论文部分内容阅读
【摘 要】 由于城市建设速度的加快，我国地铁建设也得到了突飞猛进的发展，从一线城市不断向二线城市扩展，经常会出现地铁车站临近古建筑的情况，尤其是历史悠久的名城，譬如西安、南京、苏州、北京、洛阳等地方，往往会有大量的古建筑群，地铁施工时必须对其有必要的保护。
【关键词】 古建筑；破坏；保护技术
引言：
随着《文物保护工程管理办法》及相关配套管理制度的出台以及文物保护理念的深化，文物保护工程的法制化，对文物保护工作提出了更高的要求。在城市现代化建设的今天，保护历史文物古迹尤为重要。
一、古建筑物的破坏形式及破坏机理分析
古建筑可能出现的破坏形式有：
①建筑物底部的防水结构破坏，出现了较为严重的水体渗漏；
②地面施工的大型机械运行产生的震动使建筑物的自身稳固受到极大的危害；
③墙体部分出现开裂；
④建筑物出现倾斜和下陷现象；
⑤建筑物地基下沉；
⑥建筑物发生局部坍塌。
分析古建筑物的破坏机理，主要有以下几点：
①地基不均匀沉降；
②结构内部变形引起应力变化；
③周围工程施工所引起地表的移动和沉降；
④立面复杂导致荷载差异较大；
⑤地下水位的上升改变地基土层的含水量使得地基湿陷等。
针对上述破坏机理破坏形式的研究分析，以下就地铁深基坑围护机构及开挖过程中对临近古建筑的保护进行了阐释。
二、地铁施工对古建筑的影响
1、地下连续墙施工对古建筑的影响
地下连续墙支护尽管因为地下连续墙的刚度大而优于板桩等其它支护形式，但是在施工时还是会对古建筑造成影响。例如：地下连续墙挖槽时，当施工管理不慎，会造成槽壁坍塌；在基坑开挖时，墙体又会在单侧水土压力作用下发生变位，基底也会因土体挖除，产生回弹和隆起变形。这些都会造成周围地层的下沉和位移，从而危害古建筑，甚至发生破坏造成严重事故。在地下连续墙基坑工程中，泥浆沟槽开挖和地下连续墙施工完成，以后的基坑开挖过程中，要预先对泥浆槽壁及基坑开挖面的稳定性进行仔细分析，以防止地下连续墙在泥浆沟槽和基坑开挖施工中发生土体失稳和大面积坍陷，这是保护周围古建筑的最基本工作之一。
2、基坑施工对古建筑的影响
基坑施工对古建筑的影响主要包括：基坑工程围护结构施工阶段对周围古建筑的影响，基坑工程土方开挖阶段对周围古建筑的影响，地下结构施工阶段对周围古建筑的影响等。围护结构施工扰动取决于围护结构形式及施工方法。若采用挤土桩，则施工扰动影响与静压桩挤土效应相同。若采用地下连续墙或非挤土桩，则施工扰动影响类同于土方开挖造成的影响。基坑工程土方开挖过程对周围古建筑的影响取决于地下水位的变化、基坑开挖造成坑外水土流失程度、围护结构的位移变化以及基底土体的隆起；地下结构施工阶段对周围古建筑的影响取决于围护结构的改变。如拆除支撑和土体蠕变引起土压力的改变等。
三、古建筑的保护措施
1、从施工变形控制角度考虑施工的保护措施
为了尽量减少连续墙施工对周围古建筑的影响，汲取各类教训，总结得出以下几点保护措施：
（1）采用连续墙作为围护结构；
（2）分区密闭降水施工，合理安排开挖次序；
（3）设置超前小导管注浆孔，在必要时进行注浆防止渗水和涌沙；
（4）控制施工速率；
（5）预先加固古建筑物周边地基；
（6）模拟预测和密切监测相结合。
2、基坑工程施工的保护措施
（1）选择合理的围护结构形式和优化设计，能最大程度的减少深基坑施工对古建筑物的影响。采用内撑式围护结构形式，坑周土體位移最小。因此，从减小基坑施工对古建筑扰动影响出发，首选了内撑式地下连续墙围护结构形式。
