第３８卷第２３期 ２ ０ １ ２年８月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．３８ Ｎｏ ２３ Ａｕｇ． ２０１２ ・１７９・ 文章编号：１００９—６８２５（２０１２）２３—０１７９—０３ 地铁暗挖隧道下穿建筑物的现状和变形计算 丁前进 （中铁十五局集团有限公司，河南洛阳４７１０１３） 摘要：结合北京地铁十四号线穿越既有建筑物的实例，进行了现场调查、分析，利用有限元软件模拟计算，得出了建筑物发生破 坏时的允许变形量，为该区间施工组织设计提供了依据。 关键词：地铁，既有建筑物，沉降，数值模拟，允许变形 中图分类号：Ｕ２３１ １ 工程概况 １．１ 工程概况 北京地铁十四号线甜水园站一朝阳公园站区问与地铁六号 线之间的联络通道在华德眼科医院正下方穿越，通道采用暗挖法 施工，隧道顶与华德眼科医院净距８．５６ ｍ，华德眼科医院建于 １９７９年，为５层砖混结构，无地下室，建筑面积约４ ７６６ ｍ 。相对 位置关系图及剖面位置示意图见图１，图２。 图１相对位置关系图 联络通道 图２剖面位置示意图（单位：Ｉｌｌ】 １．２结构检测范围和内容 １）建筑物基本情况调查：对楼房的结构形式和布置进行检 查，并对建筑物抗震性能现状进行调查；２）测量建筑物现状的标 高和倾斜情况，裂缝情况进行调查，分析原因；３）对结构材料强度 及混凝土构件进行检测；４）根据建筑上部结构和基础的现状外观 及工作状态等的检测和分析，计算建筑的残余抗力、剩余允许变 形和地基基础剩余允许变形承载力；５）对该楼结构现状进行分 析，给出结论和建议。 ２现场调查和检测结果 ２．１ 现状调查、量测 华德眼科医院为５层砖混结构，平面大体呈“一”字形，中间 设有走廊。建筑物主体结构为纵横墙混合承重体系，未设变形 缝。楼房房间开问为３．６ ｍ，５．４ ｍ，房间进深为２．１ ｍ，５．４ ｍ。底 收稿日期：２０１２－０５－３０ 作者简介：丁前进（１９８１一），男，工程师 文献标识码：Ａ 层层高为４．２ ｍ，２层一５层层高均为３．６ ｍ。墙下设条形基础，基 础宽度为１ ８６０ ｍｍ，墙下设有钢筋混凝土地圈梁，圈梁截面高度 ２５０ １１１１１１，截面宽度分别为２４０ ｍｍ，３６０ ｍｍ。基础底面埋深为 ２．４ ｍ。各层外墙厚度为３６０ ｍｍ，内墙厚度为２４０ ｍｍ。楼房四 角、楼梯问四角、纵横墙交接处均设有构造柱，楼房的２层一５层 楼（屋）面均设有钢筋混凝土圈梁。该建筑物楼面板大部分采用 混凝土现浇板，部分区域采用预制板。 建筑物倾斜测量在楼房的每个立面进行，布设若干条倾斜测 量线的目标点，通过测量目标点的空间坐标，确定该立面的倾斜 度。倾斜测量线根据楼房的外形布置，对于楼房的高度方向，每 条倾斜测量线测量上、中、下三个目标点的空间坐标；对于楼房的 长度方向，根据楼房水平向尺寸的大小，倾斜测量线分别加密 １组～３组。根据所测点的坐标差和距离计算出倾斜度。为减少 测量误差，采用往返测并多次测量，得到最终结果。 ２．２建筑物材料强度检测 检测以回弹法为主，在具备检测条件的部位，对楼房中的砖 砌体构件、砂浆和砖进行回弹测试，对砌筑砂浆测试其碳化深度； 对于楼房中的混凝土构件，主要是选在楼梯间，对混凝土框架梁、 框架柱、圈梁及构造柱等构件，选取有检测条件的区域，采用回弹 法对混凝土强度等级进行抽样测试，打开抹灰层，对混凝土强度 进行回弹检测，并测试其碳化深度（见表１）。 表１ 混凝土构件强度检测、评定结果 ＭＰａ 建筑 检测单元 抗压强度 测区抗压 标准 推定 原设计混 物 平均值 强度最小值 差 强度 凝土标号 １层混凝土构件 ２６．２ ｌ７．３ ２．７ ２２．９ ２００号 华德 ２层混凝土构件 ２６．５ １９．２ ２．１ ２２．１ ２００号 眼科 ３层混凝土构件 ２３．８ １８．７ ２．３ ２０．８ ２００号 医院 ４层混凝土构件 ２６．５ １９．２ ２．０ ２１．１ ２００号 ５层混凝土构件 ２７．７ １８．９ ２．４ ２２．３ ２００号 ２．３建筑物抗震性能调查 通过现场调查、检测及查阅原设计图纸，对华德眼科医院进 行抗震性能分析如下： １）平立面布置比较规则、均匀、对称。２）各层砖混结构中设 置了圈梁和构造柱。 ２．４． 小结 依据该建筑物的调查、检查和检测结果，得出以下结论： １）建筑物主体结构的形式和布置与原设计图纸基本相符。 ２）该建筑物目前的状态为向西、向北倾斜，整体性较好，整体倾斜 率值为０．１０５％一０．１ １２％，建筑物外墙整体倾斜度均满足既有结 构Ⅱ 常使用和安全的倾斜允许值。３）外观检查结果表明，建筑物 目前主要病害为楼盖预制板板缝开裂、墙体抹灰层不规则开裂和 ・１８０・ 第３８卷第２３期 ２ ０ １ ２年８月 山 西 建 筑 ＝——————————— —＝二二二二＝＝—————————————＝二二二二＝二＿二－了＝０．８８。 ＝ ・ ｏ 抹灰层剥落。这类裂缝与大气温度和湿度变化有关，不属于结构 裂缝，目前对楼房主体结构的安全影响不大。４）材料强度检测结 果表明，建筑物中砌体砖的强度等级达到ＭＵ７．５；砂浆的强度等 级达到Ｍ７．５或Ｍ１０。５）建筑物平立面布置比较规则，结构刚度 ・＋ ２×［音＋√吉（去一 ）】 砌体在单位长度上的轴向力设 值： Ｎ＝２６９ ｋＮ＜ ＝０．８８×１．４１×１ ０００×０．３６×１＝４４７ ｋＮ， 较均匀，抗震构造措施符合现行技术标准，即该建筑物的抗震能 力能基本满足抗震设防要求。 满足规范要求。 ３华德眼科医院剩余变形能力计算 ３．４剩余变形能力计算 抗弯承载力计算结果见表３。 表３抗弯承载力计算结果 ３．１ 计算模型 采用建筑物专用有限元分析软件ＭＩＤＡＳ—ＧＥＮ建立数值分析 模型，该计算模型共１ １１２个节点，２ ６８２个单元（见图３）。 图３计算模型 ３．２计算参数 建筑结构长期承受各种荷载并受到雨水、大气等侵蚀，其材 料必定出现各种损伤及劣化。模型计算参数取值如表２所示。 表２模型的计算参数 混凝土构件 圈梁混凝土标号 ２００号 构造柱混凝土标号 ２００号 抗压强度设计值／ＭＰａ １．４１ 弯曲抗拉强度设计值／ＭＰａ Ｏ．２３ 抗剪强度设计￣／ＭＰａ ０．１ｌ 砌体构件 弹性模量／ＭＰａ ２ ２５６ 剪切模量／ＭＰａ ９０２．４ 泊松比 ０．１５ 线膨胀系数／℃ ５×１０—６ 容重ｙ／ｋＮ・ｍ－３ １８ 根据规范可知，计算荷载主要考虑永久荷载和可变荷载，而 不考虑地震、爆炸等偶然荷载。永久荷载主要为结构自重荷载， 可变荷载包括楼面活荷载、屋面活荷载、雪荷载、风荷载和吊车荷 载等。计算结合本工程的实际情况，计算可变荷载仅考虑楼面活 荷载，取２．０ ｋＮ／ｍ 。 ３．３原始内力状态计算 ３．３．１ 抗弯承载力计算 砌体结构原始状态弯矩图见图４。 图４砌体结构原始状态弯矩图 砌体在单位长度上的弯矩设计值： Ｍ：２．５ ｋＮ．ｍ＜ＬｍＷ：０．２３×１ ０００× ：５－０ｋＮ－ｍ， 满足规范要求。 ３．３．２抗剪承载力计算 砌体在单位长度上的剪力设计值： ＝１５ ｋＮ＜Ｌｂｚ＝Ｏ．１１×１ ０００×ｌ×０．３６＝４０ ｋＮ，满足规范要求。 ３．３．３抗压承载力计算 序号 计算工况 弯矩控制截面 弯矩设计值 弯矩抗力值 荷载 是否 ｋＮ・ｒｔｌ ｋＮ・ｍ 效率 满足 １ 施工前 首层墙体底部 ２．５ ５ ０ ５ ２ 差异沉降４ ｔｒｉｍ 首层墙体底部 ３．５ ５ Ｏ．７０ ３ 差异沉降５ ｍｉｌｌ 首层墙体底部 ３．９ ５ ０．７８ ４ 差异沉降６ ｍｉｌｌ 首层墙体底部 ４ ３ ５ Ｏ．８６ ５ 差异沉降７ ｍｉｌｌ 首层墙体底部 ４．８ ５ ０．９６ ６ 差异沉降８ ｍｍ 首层墙体底部 ５．４ ５ １ ０８ ３．５ 小结 对华德眼科医院结构计算分析得出以下结论：差异沉降达到 ８ ｍｍ时，砌体结构抗弯承载力不满足规范要求。差异沉降达到 ８ ｍｍ时，砌体结构抗剪承载力不满足规范要求。差异沉降达到 ８ ＩＴｌｍ时，砌体结构抗压承载力仍不满足规范要求。 ４控制指标及建议 ４．１控制指标 依据其他类似工程经验和现场监测数据，在综合考虑建筑物 现状调查、检测成果和剩余允许变形能力计算的基础上，考虑一定 的安全系数，既有建筑物沉降变形控制指标建议如表４，表５所示。 表４建筑物沉降变形控制指标值 项目 预警值（７０％） 报警值（８５％） ｌ 控制值 沉降值／ｍｍ １０ ５ １２．８ Ｉ １５．０ 水平位移／ｍｍ ８．４ ｌ０．２ ｌ １２．０ 变形速率／ｍｍ・ｄ一 ２．