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摘要:隨著我國(guó)城市化建設(shè)進(jìn)程的逐步加快，新建工程與既有工程的相互作用及影響日益突出，為了保證既有城市軌道交通設(shè)施的安全運(yùn)行與新建道路工程的順利實(shí)施，以某道路工程穿越既有地鐵為研究對(duì)象，依據(jù)施工工序?qū)Υ┰焦こ踢M(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，劃定工程風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，合理確定既有軌道交通結(jié)構(gòu)的檢測(cè)和監(jiān)測(cè)范圍與控制指標(biāo)，為建設(shè)、運(yùn)營(yíng)單位提供及時(shí)可靠的數(shù)據(jù)，為實(shí)時(shí)判斷既有軌道交通結(jié)構(gòu)及運(yùn)營(yíng)安全狀況提供依據(jù)，提高了穿越工程的信息化施工水平和風(fēng)險(xiǎn)控制的可靠性。

關(guān)鍵詞:穿越工程;既有地鐵;安全評(píng)估;結(jié)構(gòu)檢測(cè);監(jiān)控測(cè)量

1引言

在我國(guó)，大中城市的道路工程仍處于建設(shè)和改造的階段。新建道路工程與既有城市軌道交通設(shè)施存在大量鄰近與穿跨越節(jié)點(diǎn)，新建工程施工過(guò)程中，由于開(kāi)挖卸荷－加載作用，原隧道結(jié)構(gòu)的承載系統(tǒng)改變，造成結(jié)構(gòu)附加變形，有時(shí)可能出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂，導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)的承載能力下降;于此同時(shí)，地下水通過(guò)開(kāi)裂的結(jié)構(gòu)侵入，造成了鋼筋、螺栓等的銹蝕，混凝土結(jié)構(gòu)力學(xué)性質(zhì)持續(xù)惡化，嚴(yán)重威脅隧道結(jié)構(gòu)的運(yùn)營(yíng)安全。本文以某道路工程為背景，對(duì)地鐵隧道、軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工安全評(píng)估，為道路施工方案的制定、道路施工管理和結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)提供合理建議。

2安全性影響評(píng)估

2．1風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)變形

根據(jù)新建道路與管線(xiàn)與既有地鐵線(xiàn)路的相對(duì)位置關(guān)系，劃分以下安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。根據(jù)新建工程的施工步驟，選用MidasGTSNX及ANSYS軟件按最不利情況將工程施工進(jìn)行分階段計(jì)算。

2．2評(píng)估結(jié)果與建議

根據(jù)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的分析施工會(huì)對(duì)既有地鐵車(chē)站及區(qū)間產(chǎn)生一定的附加變形，附加變形值在運(yùn)營(yíng)安全允許范圍之內(nèi)。正常施工條件下，采取一定的監(jiān)測(cè)和軌道防護(hù)措施，能確保地鐵列車(chē)安全運(yùn)營(yíng)。(1)施工建議①施工前應(yīng)進(jìn)一步對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)進(jìn)行物探，查明既有結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁、盾構(gòu)井等構(gòu)筑物實(shí)際位置，充分考慮其給施工帶來(lái)的不利影響。管線(xiàn)開(kāi)槽如需要采取破除原施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用靜力破除方式，減小對(duì)既有機(jī)構(gòu)影響。②隨路管線(xiàn)施工過(guò)程中，應(yīng)按照跳槽開(kāi)挖方式施工，同時(shí)，應(yīng)盡快回填，減少管線(xiàn)溝槽暴露時(shí)間，盡量降低對(duì)既有線(xiàn)的影響。③上跨車(chē)站附屬部分管線(xiàn)與車(chē)站主體及附屬頂板距離較近，施工時(shí)不得采用大型機(jī)械開(kāi)槽施工，并嚴(yán)格控制開(kāi)挖尺寸。④出入口附加施工時(shí)應(yīng)該考慮到對(duì)地鐵客流的影響，提前做好圍擋與客流疏導(dǎo)工作。⑤橋梁施工過(guò)程中，需對(duì)鄰近地鐵側(cè)樁基采取可靠的防塌孔措施，樁成孔過(guò)程保證清孔質(zhì)量，減少樁底沉渣量，減少后續(xù)上部結(jié)構(gòu)加載產(chǎn)生樁的沉降變形。⑥嚴(yán)格按信息化施工原則進(jìn)行施工管理，充分利用監(jiān)測(cè)量控信息指導(dǎo)施工，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案、施工工藝及工序進(jìn)行，不得任意省略。(2)監(jiān)測(cè)建議根據(jù)安全評(píng)估結(jié)果，掌握軌道交通可能產(chǎn)生的變形大，綜合考慮施工、列車(chē)振動(dòng)對(duì)軌道結(jié)構(gòu)的影響以及地方規(guī)范要求，依據(jù)現(xiàn)有常規(guī)測(cè)量?jī)x器的監(jiān)測(cè)精度，確定變形控制值。