（2）根据选用的围护结构形式，确定计算简图。其中作用在围护结构上的土压力采用考虑位移和时间效应的土压力计算公式；然后根据允许位移值确定土压力，进行围护结构设计；根据围护结构设计，计算围护结构位移，评估对周边古城墙的影响。若满足要求，且土压力在合理取值范围内，则完成设计；若不能满足要求，则应重新进行结构设计，或重新计算采取必要措施（如土质改良等），直至满足要求。
（3）为了减小基坑施工扰动对周围古建筑物影响，在基坑工程土方开挖前，对已有建筑物地基基础进行加固。该类方法也可称为主动保护法，常用的方法有：注浆法、锚杆静压桩法、树根桩法、高压喷射注浆法。
四、施工中对古建筑的保护技术
1、地下连续墙施工技术进行改善
（1）地下连续墙的幅段划分
地下连续墙的幅度划分须充分考虑土质条件、墙幅的平面形状、成槽施工周期及成槽施工时槽壁土体的稳定等各种因素，尽可能缩短成槽施工时间，以降低槽孔的坍塌风险，对于槽幅较宽又不能进行调整的情况，可以考虑作为首开幅施工，这样也能有效提高连续墙施工质量。
（2）地下连续墙的成槽控制
地下连续墙成槽施工必须控制其垂直度，并防止槽壁在施工过程中塌方。由于粉砂土层的遇水呈流塑状易坍塌的特性，施工时需动态控制泥浆性能参数，根据槽孔穿越土层的不同及地下水位的变化，及时调整相关参数指标。
（3）地下连续墙槽孔坍塌的处理技术
从泥浆方面控制如下：选用粘度大、失水量小，形成护壁泥皮薄而韧性强的优质泥浆，是确保槽段在成槽机反复上下运动过程中土壁稳定的关键，同时应根据成槽过程中土壁的情况变化选用外加剂，调整泥浆指标，以适应其变化。为此在泥浆配制材料上选用失水量小、护壁效果好的复合性彭润土。成槽机抓斗提出槽内时，应及时进行补浆，减少泥浆液面的落差，始终维持稳定的液位高度（导墙顶下去30cm），保证泥浆液面比地下水位高。 主要施工措施：在成槽机停机定位时，宜在成槽机履带下铺设钢板（特别是转角幅槽段），减少成槽机对槽壁竖向应力，同时尽量减少成槽机的跑动而产生的动荷载对槽壁的扰动，防止特殊槽段阳角处坍方。雨天地下水位上升时应及时加大泥浆比重和粘度，雨量较大时暂停挖槽，并封盖槽口。施工过程中严格控制地面的附加荷载，不使土壁受到施工附近荷载作用影响过大而造成土壁塌方，确保墙身的光洁度。每幅槽段施工应做到紧凑、连续，把好每一道工序质量关，使整幅槽段施工速度缩短，有利于槽壁的稳定。成槽验收结束后，及时吊放钢筋笼（安放钢筋笼应作到稳、准、平，防止因钢筋笼上下移动而引起的槽壁坍方）、放置导管等工作，经检查验收合格后，应立即浇筑水下混凝土，尽量缩短开挖槽壁的暴露时间。
2、基坑开挖过程连续墙接头防渗漏涌沙的预控技术
对于粉土～粉砂层的高富水性、高流动性的土体，在连续墙施工过程中极难控制其稳定而易造成槽壁坍塌等影响地下连续墙止水效果。尤其是锁口管这种连续墙柔性接头施工工艺，本身存在较大的渗漏隐患。一旦在基坑开挖过程中，做为止水帷幕的连续墙发生渗漏，那么坑外的粉土粉砂土层会随着渗漏水涌入基坑，形成大量涌沙。而坑外的这种水土急剧流失，会带来基坑周边地表下沉及建筑倾斜甚至倒塌的严重后果。紧邻基坑的具有文物保护价值的古建筑，在一旦发生基坑渗漏和涌沙情况下，不可避免地将遭到严重损坏乃至无法弥补的严重后果。因此对连续墙接缝的防渗漏涌沙技术有必要进行预控。
3、高压旋喷桩封闭连续墙接头
基坑开挖前可在连续墙接缝处施工双重管高压旋喷桩，在坑外形成止水帷幕，可有封堵住因连续墙施工中接头处的质量缺陷。止水帷幕深度从地下潜水水位顶面至基底以下2m。将旋喷桩桩机钻杆钻入地层，高压水泥浆射流通过钻头的喷嘴喷出，水泥浆射流四周并以压缩空气为保护，随着钻头的旋转与提升，高压水泥浆射流冲射切割土体，将水泥浆与土体掺搅形成桩型混合体；壓缩的空气起到升扬置换的作用，使切割的部分土体从孔口冒出，水泥浆与土体混合物固结后，在接头缝外侧形成密实并具有一定强度的水泥土，即形成止水帷幕。