Ｏ 表５建筑物差异沉降变形控制指标建议值 ｍｍ Ｉ 监测位鼹 Ｉ监测项目ｌ控制部位Ｉ预譬值（７０％）ｌ报警值（８５％）Ｉ控制值 Ｉ华德眼科医院Ｊ差异沉降Ｊ④轴～⑧轴ｊ ４．９ Ｉ６．０ Ｉ ７．０ ４．２建议 ３ ６００ｘｌ２ ５ ４００ ３ ６００ｘ４ 铸兹 图５建筑物关键监测图 地铁十四号线下穿该建筑物，建筑物的内墙、外墙均距离此 次地铁施工的隧道边缘很近，地铁施工时需要予以重视，加强楼 房现有裂缝和沉降观测。建议充分考虑该建筑物的现状和使用 特点，综合考虑技术、经济以及地铁线路建设要求，制定妥善、可 行的施工和监控方案，采取有效、可靠的措施，确保该建筑物的安 全和地铁施工的正常进行。根据上述计算分析结论及相关工程 经验，建议如下：１）施工前，应对建筑物基础及上部结构建立严密 的监测网，实施连续监测（见图５）；２）做好工程筹划，保证连续作 业，从而减小对既有建筑物的影响；３）建立监测预警系统，进行信 息化管理；４）加强对建筑物周围地下管线调查监测，如有渗漏处， 应做好地层注浆，确保建筑物地基稳定；５）施工前，针对既有建筑 第３８卷第２３期 ２ ０ １ ２年８月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ’玎 ＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．３８ Ｎｏ．２３ Ａｕｇ． ２０１２ ・ｌ８ｌ・ 文章编号：１００９—６８２５（２０１２）２３—０１８１—０２ 不良地质条件下桥梁桥头跳车的综合处治技术 常 杰 （山西省机械施工公司，山西太原０３０００６） 摘要：结合具体实例，分析了产生桥头跳车现象的根本原因，通过采用水泥搅拌桩地基、填筑透水性材料、强夯、注浆、设置桥头 搭板等综合处治技术解决了桥头跳车难题，使用效果较好，值得推广 关键词：水泥搅拌桩地基，透水性材料，强夯，注浆 中图分类号：Ｕ４４５．７１ 文献标识码：Ａ ０ 引言 绥化至北安高速公路是黑龙江省中部地区的干线公路，路线 全长２０８．０４６ ｋｍ。路线所经区域水利资源丰富，河流纵横密布， 地下水资源质地好，埋藏较浅，并有多条小型河流及农田灌溉水 渠。本段路线不良地质主要为湿地、水田、多年冻土等，另外由于 换算得出）。ｂ．单桩加固剂的分布是否均匀，能否达到设计要求 的有效加固长度。Ｃ．试验室内确定的水泥理论配合比能否满足 现场实际。ｄ．单桩容许承载力能否达到３００ ｋＰａ和三桩容许复合 地基承载力（２８ ｄ）能否达到１３０ ｋＰａ。ｅ．水泥搅拌桩桩身的无侧 限抗压强度能否达到设计要求。 了解地质情况，根据下钻和提 升的阻力情况，制定合理的技术保证措施。 试验桩数量根据作业现场实际需要确定。 ２）桩位的测定。水泥搅拌桩机施工前，首先要用测量设备测 高速公路施工工期短，湿地、水田等不良地质路基自然沉降时间 短，因此桥台与路基接触处易产生不均匀沉降，存在质量隐患。 在桥头施工时采取水泥搅拌桩地基、填筑透水性材料、强夯、注 浆、设置桥头搭板等综合处治技术解决桥头跳车难题，使用效果 良好。 定性基轴线、定位点和水准点，同时对桩位编号，按施工组织设计 要求的顺序施工。水泥搅拌桩机进场后要通过在钻杆上的锤球 来检查钻杆的垂直度，必须保证钻杆垂直对正桩位。 １ 水泥搅拌桩地基 ３）水泥浆液配制与输送。ａ．配制水泥搅拌桩水泥选用４２，５级 水泥搅拌桩属于深层搅拌法加固地基方法的一种形式，它是 普：嗵硅酸盐水泥，掺人量为每米桩长不少于５５ ｋｇ。按成桩试验 利用水泥作为固化剂的主要材料，通过水泥搅拌桩机现场将软土 确 定的配合比拌制（ＮＦ高效减水剂的用量根据现场水的物理性 和固化剂强制搅拌，利用他们所产生的一系列综合反应，使湿地、 质、：ｔ的物理性质确定，水泥掺人量要大于１３％，水灰比要小于 水田等不良土质板结，使地基具有整体性，从而满足设计强度的 ０．５；根据实际的地质条件，在酸度高、有机质含量高、含水量高时 要求。 应适当增加粉煤灰、石膏等外加剂。要求水泥桩２８ ｄ龄期的ｑ ≥ 本项目用于桥头路段范围内处理的路基，水泥搅拌桩桩径为 ０．６ ＭＰａ；９０ ｄ龄期的ｑ ＞／０．９ ＭＰａ）；搅拌好的浆液不得离析，停 ５０ ｃｍ，正三角形布置，桩距１．