地下工程施工对既有建筑结构影响的安全性鉴定和评估

城市地下工程建设时，沿线大多存在穿越既有建筑物的情况。城市地下工程施工时地层会形成临空面，从而引起地层结构的应力释放，导致地层变形，使得地表发生不均匀沉降，地表曲率形状发生变化，对建筑物造成损害。

国家标准《城市轨道交通地下工程建设风险管理规范》（GB50562-2011）中明确规定城市轨道交通地下工程建设风险管理需实施全过程的建设风险管理，主要风险因素中包括工程周边环境条件的影响。

北京市地方标准《城市轨道交通土建工程安全风险评估规范》（DB11/1067-2014）第3.1条规定（强制性条文），要求城市轨道交通土建工程设计阶段应进行安全风险评估。

国家标准《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB50292-2015）第3.6条规定，当地下工程施工对邻近建筑的安全可能造成影响时，应进行下列调查、检测和鉴定：

1、地下工程支护结构的变形、位移状况及其对邻近建筑安全的影响；
2、地下水的控制情况及其失效对邻近建筑安全的影响；
3、 建筑物的变形、损伤状况及其对结构安全性的影响。

北京市地方标准《房屋结构综合安全性鉴定标准》（DB11/637-2015）第3.1.1条为强制性条文，必须严格执行，规定“毗邻的建筑工程施工影响房屋建筑使用和结构安全性与抗震性能的”，应进行房屋结构综合安全性鉴定。
因此，城市地下轨道交通地下工程建设时，除对工程自身的风险进行评估外，对环境风险（邻近建筑物、道路、管线等）也需进行评估。

02.安全性鉴定及评估的技术重点

安全性鉴定和评估过程中，主要有如下技术重难点：
1、检测过程中，应充分查明建筑物各构件的缺陷和损伤。应重点查明构件的裂缝宽度、长度和分布情况并记录清晰。条件许可时，应对基础的开裂、腐蚀和其他损坏进行开挖检查。
2、安全性鉴定过程中，应明确建筑物的结构安全现状，并明确建筑物是否需要进行加固或修复。
3、安全性评估过程中，地下工程地表沉降及变形控制指标的预测。如果评估时不提出合理的变形控制指标，会影响建筑物自身的安全性，轻则影响其正常使用，重则影响其结构安全。同时应对建筑物的重点监测区域进行划分，并确定监测变形控制值。

03.典型案例
某地铁项目因施工需要预设施工竖井，该竖井围护结构平面尺寸约为32.5m×18.6m，开挖深度为36.1m。采用地下连续墙+钢支撑+预应力锚索的支护方式，施工采用明挖法进行施工。
施工竖井周边存在某高层建筑、建筑高度为90m。地上22层，裙房部分9层，地下4层，结构体系为钢框架--混凝土剪力墙结构体系。平面轴线尺寸为146.6m×37.8m。基础采用现浇钢筋混凝土无梁筏板基础。主要柱网尺寸为8100mm×8100mm，8100mm×10200mm。
该建筑结构位于新建竖井的南侧，两者最近水平距离约为16m，位于竖井施工的影响区域，需进行安全性鉴定和风险评估。

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建筑物与施工竖井的相对位置关系

1、现场调查与检测
现场主要对该建筑进行结构布置和构件形式，轴线和构件截面尺寸，材料强度，结构缺陷及损伤、建筑物整体倾斜等进行检测。检测过程中着重对影响区域内的地下四层至地下一层区域主体混凝土构件的裂缝长度、宽度及分布情况进行检测和记录。

裂缝分布情况示意

2、安全性鉴定
依据《房屋结构综合安全性鉴定标准》（DB11/637-2015）、《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB50292-2015）的规定，对该建筑建模分析，计算模型中结构形式、构件尺寸、荷载及其相关系数、材料强度依据现场检测结果并结合原设计资料及现行相关标准规范要求取值。计算模型见图。

PKPM模型

经鉴定，鉴定单元的安全性鉴定评级为Bsu级，表明该房屋略低于国家现行标准规范的安全性要求，仍能满足结构安全性的下限水平要求，尚不明显影响整体安全性能。

3、安全性评估
在安全性鉴定的基础上，利用FLAC3D软件模拟竖井基坑开挖的过程。

 FLAC3D计算三维模型图

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计算模型俯视图

通过计算分析，得到施工竖井地下连续墙长边中点处地表沉降和水平变形云图、短边中点处地表沉降和水平变形云图，以及建筑物底板的沉降等值线图。

围护墙结构x方向水平变形图（单位m）

围护墙结构y方水平变形图（单位m）

区间竖井围护墙长边中点

水平变形

区间竖井围护墙北侧（靠建筑物一侧）长边中点地表沉降

建筑物底板地表沉降图

（单位m）

建筑物底板沉降等值线图

（单位m）

通过现场调查检测、结构安全性鉴定、安全性评估分析，得出如下结论：

当基坑开挖变形达到限制值时，建筑物的最大竖向沉降为4.4mm，为保证竖的安全施工和建筑的结构安全，应将此沉降值作为建筑物沉降的控制值。考虑到该建筑结构复杂，人流密集等因素，综合考虑国家标准规范要求的变形允许值和垂直度。结合计算结果和相关规范，该建筑的控制指标如下：
1、沉降控制指标为4.4mm，位置为30/D柱和30/E柱。
2、相邻柱的沉降差允许值为0.001L（L为相邻柱的中心距离），整体倾斜允许值为0.001。

04.结语
城市地下工程施工穿越既有建筑物时，既有建筑物的安全性鉴定和评估重要性不言而喻。在进行安全性鉴定和评估时，应注意：
1、应委托具有相关经验的专业检测鉴定机构，对既有建筑物进行详细的检测鉴定。现场检测时应查明结构构件的缺陷和损伤并记录，鉴定时应明确建筑物自身的安全性。
2、当建筑物的安全性不符合现行规范要求时，建筑物自身应进行加固处理，考虑到地下工程对建筑物的影响，必要时应加大基础底面积或进行基础托换。同时，地下工程应采取必要的措施，诸如跟踪注浆法、隔断法、注浆抬升法等。
3、地下工程施工时，应对建筑物的沉降和倾斜进行监测，并明确建筑物的重点监测区域，并观测既有的缺陷和损伤（如裂缝）是否存在发展的情况。