3既有地鐵現(xiàn)狀檢測(cè)技術(shù)與結(jié)果

3．1分級(jí)檢測(cè)內(nèi)容

結(jié)合穿越工程評(píng)估分析及風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)的判定，合理確定既有軌道交通結(jié)構(gòu)的檢測(cè)范圍和檢測(cè)內(nèi)容。在對(duì)影響區(qū)域內(nèi)的既有車(chē)站、區(qū)間以及其附屬結(jié)構(gòu)(如出入口、風(fēng)道、應(yīng)急疏散通道等)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查檢測(cè)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)資源的合理優(yōu)化配置、工程成本的有效控制，具體檢測(cè)內(nèi)容如表1。

3．2檢測(cè)技術(shù)

(1)結(jié)構(gòu)混凝土外觀調(diào)查混凝土構(gòu)件外觀檢測(cè)的主要內(nèi)容為水跡、銹跡、鋼筋銹蝕、保護(hù)層脫落等。(2)結(jié)構(gòu)混凝土裂縫檢測(cè)檢測(cè)時(shí)采用裂縫寬度儀檢測(cè)裂縫寬度，對(duì)大于0．05mm的結(jié)構(gòu)裂縫以及大于2mm的道床裂縫采用卷尺量測(cè)裂縫的長(zhǎng)度，采用非金屬超聲波儀檢測(cè)裂縫深度，記錄并描繪出裂縫的位置及分布走向。(3)結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度檢測(cè)利用回彈法對(duì)混凝土構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度進(jìn)行抽樣測(cè)試。均勻分布測(cè)區(qū)范圍內(nèi)的測(cè)點(diǎn)，兩點(diǎn)之間的凈距大于等于20mm;測(cè)點(diǎn)要設(shè)置在距外露鋼筋、預(yù)埋件30mm以外。(4)結(jié)構(gòu)混凝土碳化深度檢測(cè)每一測(cè)區(qū)測(cè)量碳化深度值，每個(gè)測(cè)區(qū)不少于3次，取其平均值。(5)結(jié)構(gòu)混凝土保護(hù)層厚度檢測(cè)采用鋼筋測(cè)試儀對(duì)結(jié)構(gòu)實(shí)體進(jìn)行檢測(cè)，如果已知鋼筋直徑，在檢測(cè)鋼筋保護(hù)層厚度之前應(yīng)該預(yù)置鋼筋直徑;如果未知鋼筋直徑，可以在檢測(cè)鋼筋直徑的同時(shí)檢測(cè)鋼筋保護(hù)層厚度。(6)結(jié)構(gòu)混凝土鋼筋銹蝕狀況檢測(cè)對(duì)鋼筋銹蝕嚴(yán)重、保護(hù)層脹裂處的鋼筋銹蝕情況，采用測(cè)量鋼筋剩余截面面積的方法，確定鋼筋的截面損失率;對(duì)已經(jīng)開(kāi)始銹蝕、混凝土尚未開(kāi)裂的鋼筋，采用自然電位法檢測(cè)評(píng)價(jià)其銹蝕狀況。

4穿越既有軌道交通工程監(jiān)測(cè)技術(shù)

