某隧道施工对临近建筑结构安全影响的监测与鉴定

邱宏科

（中国建材检验认证集团厦门宏业有限公司， 福建 厦门 361015）

近年来， 随着国家城镇化建设的不断推进， 地铁隧道、 市政管网等多数涉及地下深基坑开挖或爆破作业的市政道路工程项目激增， 处理不当可能会给临近建筑结构安全带来影响或破坏。 因此需要加强监测和鉴定， 及时消除结构安全隐患， 确保人民生命财产安全。 特别是在住宅结构出现部分变形沉降等问题后， 如何及时采取加固维护措施， 消除相关方对于建筑结构安全的担心， 成为人们普遍关注的问题。

1 工程案例分析

某隧道工程， 由三车道主线暗挖+双连拱+明挖深基坑组成， 隧道右线相邻建筑有多个住宅小区，其中A 小区与隧道的水平距离12.0 m， 隧道埋深约16.0 m， 采用矿山法施工(双侧壁导洞法)。 在开挖过程中， 侧壁导坑采用微台阶进行开挖， 局部采用控制爆破进行开挖。 双侧壁隧道段采用反坡排水方案， 隧道开挖一定深度后， 设立储水坑。

隧道施工中， 发现A 小区的房屋有明显沉降等变形， 施工单位采用了钢管桩减振、 旋喷桩止水帷幕、 钻孔灌注桩隔离桩等措施进行处理， 并对隔离桩的内外侧进行注浆， 后进行隧道右线的施工。 但随后施工期间， 出现小区靠近隧道一侧局部路面坍陷， 小区住户也反映住宅出现墙体裂缝等问题。

2 现场勘测与监测情况

经现场勘测， 该房屋为多层现浇钢筋混凝土框架结构， 各纵、 横向框架结构均为连续多跨体系，整体性较好； 各层总平面布置局部外凸， 各剖、 立面亦较为规则、 整齐， 无明显收进， 侧向刚度无明显突变， 各楼（屋） 盖结构均为现浇钢筋混凝土梁板体系。

2.1 房屋缺陷的现场检测

通过对房屋实际缺陷的全面勘测， 结果为：

1） 该房屋上部承重结构构件所检测的混凝土结构原面处均未见明显可见裂缝等外观质量缺陷，该房屋有个别构件存在钢筋锈蚀的缺陷， 其余承重构件仅为装修层表面裂缝。

2） 该房屋非承重构件还存在围护墙体的裂缝和装修层裂缝、 外墙空鼓和裂缝、 屋面保温层破损、 部分门窗变形受损、 部分墙体渗漏等缺陷。

3） 该房屋所检构件的裂缝等缺陷尚不影响混凝土结构构件的承载能力， 但影响正常使用。

2.2 实际监测数据分析

根据隧道施工中对涉及路段的A 小区房屋沉降情况进行的持续监测数据， 通过对提供的基准点高程值及测点初始高程值进行房屋沉降复核， 复核结果显示复核阶段各房屋沉降测点沉降量基本与所提供监测结果相符。

2.2.1 房屋沉降量分析

结合房屋沉降变化曲线图和隧道施工节点可看出， 隧道左线通过房屋临近道路下方后， 房屋出现明显沉降， 房屋各测点的累计沉降量均下沉。 出现沉降后施工单位在不同时间节点采取了设置隔离保护桩、 高压旋喷止水桩、 高压注浆等措施， 使得各测点在相应时间节点处累计沉降量均有所上浮。

房屋沉降所布置的监测点累计沉降量为2.20 mm～-52.73 mm， 最后105 d 的房屋沉降平均变化速率为0.005 mm/d～-0.011 mm/d。 该房屋沉降平均变化速率基本满足JGJ 8-2016《 建筑变形测量规范》 中规定要求， 但其中监测点GJC-08、GJC-03-05 的累计沉降变化量较大。

