周晨杰　范勤豐

【摘要】城市建設(shè)越來越完善，城市越來越大，人們生活水平越來越高，因此對服務(wù)性建設(shè)需求也越高，從而近些年出現(xiàn)一種新行的交通工具，那就是地鐵。地鐵建設(shè)于地下，開鑿隧道是必須的，在建設(shè)地鐵時(shí)和地鐵運(yùn)行以后有許多影響因素，例如基坑開挖，降水等，本文先介紹我國地鐵建設(shè)現(xiàn)狀，側(cè)面分析基坑開挖對地鐵隧道的影響，引出施工降水對地鐵隧道的影響，著重分析降水對既有隧道的影響。

【關(guān)鍵詞】基坑；施工降水；地鐵隧道；應(yīng)力；沉降量

近些年，城市中的地鐵建設(shè)越來越稠密，因此在地面的建設(shè)中無可避免的會對地鐵隧道有影響。城市越大，地鐵建設(shè)越多，使得地上可以開發(fā)建設(shè)的用地也逐漸減少。城市建設(shè)的專家在規(guī)劃時(shí)，為充分使用有限的土地，不得不在地鐵隧道上方進(jìn)行房地產(chǎn)開發(fā)。因此，在已有地鐵建設(shè)的地上施工建設(shè)對地鐵的影響越來越受到人們的關(guān)注。故而為保證地鐵安全運(yùn)行，必須在地面建設(shè)開始之前進(jìn)行多方面的評估，其中可以用到的手段既有數(shù)據(jù)評估，又可以借助以往的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行評估，本文對所有影響因素中的施工降水一因素進(jìn)行分析，希望對往后的城市建設(shè)者提供評估依據(jù)。

一、我國地鐵建設(shè)現(xiàn)狀

近30年來，中國城市軌道交通正逐步進(jìn)入穩(wěn)步、有序和快速發(fā)展階段，尤其是近10年來，由于國家政策的正確引導(dǎo)和相關(guān)城市對規(guī)劃建設(shè)軌道交通的積極努力，從發(fā)展速度、規(guī)模和現(xiàn)代化水平，突顯了后發(fā)優(yōu)勢。但是，與世界發(fā)達(dá)國家大城市的軌道交通發(fā)展現(xiàn)狀相比，差距還很大。中國城市還均未形成有效的軌道交通運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)，總體規(guī)模不大。從我國城市軌道交通行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看，近五六年我國城市軌道交通保持快速發(fā)展勢頭，“十二五”前四年已完成投資8600億元，建成1600公里，今年作為“十二五”收官之年，預(yù)計(jì)要完成 3000億元，建成400公里。同時(shí)，按照2020年總里程達(dá)到6000公里計(jì)算，“十三五”期間每年要完成500公里，保持快速發(fā)展趨勢。2015年6月23日，發(fā)改委批準(zhǔn)武漢、長春軌道交通建設(shè)規(guī)劃，總投資規(guī)模近1298億元。截至目前，發(fā)改委2015年已批復(fù)8個(gè)城市軌道交通建設(shè)規(guī)劃，投資規(guī)模超過4880 億元，其中最近兩月達(dá)到6個(gè)，有明顯加速之勢。上周國務(wù)院常務(wù)會議確定，在發(fā)改委去年推出7大工程包基礎(chǔ)上，積極籌劃城市軌道交通等4個(gè)新工程包。由此可見，我國的地鐵建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入高潮階段。

二、簡析對既有地鐵隧道的影響因素

1、基坑開挖。地面建設(shè)第一步是進(jìn)行基坑開挖，在基坑開挖的過程中，隨著防護(hù)欄擋墻的水平位移和地底土層的隆起，緊鄰深基層且正在運(yùn)行的地鐵隧道會產(chǎn)生水平和豎直的位移。隧道若沿縱向位移，會產(chǎn)生彎曲變形，當(dāng)隧道彎曲變形發(fā)到一定程度時(shí)，對其正常運(yùn)行產(chǎn)生一定得影響?；铀惺艿呢?fù)荷越大，基坑開挖所需面積越大，基坑開挖的深度也相對增大，對地鐵隧道的影響也是越大的?；娱_挖和回填對區(qū)間隧道的水平位移影響不大，但對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移影響較大。深基坑開挖對鄰近地鐵車站及區(qū)間隧道有重要影響，基坑開挖卸荷導(dǎo)致地鐵車站底板隆起和區(qū)間隧道上浮。位于隧道兩側(cè)的相鄰基坑，采用對稱、有序的開挖方式，引起的地鐵車站結(jié)構(gòu)變形較小。

