地铁施工邻近建筑物风险评价

【前言】地铁施工邻近建筑物风险评价由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。隧道施工的风险因素，有客观方面，是非施工人员原因引起的地面沉降。它与规划、设计和当地的地质情况等因素有直接关系。它同施工人员的工作态度、技术水平等主观因素有关。主要体现：①地层条件、围岩级别，②地下水情况，③隧道埋深，④隧道跨度，⑤施工方法，⑥施工...

摘要：地铁工程施工是在岩土体内部进行，施工时不可避免地会对岩土体产生扰动，使其失去原有的平衡状态，引起的岩土体变形可能影响到邻近建筑物。如何减少地铁施工对周围土层的扰动，最大限度地降低对邻近建筑物的影响风险，一直是专家学者研究的热门课题。本文简单分析了地铁施工中地质及隧道风险因素，并对邻近建筑物风险进行了阐述，重点对地铁施工中环境建筑物的风险进行评价 。

关键词：地铁工程；沉降曲线；风险评估；模糊概念

中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：

1风险因素识别

1．1地质及隧道风险因素

隧道施工的风险因素，有客观方面，是非施工人员原因引起的地面沉降。它与规划、设计和当地的地质情况等因素有直接关系。它同施工人员的工作态度、技术水平等主观因素有关。主要体现：①地层条件、围岩级别，②地下水情况，③隧道埋深，④隧道跨度，⑤施工方法，⑥施工技术水平，⑦施工管理水平。

1．2建筑物风险因素

建筑物自身的一些性质也会影响风险的发生，主要是建筑物抵抗变形的风险因素及建筑物的位置等。

1)建筑物基础等级：地基基础刚度变化对建筑结构的顶端侧移、层间侧移、上部结构的翘曲位移、地基和基础结构底部应力的影响都非常显著。

2)建筑物结构形式：不同的结构形式的整体刚度和抗变形能力也不同。

3)建筑物几何特性：建筑物的几何特性决定了建筑物上部结构的刚度。整体刚度的不同，抵抗不均匀沉降的能力也不同。文献E33提出了建筑物的长高比是衡量建筑物刚度的主要指标。

4)建筑物完损现状：相对来说，建筑物越完好，如本身结构承载力满足使用要求，不存在裂缝等，则其抵抗变形的能力也就越大，承受破坏的能力也就越强。

5)隧道与建筑物位置关系：地铁隧道开挖使地表产生垂直于隧道方向的沉降槽，沉降槽的形式如正态分布曲线，因此，在垂直于隧道方向，距离隧道越近的建筑物，受到的影响越大。

6)建筑物重要等级：建筑物的重要等级直接关系着风险损失的大小。

1．3建筑物破坏等级的估计

1．3．1Peck公式

地下隧道的开挖引起的地层位移曲线称为“沉降槽”。Peck假设横向沉降曲线为正态分布曲线。认为地层移动由地层损失引起，施工引起的沉降是在不排水的条件下发生的，所以，沉陷槽的体积应等于地层损失的体积。

式中：Wx为距隧道中心x处的地表沉降量，m；Wmax为隧道中心线(x=0)的地表沉降量，m；x为距隧道中线的距离，m；i为沉降槽宽度系数，即沉降曲线的变弯点。

文献[5]证明了Peck公式在我国的适用性，并提出了不同地区沉降槽宽度系数的建议值。

1．3．2建筑物破坏准则

在隧道开挖后，建筑物受到破坏表现为建筑物产生裂缝或倾斜。所以，采用倾斜度和裂缝宽度作为衡量破坏的指标，不考虑发生位置、裂缝长度、数量等参数。

1)大刚度建筑物倾斜度破坏评判的准则：

式中：δ为建筑物倾斜度，‰；：ΔS／L为建筑物的弯沉比，‰；ΔS为建筑物由于隧道施工造成的单侧偏移量，mm；L为建筑物与隧道方向一侧的长度，m；ξ为折减系数(根据建筑物刚度而定，高层及超高层取0．9～1．0，多层取0．7～0．9)。