2.2.2 房屋沉降差分析

经计算分析可知， 该房屋F～K 轴段最大沉降差为0.002 82L， 大于标准规定限值， 地基的变形对整体承载有一定影响。 该房屋A～E 轴段的最大沉降差为0.000 87L， 小于标准规定限值， 地基的变形未发现明显影响整体承载， 目前尚处于安全可控状况。

2.3 房屋倾斜的检查

2.3.1 抗震缝的检查

根据对A 小区的抗震缝宽度采用裂缝计进行的监测， 抗震缝东西侧的测点为5-119、 5-121，房屋沉降变化曲线见图1。 截至2022 年8 月， 监测数据变化曲线结果可知， 东、 西侧抗震缝的变化量分别为0.00 mm～16.79 mm、 -9.77 mm～5.85 mm。变形缝宽度受季节雨量变化、 屋面温度伸缩变化等综合影响而存在曲线的局部波动， 但变形缝宽度变化趋缓， 间接表明该房屋侧向水平位移的变形趋缓。

图1 房屋抗震缝监测数据沉降变化曲线图（正值为张开， 负值为收缩）

2.3.2 结构顶点侧向水平位移的检查

沿该房屋建筑四周主体垂直线上均匀布置18个测点， 采用全站仪对其上部结构顶点侧向水平位移进行检测。 根据结构顶点侧向水平位移检测结果、 垂直度检测报告， 结合沉降监测报告、 现场勘查等情况， 经综合分析评估， 该房屋所抽检各测点的顶点侧向水平位移值均未超过标准规定的不适于承载的要求， 但该房屋F～K 轴段倾斜方向具有一致性， 整体偏北侧方向， 个别测点的侧向位移值较大， 已接近GB 50292-2015《 民用建筑可靠性鉴定标准》 规定的侧向位移限值。

2.4 房屋周边地面勘测

对该房屋的周边地表开展地质雷达探测工作，通过分析地质雷达图谱， 在探测里程内未发现明显的异常反射区域， 表明探测区域范围内地面下无异常病害体。 但根据近期现场勘察， 该房屋南侧室外水泥地坪下出现部分脱空现象。

2.5 房屋周边地表沉降

根据提供的基准点高程值及测点初始高程值进行地表沉降复核结果显示， 各地表沉降测点沉降量基本与监测结果相符。 结合区域地标沉降曲线图和地下隧道工程施工时间节点可看出， 隧道左线通过该房屋临近道路下方后， 区域地表各测点累计沉降量均明显下沉。 经过在不同时间节点采取设置隔离保护桩、 高压旋喷止水桩、 高压注浆等措施， 各测点在相应时间节点处地表累计沉降量均有所上浮。

3 房屋安全性和使用性的影响情况

3.1 房屋安全性影响

3.1.1 构件裂缝

在该房屋上部承重结构中选取有代表性的表观裂缝， 剔除构件表面粉刷层， 对混凝土结构原面处检查发现， 所检各混凝土构件目前均未见明显可见裂缝， 各外观裂缝仅为承重构件装修层表面裂缝，该房屋尚未明显影响混凝土结构构件的承载能力。

3.1.2 房屋沉降和倾斜

根据房屋沉降监测结果， 各监测点沉降趋于稳定， 该房屋沉降平均变化速率基本满足标准要求。多次垂直度检测报告及第三方监测结果显示， 该房屋所抽检各测点的顶点侧向水平位移值均未超过标准规定的不适于承载的要求， 但该房屋F～K 轴段倾斜方向为整体偏向北侧， 个别测点的侧向位移值较大， 已接近国家标准规定的侧向位移限值。

3.1.3 隧道施工造成房屋变形对结构承载力的影响

经采用结构分析软件对该房屋结构承载能力的计算分析， 目前该房屋基础沉降变形对上部主体结构主要构件承载能力具有明显影响。 该房屋现阶段考虑基础沉降变形影响的计算结果与原设计配筋复核， 部分框架柱和框架梁的承载能力有一定影响。