4、基坑开挖施工
根据“时空效应”理论和市政地下工程施工及验收规程的要求，明确以严格控制基坑变形，保持稳定为首要目的，以严格控制土体开挖卸载后无支撑暴露时间为主要施工参数，采用适当降水提高土体抗剪强度和注意做好基坑排水等综合措施，达到控制基坑周边地层位移，保护环境，安全施工的目的。按照“时空效应”规律，确定施工参数以保证：
①减少开挖过程中的土体扰动范围，最大限度减少坑周土体位移量和差异位移量。
②在每一步开挖及支撑的工况下，基坑中已施加的部分支撑围护体系及开挖纵向坡度得以保持稳定，并控制坑周土体位移量和差异位移量。
③在“时空效应”理论分析指导下，有计划的进行现场工程监测，将监测数据与预测值相比较，以判断施工工艺和施工参数是否符合预期要求，以确定和优化下一步的施工参数。
五、结束语
随着城市建设的加速发展，有限的土地资源成为了制约其发展的重要因素，利用地下空间得到越来越多的认可。深基坑做为地下空间利用的基本形式，其施工又存在较大的安全风险，一旦控制不好，对周边环境会带来极大危害。特别是地铁基坑周边建筑林立，道路和各种管线紧靠基坑分布，具有历史文物价值的古建筑毗邻基坑，如何控制基坑风险，确保周边环境安全，难度极大。采取上述基本措施，通过监测，保证建筑群的沉降，最终确保古建筑的安全，研究成果具有较广阔的推广应用价值。
参考文献：
[1]牛宁等：文物保护工程监理主要内容《历史论文》2008
[2]赵东安.基于故障树法的地铁施工安全风险分析
[3]吴伟军，超宽.超深地下墙施工技术.建筑施工，2006（5）.
[4]丛蔼森.地下连续墙的设计施下与应用[M].北京：中国水利水电出版社，2001
【关键词】 古建筑；破坏；保护技术
引言：
随着《文物保护工程管理办法》及相关配套管理制度的出台以及文物保护理念的深化，文物保护工程的法制化，对文物保护工作提出了更高的要求。在城市现代化建设的今天，保护历史文物古迹尤为重要。
一、古建筑物的破坏形式及破坏机理分析
古建筑可能出现的破坏形式有：
①建筑物底部的防水结构破坏，出现了较为严重的水体渗漏；
②地面施工的大型机械运行产生的震动使建筑物的自身稳固受到极大的危害；
③墙体部分出现开裂；
④建筑物出现倾斜和下陷现象；
⑤建筑物地基下沉；
⑥建筑物发生局部坍塌。
分析古建筑物的破坏机理，主要有以下几点：
①地基不均匀沉降；
②结构内部变形引起应力变化；
③周围工程施工所引起地表的移动和沉降；
④立面复杂导致荷载差异较大；
⑤地下水位的上升改变地基土层的含水量使得地基湿陷等。
针对上述破坏机理破坏形式的研究分析，以下就地铁深基坑围护机构及开挖过程中对临近古建筑的保护进行了阐释。
二、地铁施工对古建筑的影响
1、地下连续墙施工对古建筑的影响
地下连续墙支护尽管因为地下连续墙的刚度大而优于板桩等其它支护形式，但是在施工时还是会对古建筑造成影响。例如：地下连续墙挖槽时，当施工管理不慎，会造成槽壁坍塌；在基坑开挖时，墙体又会在单侧水土压力作用下发生变位，基底也会因土体挖除，产生回弹和隆起变形。这些都会造成周围地层的下沉和位移，从而危害古建筑，甚至发生破坏造成严重事故。在地下连续墙基坑工程中，泥浆沟槽开挖和地下连续墙施工完成，以后的基坑开挖过程中，要预先对泥浆槽壁及基坑开挖面的稳定性进行仔细分析，以防止地下连续墙在泥浆沟槽和基坑开挖施工中发生土体失稳和大面积坍陷，这是保护周围古建筑的最基本工作之一。
