地铁工程对周边环境的影响与控制措施

肖东杰

（重庆交通大学，土木工程学院， 重庆 400000）

0 引言

1969 年我国首条地铁线路竣工于北京市后，地铁工程开始了飞速发展之路，各大城市的地铁从一条线路发展到现今十几条线路，为人们的日常出行、缓解交通压力、节约土地资源做出了贡献。

在目前世界上主要的发达城市中，城市轨道交通运输量占据交运量的50%以上，更有甚者可达70%。巴黎1000 万人口，年客运量12 亿人次，轨道交通承担70%的公交运量。

当新的盾构、建设技术得到突破时却忽略掉了在开挖运营过程所带来的环境影响，而这些影响却能够给地铁工程带来毁灭性的灾难。

1 施工过程的影响

地铁施工过程中会影响地底地下水、城市管线、周边建筑物、地下地层等。从中可以发现问题的发生位置基本都处于地下。因发生位置特殊，所以当产生的影响表现出来后就很难去处理了。

1.1 对地下水的影响

在上述的几点施工过程影响当中，对地下水的影响是目前研究的重难点。在西安轨道交通2 号线的探讨结果中可以得到：地下工程的施工期和运营期都会对地下水环境造成一定的影响[2]。

地铁施工初期，为保证开挖面稳定，会采用人工降水对地下水进行抽排[3]。但该方式容易改变地下水原有的流动线路，同时也会产生地下水流失，改变原土体和地下水之间的力学作用，最终影响原有的地下土质结构平衡。

地下开挖过程当中地下水是必须要解决的问题，尤其在富水区内进行施工时（下图1），不仅给施工带来了一定程度上的影响同时还对结构的安全性存在着威胁。

图1 隧道内地下水

1.2 对周边建筑的影响

目前对施工过程中隧道开挖引起的地层位移与变形计算主要采用Peck 教授[4]所提出的经验公式法，即地表横向沉降槽的体积应等于地层损失的体积，地面沉降曲线横向大致符合正态分布，相应的地面沉降估计公式为：

y——所计算点到隧道中心线对应的地面点的水平距离；

i——隧道中心线到沉降曲线的拐点处的水平距离。

进而得到沉降曲线图（下图2）。

图2 隧道开挖引起的地表纵向沉降曲线

隧道开挖对建筑物损伤评价标准尚处于探索阶段，没有规范进行参考，只能根据实际情况分析后提供出参考建议。但隧道开挖对建筑物会产生不利影响是能够确定的，故需要更多的研究来制定一套相关标准。

2 运营过程的影响

地铁工程除了在修建过程中会给环境带来不良影响外，在运营过程中同样也产生了许多消极影响。其中对环境卫生、噪音、振动的影响等都是不被重视的问题，经过长时间积累，却会产生极大的危害。

2.1 对环境卫生的影响

由于地铁处于地下密闭空间、人口密度大，通风效果差等因素，形成了有利于各种微生物、细菌生成的环境，易造成某些传染性疾病的传播。除此之外，还有大量的C02排出，降低空气质量，引起乘客在列车当中昏厥。

汪思力[5]在2002~2003 年对广州地铁2 号线首通段运营前后各站站厅、站台和隧道口的S02和N02进行了监测和调查分析，结果表明，运营后的9 个地铁站中，运营前超标的4 个地铁站S02浓度平均值仍超标，N02浓度平均值仍偏高。目前无法在设计阶段解决该问题，只能通过改善和增加通风系统、定期消毒等措施来减少类似问题的产生。

2.2 振动的影响

振动影响的产生原因有列车本身运行时动力的因素、车轨之间的摩擦、轨道未完全平滑等。初期地铁振动的影响很小，且并没有发生大型的损伤造成事故，故该类问题研究同样处于起步阶段。

长时间过大的振动可能会导致轨道部件的损伤；高频率的振动产生的噪声会影响人们正常生活；在某些地区，振动会使隧道四周软弱围岩液化，例如广州地铁一号线、天津地铁一号线等。最终导致隧道寿命、列车运营受到影响。

3 控制措施

根据以上影响分析并结合国内外文献的查阅，总结了几点建议。施工期间，地下水要进行回灌井处理，保证地下水始终保持在安全水位，避免地表沉降；同时对地下水水量计算要做到与现场情况相结合，避免出现突涌。针对开挖过程中所导致的建筑物损伤，应提前做好支护加固，规划合理的线路，采取合适的开挖工法，将对地表的扰动减少到最小，开挖之后及时支护，保证周围土体应力不会产生大的改变。

对于地铁振动的影响目前主要是在道床方面进行改善。降低列车与道床间的摩擦，在降低振动的同时也增加了轨道部件的使用寿命。对运营期间产生的环境卫生问题，则需要改善、增加通风设备，对地铁站、车厢进行定期消毒工作，或者寻求新设计来解决该问题。