3.2 房屋使用性影响

该房屋非承重构件存在多处围护墙体开裂及变形， 部分装修层出现裂缝或空鼓， 部分屋面保温层有破损， 还有个别墙体有渗漏、 门窗产生变形等，这些缺陷已明显影响其正常使用。

根据多次垂直度检测报告及第三方监测结果，该房屋A～D 轴段所抽检的顶点侧向水平位移值基本满足标准规定的限值要求， 暂不影响其正常使用； F～K 轴段所抽检的多数测点的顶点侧向水平位移值超过标准规定的限值要求， 且多数测点倾斜方向具有一致性， 目前已影响其正常使用。

3.3 综合影响情况

初步判断隧道工程施工对该房屋的结构安全性能有一定影响， 填充墙及地面裂缝影响该房屋的使用性能， 但主体结构安全基本可控。

4 问题原因分析

4.1 房屋倾斜

在隧道施工中， 隧道周围土层受到扰动， 释放土体中的原有应力， 导致土体原有平衡状态遭受破坏， 致使土体发生弹塑性变形现象， 进而引发临近房屋持力层的沉降。 在隧道施工进行降水后， 土体内的孔隙水压力逐步减小， 使得附加压力转移到土颗粒上， 导致土体被压缩和固结， 最终引发基底持力层沉降。 经现场调查勘测， 该房屋南侧紧邻小山丘， 北侧地上为道路， 地下为隧道工程， 结合该房屋及隧道工程的部分资料， 房屋基础下土层标高变化较大， 基底持力层厚度分布不均匀， 造成不同部位土体不均匀压缩变形。 在隧道施工扰动及降水的影响下， 可加剧基底持力层的不均匀变形， 造成房屋的倾斜变形。

4.2 填充墙体裂缝

主体结构间砌体填充墙的变形能力明显低于钢筋混凝土框架结构， 在框架结构出现较大不均匀沉降时， 引起填砌于框架内的墙体产生剪切破坏或导致框架柱与墙体间的拉结开裂。 由于隧道爆破开挖产生较明显的振动， 导致填土开裂、 下沉， 进一步导致房屋的填充墙体开裂。

5 问题处理建议

1） 对该房屋上部主体结构和围护结构构件存在的外观质量缺陷， 建议采取措施立即进行修复；若室内构件产生新裂缝时， 对构件损伤继续进行入户检查并采取相应处理措施。

2） 对该房屋室外地面裂缝和脱空等缺陷， 建议采取措施进行维修处理； 同时为防止房屋沉降过大， 需要采取措施对该房屋地基进行处理。

3） 对计算分析不满足设计的构件和已出现明显锈蚀的钢筋砼构件， 需要进行加固处理。

4） 应加强对房屋的监测工作， 对房屋沉降、地表沉降继续进行监测， 监测频率不少于4 次/年；对房屋侧向位移和房屋变形缝宽度继续监测， 监测频率不少于4 次/ 年； 对室外地面继续采用地质雷达进行监测， 监测频率不少于1 次/ 年； 监测时间应大于5 年， 直至变形达到稳定状态为止。

6 结束语

1） 根据以往工程检测鉴定案例， 隧道项目容易给临近建筑的结构安全带来不利影响， 甚至可能导致结构性破坏变成危房， 造成财产损失和社会负面影响， 需要引起高度重视。

2） 隧道施工期间， 要根据临近建筑的距离和结构型式， 采取针对性的施工预防措施， 尽量避免采用爆破施工方式， 减少振动或地基沉降对临近建筑的不利影响， 并在全过程加强监测， 发现问题隐患要及时停止施工作业， 直至消除结构安全隐患。

3） 城市地铁隧道地下深基坑施工， 对临近建筑物的影响是个复杂的社会问题， 容易产生矛盾纠纷， 应第一时间进行协调和处置， 开展鉴定评估并采取有效的修复加固措施， 消除安全隐患。