(jié)構(gòu)形式、AILWAYCONSTUCTIONTECHNOLOGY2014（10）對

10、調(diào)查范圍內(nèi)所有建（構(gòu)）筑物的一般資料的調(diào)查對重要環(huán)境、重點(diǎn)部位環(huán)境條件的詳細(xì)調(diào)查查漏補(bǔ)缺，新發(fā)現(xiàn)問題的解決、配合施工和設(shè)計(jì)變更的要求，服務(wù)完善的工作后期服務(wù)22調(diào)查范圍的確定地鐵沿線車站及區(qū)間左右線線路中心線外各50m范圍內(nèi)或設(shè)計(jì)給定的調(diào)查范圍。詳細(xì)調(diào)查的范圍由設(shè)計(jì)單位給定，一般為影響線路或站位設(shè)置，以及環(huán)境安全等級為特級和一級的建（構(gòu)）筑物。23建（構(gòu)）筑物分類通過分析地鐵沿線建（構(gòu)）筑物的重要性、結(jié)構(gòu)類型、損壞后所帶來后果的嚴(yán)重程度、由于地鐵施工所引起沉降和變形的允許值，及其與擬建線路得位置和環(huán)境作用關(guān)系，將調(diào)查范圍內(nèi)的建（構(gòu)）筑物分為3類，分別為重點(diǎn)調(diào)查的建（構(gòu)）筑物、一般調(diào)查的建（構(gòu)）

11、筑物和次要調(diào)查的建（構(gòu)）筑物。建（構(gòu)）筑物調(diào)查詳細(xì)分類見表2。表2調(diào)查類別建（構(gòu)）筑物調(diào)查分類包括的建（構(gòu)）筑物重點(diǎn)調(diào)查（1）與地鐵線路呈跨越、10m以內(nèi)距離關(guān)系的毗鄰、既有地鐵線路、城市立交橋、跨河橋、鐵路橋、過街天橋、過街通道、人防工程、鐵路、河道、湖泊；（2）處于地鐵線路上方的所有建筑；（3）商場、辦公樓、學(xué)校、醫(yī)院、電影院等重要公共建筑；（4）高層建筑、大量性建筑、大型性建筑；（5）受保護(hù)的文物、古建筑、古樹等（1）與地鐵線路呈10m以外距離關(guān)系的既有地鐵線路、城市立交橋、跨河橋、鐵路橋、過街天橋、過街通道、人防工程、鐵路、河道、湖泊；（2）多層建筑除重點(diǎn)調(diào)查、一般調(diào)查之外的其它建（構(gòu)

12、）筑物一般調(diào)查次要調(diào)查24調(diào)查對象及內(nèi)容調(diào)查對象包括但不限于：房屋建筑、地下構(gòu)筑物、既有地鐵線路、橋涵、鐵路、文物、河道、湖泊、古樹等，各調(diào)查對象的具體調(diào)查內(nèi)容如下。（1）房屋建筑：房屋建筑包括住宅、廠房、辦公樓、公共設(shè)施等。主要調(diào)查其產(chǎn)權(quán)單位、聯(lián)系方式、建筑物性質(zhì)、結(jié)構(gòu)形式、層數(shù)、基礎(chǔ)形式（樁基礎(chǔ)包括樁平面布置、樁長、直徑、外輪廓尺寸、荷載傳遞86鐵道建筑技術(shù)··隧道/地下工程標(biāo)高、通航要求等。搜集其竣工資料。（8）湖泊：湖寬、湖長、水深、儲(chǔ)量、水位標(biāo)高、湖底標(biāo)高等。（9）古樹：名稱、種類、位置、管理單位、樹齡、樹干直徑、樹冠的投影直徑等。（10）其它：相關(guān)參建單位提出的

13、其它調(diào)查對象，按其要求的調(diào)查內(nèi)容進(jìn)行調(diào)查。25工作流程調(diào)查工作主要以搜集資料，實(shí)地調(diào)查、地質(zhì)雷達(dá)探測、工程定位測量為主。應(yīng)對調(diào)查范圍內(nèi)的建（構(gòu)）筑物逐個(gè)進(jìn)行調(diào)查，按要求搜集相關(guān)資料。對影響線路或站位設(shè)置的重點(diǎn)建（構(gòu)）筑物進(jìn)行詳細(xì)地調(diào)查，采用搜集城建檔案館的竣工資料、產(chǎn)權(quán)單位的存檔資料、施工單位的施工資料，現(xiàn)場調(diào)查訪問、復(fù)核搜集到的資料、實(shí)景拍照、工程定位測量，必要時(shí)進(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)探測、試掘調(diào)查、進(jìn)洞調(diào)查和非破壞性調(diào)查等調(diào)查方式，進(jìn)行更詳細(xì)、更完整的調(diào)查，并在調(diào)查報(bào)告中對重點(diǎn)調(diào)查建（構(gòu)）物的調(diào)查成果進(jìn)行詳細(xì)地定性和定量分析。工作涉及面積大，單位多，接觸人員廣，調(diào)查人員應(yīng)眼勤、腿勤、嘴勤，并且態(tài)度和