５ ｍ。桥头路段处理长度一般为大 放时间超过２ ｈ的浆液必须降低标号；水泥必须用过滤筛过滤剔 中桥两侧各２０ ｉｎ，小桥及明涵两侧各１５ ｍ，横向位置以坡脚往外 出水泥硬块后才能加入灰浆拌和机拌和。ｂ．水泥浆液输送。制 加打一排桩。 备灰浆时，在灰浆搅拌机内先加水，然后依次加入水泥、固化剂， １）水泥搅拌桩在施工前，必须结合现场实际，先做成桩试验， 为保证水泥浆的均匀，灰浆搅拌时问必须大于２ ｍｉｎ。水泥浆由 获得技术参数，保证了大面积施工时的质量。成桩试验是为了达 挤压式灰浆泵压入胶管，通过胶管压到搅拌机械的钻杆内，最后 到以下目的：ａ．掌握钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷浆压力等 进入搅拌叶的出浆口。启动搅拌机前一定要确认浆液已从搅拌 各种技术参数，同时符合设计喷浆量（由水泥掺量及水泥浆水灰比 叶的出浆口喷出，钻进中应顺时针方向以ｌ ｒ／ｒａｉｎ的钻机速度和 …】 】…，－ｏ●】 ｝‘ｍ 物实际情况制定专项方案及应急预案。 参考文献： ［４１］ 陶连金，唐四海，金 亮．隧道上穿既有车站结构的变形预 测和安全评估［Ｊ］．地下空间与工程学报，２００８，４（３）：４４２— ４４７． ［１］ＪＧＪ／Ｔ ８－２００７，建筑变形测量规范［ｓ］． ［２］ ＧＢ／Ｔ ５０３１５—２０００，砌体工程现场检测技术标准［ｓ］ ［３］ＧＢ／Ｔ ５０３４４－２００４，建筑结构检测技术标准［ｓ］． ［５］ 中国建筑工业出版社．地铁及地下工程建设风险管理指南 ［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，２００７． Ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ０ｆ ｓｕｂｗａｙ ｓｈａｌｌｏｗ ｔｕｎｎｅｌ ｕｎｄｅｒ ｃｒｏｓｓ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ＤＩＮＧ Ｑｉａｎ－ｊｉｎ （Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ １５ｔｈ Ｂｕｒｅａｕ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｉ．ｔｄ，Ｌｕｏｙａｎｇ ４７１０１３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘａｍｐｌｅ ｏｆ Ｂｅｉｊｉｎｇ ｓｕｂｗａｙ ｌｉｎｅ ｆｏｕｒｔｅｅｎ ｃｒｏｓｓ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｄｅ ｓｐｏｔ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ，ｕｓｅｄ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｇａｉｎｅｄ ｔｈｅ ａｌｌｏｗｉｎｇ ｖａｒｉａｂｌｅＳ ｏｆ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ｗｅｒｅ ｄｅｓｔｒｏｙｅｄ，ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｉｎｔｅｒｖａｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃ— ｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｕｂｗａｙ，ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｂｕｉｌｄｉｎｇ，ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ａｌｌｏｗｉｎｇ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ 收稿日期：２０１２－０６—０４ 作者简介：常杰（１９７２．），男，工程师