2、基坑施工对古建筑的影响
基坑施工对古建筑的影响主要包括：基坑工程围护结构施工阶段对周围古建筑的影响，基坑工程土方开挖阶段对周围古建筑的影响，地下结构施工阶段对周围古建筑的影响等。围护结构施工扰动取决于围护结构形式及施工方法。若采用挤土桩，则施工扰动影响与静压桩挤土效应相同。若采用地下连续墙或非挤土桩，则施工扰动影响类同于土方开挖造成的影响。基坑工程土方开挖过程对周围古建筑的影响取决于地下水位的变化、基坑开挖造成坑外水土流失程度、围护结构的位移变化以及基底土体的隆起；地下结构施工阶段对周围古建筑的影响取决于围护结构的改变。如拆除支撑和土体蠕变引起土压力的改变等。
三、古建筑的保护措施
1、从施工变形控制角度考虑施工的保护措施
为了尽量减少连续墙施工对周围古建筑的影响，汲取各类教训，总结得出以下几点保护措施：
（1）采用连续墙作为围护结构；
（2）分区密闭降水施工，合理安排开挖次序；
（3）设置超前小导管注浆孔，在必要时进行注浆防止渗水和涌沙；
（4）控制施工速率；
（5）预先加固古建筑物周边地基；
（6）模拟预测和密切监测相结合。
2、基坑工程施工的保护措施
（1）选择合理的围护结构形式和优化设计，能最大程度的减少深基坑施工对古建筑物的影响。采用内撑式围护结构形式，坑周土體位移最小。因此，从减小基坑施工对古建筑扰动影响出发，首选了内撑式地下连续墙围护结构形式。
（2）根据选用的围护结构形式，确定计算简图。其中作用在围护结构上的土压力采用考虑位移和时间效应的土压力计算公式；然后根据允许位移值确定土压力，进行围护结构设计；根据围护结构设计，计算围护结构位移，评估对周边古城墙的影响。若满足要求，且土压力在合理取值范围内，则完成设计；若不能满足要求，则应重新进行结构设计，或重新计算采取必要措施（如土质改良等），直至满足要求。
（3）为了减小基坑施工扰动对周围古建筑物影响，在基坑工程土方开挖前，对已有建筑物地基基础进行加固。该类方法也可称为主动保护法，常用的方法有：注浆法、锚杆静压桩法、树根桩法、高压喷射注浆法。
四、施工中对古建筑的保护技术
1、地下连续墙施工技术进行改善
（1）地下连续墙的幅段划分
地下连续墙的幅度划分须充分考虑土质条件、墙幅的平面形状、成槽施工周期及成槽施工时槽壁土体的稳定等各种因素，尽可能缩短成槽施工时间，以降低槽孔的坍塌风险，对于槽幅较宽又不能进行调整的情况，可以考虑作为首开幅施工，这样也能有效提高连续墙施工质量。
（2）地下连续墙的成槽控制
地下连续墙成槽施工必须控制其垂直度，并防止槽壁在施工过程中塌方。由于粉砂土层的遇水呈流塑状易坍塌的特性，施工时需动态控制泥浆性能参数，根据槽孔穿越土层的不同及地下水位的变化，及时调整相关参数指标。
（3）地下连续墙槽孔坍塌的处理技术
从泥浆方面控制如下：选用粘度大、失水量小，形成护壁泥皮薄而韧性强的优质泥浆，是确保槽段在成槽机反复上下运动过程中土壁稳定的关键，同时应根据成槽过程中土壁的情况变化选用外加剂，调整泥浆指标，以适应其变化。为此在泥浆配制材料上选用失水量小、护壁效果好的复合性彭润土。成槽机抓斗提出槽内时，应及时进行补浆，减少泥浆液面的落差，始终维持稳定的液位高度（导墙顶下去30cm），保证泥浆液面比地下水位高。 主要施工措施：在成槽机停机定位时，宜在成槽机履带下铺设钢板（特别是转角幅槽段），减少成槽机对槽壁竖向应力，同时尽量减少成槽机的跑动而产生的动荷载对槽壁的扰动，防止特殊槽段阳角处坍方。