14、藹，善于與相關(guān)單位溝通與交流。兵分幾路，向各個(gè)方向，分段、分塊、分組進(jìn)行調(diào)查。詳細(xì)的調(diào)查工作流程見圖1。挖產(chǎn)生的沉降對距離地鐵較近的建（構(gòu)）筑物的影響。當(dāng)?shù)罔F施工需要降水或排水時(shí)，需分析因降、排水產(chǎn)生的附加地面沉降可能對周圍建（構(gòu)）筑物造成的不利影響。當(dāng)?shù)罔F施工采用凍結(jié)法作為輔助施工方法時(shí)，需要分析地層凍結(jié)引起的地面上升，隧道開挖引起的地表下沉，地層解凍導(dǎo)致的地表沉降對建（構(gòu)）筑物的不利影響。3調(diào)查成果分析應(yīng)進(jìn)行成果分析，成果分析調(diào)查工作完成后，主要包括建（構(gòu)）筑物對地鐵的影響和地鐵對建（構(gòu)）筑物的影響兩個(gè)方面的內(nèi)容。31建（構(gòu)）筑物對地鐵的影響分析（1）分析建（構(gòu)）筑物與擬建地鐵線路的水平位

15、圖1建（構(gòu)）筑物調(diào)查工作流程置和垂直位置關(guān)系。（2）分析建（構(gòu)）筑物的使用狀態(tài)、結(jié)構(gòu)形式、基坑支護(hù)形式等對于地鐵線路可能造成的影響。32地鐵對建（構(gòu)）筑物的影響分析（1）從施工工法角度考慮，分析地鐵可能對各類建（構(gòu)）筑物的影響。地鐵結(jié)構(gòu)的主要施工工法有明挖法、蓋挖法、礦山法和盾構(gòu)法。對于明挖法及蓋挖法，主要結(jié)合建筑情況、基礎(chǔ)形式、地層巖性及其與明挖基坑的相對位置關(guān)系等，分析由于地鐵施工對建（構(gòu)）筑物造成的影響；對于礦山法及盾構(gòu)法，主要分析由于地鐵結(jié)構(gòu)的開挖和施工豎井的開鐵道建筑技術(shù)（2）地鐵建設(shè)會(huì)引起地表移動(dòng)（主要指地表沉降和水平位移）和變形（主要指不均勻地表沉降和不均勻水平位移所形成的地表傾

16、斜和水平變形，以及地表的曲率變形），地表移動(dòng)和變形會(huì)使建（構(gòu)）筑物產(chǎn)生地表沉降損害、地表傾斜損害、地表曲率損害和地表水平變形損害。分析重點(diǎn)調(diào)查建（構(gòu)）筑物所在位置由地鐵開挖、降水施工、地層凍結(jié)等引起的地表移動(dòng)和變形影響因素及其影響程度，使（下轉(zhuǎn)第103頁）87AILWAYCONSTUCTIONTECHNOLOGY2014（10）··設(shè)備/儀器表1兩種工況下不同牛腿處最大應(yīng)力值全斷面原始牛腿1牛腿2牛腿3牛腿4牛腿5牛腿6158228271198380419841695改進(jìn)175519501452193613001192原始254490917744262367439201/3

17、斷面改進(jìn)22798281354302630152959MPa（3）由全斷面分析結(jié)果可知，6牛腿中，大應(yīng)力4。因此，出現(xiàn)在牛腿2、刀盤設(shè)計(jì)中盡可能保證牛，腿的完整性；同時(shí)，牛腿的支撐方式采用“外撐式”更利用保證刀盤結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。（4）改造后，通過現(xiàn)場施工的應(yīng)用，得到驗(yàn)證。參考文獻(xiàn)1張社軍土壓平衡盾構(gòu)復(fù)合式刀盤設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)有限元J鐵道建筑技術(shù)，2012（8）：105108分析2黃威然，郭廣才泥水盾構(gòu)刀盤開裂和解體事竺維彬，城市軌道交通研究，2007（1）：29故原因分析J333周奇才，李炳杰，等地鐵盾構(gòu)刀盤改造的有鄭宇軒，中國工程機(jī)械學(xué)報(bào)，2008，6（2）：188限元分析J1934夏毅敏，劉玉江，等某

18、型土壓平衡盾構(gòu)刀盤周喜溫，鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)：工學(xué)版，2009，30有限元分析J（3）：7074機(jī)械設(shè)計(jì)5暨智勇一種盾構(gòu)刀盤的有限元分析J5結(jié)束語（1）采用有限元方法對某型盾構(gòu)刀盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度分析，得到刀盤結(jié)構(gòu)中危險(xiǎn)截面位于牛腿與刀盤的連接處，與實(shí)際施工中刀盤開裂出現(xiàn)的位置基本一致。（2）通過將原始方案與加強(qiáng)改進(jìn)方案的對比分析，采用在刀盤上焊接一圈筋板、增加6處加固點(diǎn)及圓角加強(qiáng)板的方式，刀盤的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度得到提2012（3）：196198與制造，高改善。檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪（3）對于重點(diǎn)調(diào)查的建（構(gòu)）筑物，（上接第87頁）提出明確的地表移動(dòng)和變形得到控制，起到保護(hù)建（構(gòu)）筑物的作用。主要分析開挖深度的影響、開挖斷面大小的影響、地層條件的影響、施工條件的影響。（3）分析建（構(gòu)）筑物的損害與地表移動(dòng)和變形的關(guān)系，地鐵施工