4．1分級(jí)監(jiān)測(cè)措施

根據(jù)既有軌道交通線(xiàn)路的敷設(shè)形式，將穿越工程分為三種類(lèi)型:穿越既有軌道交通隧道、橋梁以及路基，包括自動(dòng)化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和人工監(jiān)測(cè)。穿越工程對(duì)已有軌道交通結(jié)構(gòu)及變形的監(jiān)測(cè)與一般的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目是不同的，城市軌道交通的運(yùn)營(yíng)時(shí)間為白天，只有夜間短時(shí)間停運(yùn)，且穿越工程會(huì)受到列車(chē)振動(dòng)的干擾，如果僅僅是在軌道交通夜間短時(shí)間停運(yùn)后進(jìn)行檢測(cè)，這就難以保證已有軌道交通的運(yùn)營(yíng)安全，因此，需要根據(jù)穿越工程風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)大小，針對(duì)已有軌道交通采取經(jīng)濟(jì)合理有效的監(jiān)測(cè)措施，必要時(shí)可以實(shí)施全天候的監(jiān)測(cè)。根據(jù)判定的分險(xiǎn)等級(jí)，采取相應(yīng)的監(jiān)測(cè)措施。見(jiàn)表2。

4．2測(cè)點(diǎn)布設(shè)和監(jiān)測(cè)方法

(1)自動(dòng)化監(jiān)測(cè):在主要影響范圍內(nèi)沿線(xiàn)路方向每5～15m布設(shè)一個(gè)斷面，在變形縫處應(yīng)增設(shè)斷面，在每個(gè)斷面上安排2個(gè)測(cè)點(diǎn)，這樣就形成了沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)傳輸?shù)膫鞲芯W(wǎng)。針對(duì)不同的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，監(jiān)測(cè)布點(diǎn)的間距應(yīng)有所不同，例如要監(jiān)測(cè)區(qū)間隧道變形，針對(duì)特級(jí)/一級(jí)/二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，每5m/10m/15m布設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面。每20～60min采集一組數(shù)據(jù)。(2)人工監(jiān)測(cè):在主要影響范圍內(nèi)沿線(xiàn)路方向每10～20m布設(shè)一個(gè)斷面，在變形縫處增設(shè)1個(gè)斷面，針對(duì)每個(gè)斷面，需要在隧道兩側(cè)結(jié)構(gòu)的側(cè)墻上布設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)布點(diǎn)應(yīng)根據(jù)不同的分險(xiǎn)等級(jí)采用不同的間距。

4．3監(jiān)測(cè)預(yù)警

可以根據(jù)觀測(cè)數(shù)值與預(yù)警值、警戒值比較結(jié)果來(lái)判斷監(jiān)測(cè)報(bào)告中的變形是否超限。宜采用三級(jí)管理制度。

5結(jié)論

(1)隨著我國(guó)城市化建設(shè)進(jìn)程的逐步加快，新工程建設(shè)與已有工程的之間的相互作用、影響不斷突出，對(duì)鄰近及穿越已有地鐵隧道的工程進(jìn)行施工，必須在保證本身工程變形安全的同時(shí)，要保證對(duì)鄰近既有地鐵隧道的影響是在安全合理的范圍之內(nèi)。(2)選用MidasGTSNX及ANSYS軟件，模擬分析工程施工對(duì)既有地鐵車(chē)站及區(qū)間結(jié)構(gòu)的影響。道路與管線(xiàn)工程施工引發(fā)的既有地鐵結(jié)構(gòu)附加變形值在運(yùn)營(yíng)安全允許范圍之內(nèi)，正常施工條件下，采取一定的監(jiān)測(cè)和軌道防護(hù)措施，可以確保地鐵列車(chē)運(yùn)行安全。(3)利用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)與設(shè)備對(duì)施工影響范圍捏的地鐵結(jié)構(gòu)進(jìn)行工前檢測(cè)，檢測(cè)范圍內(nèi)主體結(jié)構(gòu)完整無(wú)損，建筑限界滿(mǎn)足控制要求?？奂髁悴考旰茫壵砘就旰?。軌道上行線(xiàn)、下行線(xiàn)及道岔內(nèi)、外軌軌面高程變化趨勢(shì)一致。上下行線(xiàn)線(xiàn)路較平順。(4)施工過(guò)程中地鐵結(jié)構(gòu)采用自動(dòng)化和人工相結(jié)合的方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并采用三級(jí)管理制度對(duì)結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行預(yù)警、報(bào)警等相應(yīng)控制措施，確保地鐵既有結(jié)構(gòu)的運(yùn)行安全。

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作者:郭立波 單位:北京市建設(shè)工程質(zhì)量第三檢測(cè)所有限責(zé)任公司