施工降水对既有地铁隧道的影响分析

周晨杰　范勤丰

【摘要】城市建设越来越完善，城市越来越大，人们生活水平越来越高，因此对服务性建设需求也越高，从而近些年出现一种新行的交通工具，那就是地铁。地铁建设于地下，开凿隧道是必须的，在建设地铁时和地铁运行以后有许多影响因素，例如基坑开挖，降水等，本文先介绍我国地铁建设现状，侧面分析基坑开挖对地铁隧道的影响，引出施工降水对地铁隧道的影响，着重分析降水对既有隧道的影响。

【关键词】基坑；施工降水；地铁隧道；应力；沉降量

近些年，城市中的地铁建设越来越稠密，因此在地面的建设中无可避免的会对地铁隧道有影响。城市越大，地铁建设越多，使得地上可以开发建设的用地也逐渐减少。城市建设的专家在规划时，为充分使用有限的土地，不得不在地铁隧道上方进行房地产开发。因此，在已有地铁建设的地上施工建设对地铁的影响越来越受到人们的关注。故而为保证地铁安全运行，必须在地面建设开始之前进行多方面的评估，其中可以用到的手段既有数据评估，又可以借助以往的经验进行评估，本文对所有影响因素中的施工降水一因素进行分析，希望对往后的城市建设者提供评估依据。

一、我国地铁建设现状

近30年来，中国城市轨道交通正逐步进入稳步、有序和快速发展阶段，尤其是近10年来，由于国家政策的正确引导和相关城市对规划建设轨道交通的积极努力，从发展速度、规模和现代化水平，突显了后发优势。但是，与世界发达国家大城市的轨道交通发展现状相比，差距还很大。中国城市还均未形成有效的轨道交通运行网络，总体规模不大。从我国城市轨道交通行业发展现状来看，近五六年我国城市轨道交通保持快速发展势头，“十二五”前四年已完成投资8600亿元，建成1600公里，今年作为“十二五”收官之年，预计要完成 3000亿元，建成400公里。同时，按照2020年总里程达到6000公里计算，“十三五”期间每年要完成500公里，保持快速发展趋势。2015年6月23日，发改委批准武汉、长春轨道交通建设规划，总投资规模近1298亿元。截至目前，发改委2015年已批复8个城市轨道交通建设规划，投资规模超过4880 亿元，其中最近两月达到6个，有明显加速之势。上周国务院常务会议确定，在发改委去年推出7大工程包基础上，积极筹划城市轨道交通等4个新工程包。由此可见，我国的地铁建设已经进入高潮阶段。

二、简析对既有地铁隧道的影响因素

1、基坑开挖。地面建设第一步是进行基坑开挖，在基坑开挖的过程中，随着防护栏挡墙的水平位移和地底土层的隆起，紧邻深基层且正在运行的地铁隧道会产生水平和竖直的位移。隧道若沿纵向位移，会产生弯曲变形，当隧道弯曲变形发到一定程度时，对其正常运行产生一定得影响。基坑所承受的负荷越大，基坑开挖所需面积越大，基坑开挖的深度也相对增大，对地铁隧道的影响也是越大的。基坑开挖和回填对区间隧道的水平位移影响不大，但对围护结构的水平位移影响较大。深基坑开挖对邻近地铁车站及区间隧道有重要影响，基坑开挖卸荷导致地铁车站底板隆起和区间隧道上浮。位于隧道两侧的相邻基坑，采用对称、有序的开挖方式，引起的地铁车站结构变形较小。

2、基坑负荷和负荷时间。在地铁隧道上方进行房地产开发，因为隧道与地面间的距离有限，所承载的重量也有限，在基坑开挖时其深度和面积会对隧道产生变形影响，当基坑的负荷不断增大时，加剧变形程度，严重影响地铁的运行。基坑承载负荷的时间同样对隧道也有影响。

3、基坑降水。基坑降水是引起周围环境变形的主导因素，它会改变地下水 的渗流运动，形成一个以基坑为底面的水位下降漏斗面，在天然水面和降水面之间，排水引起土体的孔隙水压力消散，有效应力 增加，从而造成土体压缩，产生沉降；同时，降水面以下，土层有 效应力也会因水位下降而增加，产生沉降。除了上述三种影响因素以外，还有其他的影响因素，例如施工降水，地铁隧道周边环境等。以下将着重分析施工降水对既有地铁隧道的影响。

三、分析施工降水对既有地铁隧道的影响

1、基坑施工对周围环境的影响。基坑建设从基坑施工开始，基坑施工对周围的环境有一定的影响。首先是基坑建设中降水会引起土体中附加应力的增加，增加隧道的不均匀受力；其次是基坑侧向变形会引起建筑物沉陷，造成巨大的人员伤亡和经济损失；再次是对于某些特殊土，如膨胀土，其含水率发生变化时引起邻近地基的收缩，间接是地面的建筑物发生倾斜，造成损失；最后是施工荷载引起地基的附加应力增加，增加的力作用于地铁隧道的上半部分，隧道发生变形。

2、施工降水后对隧道产生的影响。从降水对后续沉降的影响方面来讲，降水范围内土体的孔隙水压力减小，其有效应力增大，由此形成了固结沉降，这也是“沉降漏斗”产生的主要原因。其中降水后水位线以上的土体发生排水固结，水位线以下发生不排水固结。沉降量也与降水后基坑开挖时间有关。基坑开挖时，基底以下应力减小。在地铁隧道上方的将设工程施工过程中，由于降水的的原因，引力会逐渐增加，在施工结束后，建设设施周围停止降水，孔隙水压力恢复正常。因此基坑下土体从降水开始，土体经历了有效应力增加，发生固结沉降；随着基坑土体的挖出，土体中的应力减小。在施工过程中，应力经历先增大后减小再增大的过程，土体发生固结，有利于减小后续沉降，但是在土体固结时，对土体机构有破坏运用，扰动土体结构，灵敏度越大的土体，影响也越大。因此在周围环境允许及工期允许的条件下，可以考虑延长降水时间，让沉降充分发挥。在基坑降水导致周围水位下降过程中，加大地铁监测频率，当降水导致过大沉降时，应立即停止降水，并采取应急措施，如采用地下水回灌，使用止水帷幕等。

四、结束语

随着科技的快速发展，中国居民城镇化的推进，城市人口加剧，道路堵塞问题突出，城市规模越大，交通问题越严重，地铁则应运而生，从地铁的运行情况来看，其对交通问题有缓解的作用。但是，地铁隧道的安全问题受到多方面的影响，其中地面施工降水对既有的地铁隧道影响重大。地面设施建设的设计者应充分发挥作用，做好计算工作，全面规划，保证地铁隧道的安全。

参考文献

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