2)小刚度建筑物极限拉应变破坏评判的准则：

式中：εmax一为建筑物极限拉应变，β=L／H为建筑物的长高比，θ=ΔS／L为建筑物的弯沉比。

文献[6]给出了建筑物广义破坏等级与极限拉应变之间的关系，以及建筑物广义破坏等级与倾斜度之间的关系。

2地铁施工环境中建筑物风险评估

地铁施工对周围一定范围内的建筑物存在较大影响，通过对周围建筑物在地铁施工环境中的风险评价，判断出环境中风险度较高的建筑物，可以更准确的掌握周围建筑物的风险情况，做好风险防范控制等工作。

2．1模糊识别风险评价模型设建筑物S的m个指标的特征值向量为

式中：xi为建筑物S的指标i的特征值，i=1，2，…，m。

设m个指标按C个级别的已知指标标准特征值进行识别，指标标准特征值矩阵为

式中：Yih为指标i级别h的标准特征值。

应用相对隶属度、相对隶属度函数的定义建立对模糊概念进行识别的参照系。

式中．ri为建筑物的指标i特征值对模糊概念的相对隶属度，Yil、Yih、Yic为指标i的l级、h级、C级标准特征值，Sih为级别h指标i标准特征值的相对隶属度。

根据指标相对隶属度公式，将建筑物的指标特征值向量和指标标准特征值矩阵，转化为对模糊概念的指标相对隶属度向量与指标特征值的相对隶属度矩阵：

将建筑物对m个指标相对隶属度r，分别与S的第i行比较，得到样本的级别上限bj和级别下限αj。设建筑物对各个风险级别的相对隶属度向量为

设指标权重向量为

级别h的m个指标标准特征向量表示为

样本与级别h之间的差异，用广义距离表示为

式中：P为距离参数，P=1时为海明距离，P=2时为欧式距离。

广义权距离，一方面考虑指标权重，另一方面，考虑以样本归属于级别h的相对隶属度uh，是对权重距离的发展与完善。

建筑物对h级别风险的最优相对隶属度，即模糊识别模型

2．2风险指标权重的确定

一般，评价风险多个因素对于风险的影响程度是不同的。在风险评价之前，需要首先确定各风险指标在体系中的权重。采用相邻指标相对重要性模糊标度值确定指标权重。

设系统m个评价指标，构成指标集：

将指标集进行重要性做一致性排序：

其中，，唯一对应P中的一个指标。

引入关于模糊概念——重要性的形容词级差，相邻指标模糊标度值语气算子如表1所示。

表1相邻指标模糊标度值语气算子

根据模糊语气算子将指标集的重要性排序结果重新作二元比较，得到指标相对重要性模糊标度值矩阵：

式中：αaij为指标P(i)和q(j)关于风险重要性作二元比较时，P(i)和q(j)的重要性模糊标度值；0≤αij≤1，αij+αji=1；当i=j时，αij=0．5；αi,i+1≤(i=1，2，…，m一1)为相邻指标相对重要性模糊标度值，其中0．5≤αi,i+1≤1；

由相邻目标相对重要性模糊标度值αi,i+1可求得αij，

矩阵A每行模糊标度值的和(不含自身比较)，表示目标的相对重要性：

对α进行归一化，得指标权重向量：

进而得到指标集P的权重向量W。

4结论

通过对地铁施工造成的环境建筑物风险的评价，得到如下结论：

1)将力学指标与风险指标结合，使风险评价不冉偏“软”，丰富了地铁施工环境风险管理的内涵，使评估更具有可信、坚实的理论依据。

2)采用相邻指标模糊标度值法进行指标权重的确定，该法不同于AHP方法两两比较互反性的判断准则，而是互补性的准则，更符合人类对事物进行对比的逻辑思维。

3)采用模糊识别模型，判断发生风险概率及风险损失的级别，使对风险的评估结果更为清晰。

参考文献

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