雨天地下水位上升时应及时加大泥浆比重和粘度，雨量较大时暂停挖槽，并封盖槽口。施工过程中严格控制地面的附加荷载，不使土壁受到施工附近荷载作用影响过大而造成土壁塌方，确保墙身的光洁度。每幅槽段施工应做到紧凑、连续，把好每一道工序质量关，使整幅槽段施工速度缩短，有利于槽壁的稳定。成槽验收结束后，及时吊放钢筋笼（安放钢筋笼应作到稳、准、平，防止因钢筋笼上下移动而引起的槽壁坍方）、放置导管等工作，经检查验收合格后，应立即浇筑水下混凝土，尽量缩短开挖槽壁的暴露时间。
2、基坑开挖过程连续墙接头防渗漏涌沙的预控技术
对于粉土～粉砂层的高富水性、高流动性的土体，在连续墙施工过程中极难控制其稳定而易造成槽壁坍塌等影响地下连续墙止水效果。尤其是锁口管这种连续墙柔性接头施工工艺，本身存在较大的渗漏隐患。一旦在基坑开挖过程中，做为止水帷幕的连续墙发生渗漏，那么坑外的粉土粉砂土层会随着渗漏水涌入基坑，形成大量涌沙。而坑外的这种水土急剧流失，会带来基坑周边地表下沉及建筑倾斜甚至倒塌的严重后果。紧邻基坑的具有文物保护价值的古建筑，在一旦发生基坑渗漏和涌沙情况下，不可避免地将遭到严重损坏乃至无法弥补的严重后果。因此对连续墙接缝的防渗漏涌沙技术有必要进行预控。
3、高压旋喷桩封闭连续墙接头
基坑开挖前可在连续墙接缝处施工双重管高压旋喷桩，在坑外形成止水帷幕，可有封堵住因连续墙施工中接头处的质量缺陷。止水帷幕深度从地下潜水水位顶面至基底以下2m。将旋喷桩桩机钻杆钻入地层，高压水泥浆射流通过钻头的喷嘴喷出，水泥浆射流四周并以压缩空气为保护，随着钻头的旋转与提升，高压水泥浆射流冲射切割土体，将水泥浆与土体掺搅形成桩型混合体；壓缩的空气起到升扬置换的作用，使切割的部分土体从孔口冒出，水泥浆与土体混合物固结后，在接头缝外侧形成密实并具有一定强度的水泥土，即形成止水帷幕。
4、基坑开挖施工
根据“时空效应”理论和市政地下工程施工及验收规程的要求，明确以严格控制基坑变形，保持稳定为首要目的，以严格控制土体开挖卸载后无支撑暴露时间为主要施工参数，采用适当降水提高土体抗剪强度和注意做好基坑排水等综合措施，达到控制基坑周边地层位移，保护环境，安全施工的目的。按照“时空效应”规律，确定施工参数以保证：
①减少开挖过程中的土体扰动范围，最大限度减少坑周土体位移量和差异位移量。
②在每一步开挖及支撑的工况下，基坑中已施加的部分支撑围护体系及开挖纵向坡度得以保持稳定，并控制坑周土体位移量和差异位移量。
③在“时空效应”理论分析指导下，有计划的进行现场工程监测，将监测数据与预测值相比较，以判断施工工艺和施工参数是否符合预期要求，以确定和优化下一步的施工参数。
五、结束语
随着城市建设的加速发展，有限的土地资源成为了制约其发展的重要因素，利用地下空间得到越来越多的认可。深基坑做为地下空间利用的基本形式，其施工又存在较大的安全风险，一旦控制不好，对周边环境会带来极大危害。特别是地铁基坑周边建筑林立，道路和各种管线紧靠基坑分布，具有历史文物价值的古建筑毗邻基坑，如何控制基坑风险，确保周边环境安全，难度极大。采取上述基本措施，通过监测，保证建筑群的沉降，最终确保古建筑的安全，研究成果具有较广阔的推广应用价值。
参考文献：
[1]牛宁等：文物保护工程监理主要内容《历史论文》2008
[2]赵东安.基于故障树法的地铁施工安全风险分析
[3]吴伟军，超宽.超深地下墙施工技术.建筑施工，2006（5）.
[4]丛蔼森.地下连续墙的设计施下与应用[M].北京：中国水利水电出版社，2001