1、地铁施工邻近建筑物风险评价摘要：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 11 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
2、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：地层条件、围岩级别，地下水情况，隧道埋深，隧道跨度，施工方法，施工技术水平，施工管理水平。 12 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
3、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。13 建筑物破坏等级的估计 131Peck 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
4、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。 132 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： 为建筑物倾斜度，；：SL 为建筑物
5、的弯沉比，；S 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； 为折减系数(根据建筑物刚度而定，高层及超高层取 0910，多层取 0709)。 2)小刚度建筑物极限拉应变破坏评判的准则： 式中：max 一为建筑物极限拉应变，=LH 为建筑物的长高比，=SL 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
6、情况，做好风险防范控制等工作。 21 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
7、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 j。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 22
8、 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：aij 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
9、；0ij1，ij+ji=1；当 i=j 时，ij=05；i,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 05i,i+11； 由相邻目标相对重要性模糊标度值 i,i+1 可求得 ij， 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 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
10、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 1吴波隧道施工安全风险管理M北京：中国铁道出版社，2010 2谢向东，吴刚地基基础刚度变化对高层建筑的影响J兰州：兰州理工大学学报，2006，32(5)：12o 一 124 3陆成铎建筑物裂缝形成的原因探析与处理J苏州城建与环保学院学报，2000，13(2)：6065 4韩煊，隧道施_丁引起地层位移及建筑物变形预测的实_丰方法研究D西安：西安理工大学岩土_丁程系，2006 5黄宏伟，陈龙，胡群芳，等隧道及地下工程全寿命风险管理M北京：科学出版社，2010 6陈守煜可变模糊集理论与模型及其应用 LM大连：夫连理工大学出版社，2009 7陈守煜系统模糊决策理论与应用M大连：大连理_l 大学出版社，1994 8李鑫城市隧道施工环境风险评估研究D重庆：重庆大学岩土_丁程系，2010