2、基坑負(fù)荷和負(fù)荷時(shí)間。在地鐵隧道上方進(jìn)行房地產(chǎn)開發(fā)，因?yàn)樗淼琅c地面間的距離有限，所承載的重量也有限，在基坑開挖時(shí)其深度和面積會對隧道產(chǎn)生變形影響，當(dāng)基坑的負(fù)荷不斷增大時(shí)，加劇變形程度，嚴(yán)重影響地鐵的運(yùn)行?；映休d負(fù)荷的時(shí)間同樣對隧道也有影響。

3、基坑降水?；咏邓且鹬車h(huán)境變形的主導(dǎo)因素，它會改變地下水 的滲流運(yùn)動(dòng)，形成一個(gè)以基坑為底面的水位下降漏斗面，在天然水面和降水面之間，排水引起土體的孔隙水壓力消散，有效應(yīng)力 增加，從而造成土體壓縮，產(chǎn)生沉降；同時(shí)，降水面以下，土層有 效應(yīng)力也會因水位下降而增加，產(chǎn)生沉降。除了上述三種影響因素以外，還有其他的影響因素，例如施工降水，地鐵隧道周邊環(huán)境等。以下將著重分析施工降水對既有地鐵隧道的影響。

三、分析施工降水對既有地鐵隧道的影響

1、基坑施工對周圍環(huán)境的影響?；咏ㄔO(shè)從基坑施工開始，基坑施工對周圍的環(huán)境有一定的影響。首先是基坑建設(shè)中降水會引起土體中附加應(yīng)力的增加，增加隧道的不均勻受力；其次是基坑側(cè)向變形會引起建筑物沉陷，造成巨大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失；再次是對于某些特殊土，如膨脹土，其含水率發(fā)生變化時(shí)引起鄰近地基的收縮，間接是地面的建筑物發(fā)生傾斜，造成損失；最后是施工荷載引起地基的附加應(yīng)力增加，增加的力作用于地鐵隧道的上半部分，隧道發(fā)生變形。

2、施工降水后對隧道產(chǎn)生的影響。從降水對后續(xù)沉降的影響方面來講，降水范圍內(nèi)土體的孔隙水壓力減小，其有效應(yīng)力增大，由此形成了固結(jié)沉降，這也是“沉降漏斗”產(chǎn)生的主要原因。其中降水后水位線以上的土體發(fā)生排水固結(jié)，水位線以下發(fā)生不排水固結(jié)。沉降量也與降水后基坑開挖時(shí)間有關(guān)?；娱_挖時(shí)，基底以下應(yīng)力減小。在地鐵隧道上方的將設(shè)工程施工過程中，由于降水的的原因，引力會逐漸增加，在施工結(jié)束后，建設(shè)設(shè)施周圍停止降水，孔隙水壓力恢復(fù)正常。因此基坑下土體從降水開始，土體經(jīng)歷了有效應(yīng)力增加，發(fā)生固結(jié)沉降；隨著基坑土體的挖出，土體中的應(yīng)力減小。在施工過程中，應(yīng)力經(jīng)歷先增大后減小再增大的過程，土體發(fā)生固結(jié)，有利于減小后續(xù)沉降，但是在土體固結(jié)時(shí)，對土體機(jī)構(gòu)有破壞運(yùn)用，擾動(dòng)土體結(jié)構(gòu)，靈敏度越大的土體，影響也越大。因此在周圍環(huán)境允許及工期允許的條件下，可以考慮延長降水時(shí)間，讓沉降充分發(fā)揮。在基坑降水導(dǎo)致周圍水位下降過程中，加大地鐵監(jiān)測頻率，當(dāng)降水導(dǎo)致過大沉降時(shí)，應(yīng)立即停止降水，并采取應(yīng)急措施，如采用地下水回灌，使用止水帷幕等。

四、結(jié)束語

隨著科技的快速發(fā)展，中國居民城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，城市人口加劇，道路堵塞問題突出，城市規(guī)模越大，交通問題越嚴(yán)重，地鐵則應(yīng)運(yùn)而生，從地鐵的運(yùn)行情況來看，其對交通問題有緩解的作用。但是，地鐵隧道的安全問題受到多方面的影響，其中地面施工降水對既有的地鐵隧道影響重大。地面設(shè)施建設(shè)的設(shè)計(jì)者應(yīng)充分發(fā)揮作用，做好計(jì)算工作，全面規(guī)劃，保證地鐵隧道的安全。

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