地鐵工程對(duì)周邊環(huán)境的影響與控制措施

肖東杰

（重慶交通大學(xué)，土木工程學(xué)院， 重慶 400000）

0 引言

1969 年我國(guó)首條地鐵線路竣工于北京市后，地鐵工程開(kāi)始了飛速發(fā)展之路，各大城市的地鐵從一條線路發(fā)展到現(xiàn)今十幾條線路，為人們的日常出行、緩解交通壓力、節(jié)約土地資源做出了貢獻(xiàn)。

在目前世界上主要的發(fā)達(dá)城市中，城市軌道交通運(yùn)輸量占據(jù)交運(yùn)量的50%以上，更有甚者可達(dá)70%。巴黎1000 萬(wàn)人口，年客運(yùn)量12 億人次，軌道交通承擔(dān)70%的公交運(yùn)量。

當(dāng)新的盾構(gòu)、建設(shè)技術(shù)得到突破時(shí)卻忽略掉了在開(kāi)挖運(yùn)營(yíng)過(guò)程所帶來(lái)的環(huán)境影響，而這些影響卻能夠給地鐵工程帶來(lái)毀滅性的災(zāi)難。

1 施工過(guò)程的影響

地鐵施工過(guò)程中會(huì)影響地底地下水、城市管線、周邊建筑物、地下地層等。從中可以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的發(fā)生位置基本都處于地下。因發(fā)生位置特殊，所以當(dāng)產(chǎn)生的影響表現(xiàn)出來(lái)后就很難去處理了。

1.1 對(duì)地下水的影響

在上述的幾點(diǎn)施工過(guò)程影響當(dāng)中，對(duì)地下水的影響是目前研究的重難點(diǎn)。在西安軌道交通2 號(hào)線的探討結(jié)果中可以得到：地下工程的施工期和運(yùn)營(yíng)期都會(huì)對(duì)地下水環(huán)境造成一定的影響[2]。

地鐵施工初期，為保證開(kāi)挖面穩(wěn)定，會(huì)采用人工降水對(duì)地下水進(jìn)行抽排[3]。但該方式容易改變地下水原有的流動(dòng)線路，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生地下水流失，改變?cè)馏w和地下水之間的力學(xué)作用，最終影響原有的地下土質(zhì)結(jié)構(gòu)平衡。

地下開(kāi)挖過(guò)程當(dāng)中地下水是必須要解決的問(wèn)題，尤其在富水區(qū)內(nèi)進(jìn)行施工時(shí)（下圖1），不僅給施工帶來(lái)了一定程度上的影響同時(shí)還對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性存在著威脅。

圖1 隧道內(nèi)地下水

1.2 對(duì)周邊建筑的影響

目前對(duì)施工過(guò)程中隧道開(kāi)挖引起的地層位移與變形計(jì)算主要采用Peck 教授[4]所提出的經(jīng)驗(yàn)公式法，即地表橫向沉降槽的體積應(yīng)等于地層損失的體積，地面沉降曲線橫向大致符合正態(tài)分布，相應(yīng)的地面沉降估計(jì)公式為：

y——所計(jì)算點(diǎn)到隧道中心線對(duì)應(yīng)的地面點(diǎn)的水平距離；

i——隧道中心線到沉降曲線的拐點(diǎn)處的水平距離。

進(jìn)而得到沉降曲線圖（下圖2）。

圖2 隧道開(kāi)挖引起的地表縱向沉降曲線

隧道開(kāi)挖對(duì)建筑物損傷評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)尚處于探索階段，沒(méi)有規(guī)范進(jìn)行參考，只能根據(jù)實(shí)際情況分析后提供出參考建議。但隧道開(kāi)挖對(duì)建筑物會(huì)產(chǎn)生不利影響是能夠確定的，故需要更多的研究來(lái)制定一套相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2 運(yùn)營(yíng)過(guò)程的影響

地鐵工程除了在修建過(guò)程中會(huì)給環(huán)境帶來(lái)不良影響外，在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中同樣也產(chǎn)生了許多消極影響。其中對(duì)環(huán)境衛(wèi)生、噪音、振動(dòng)的影響等都是不被重視的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間積累，卻會(huì)產(chǎn)生極大的危害。

2.1 對(duì)環(huán)境衛(wèi)生的影響

由于地鐵處于地下密閉空間、人口密度大，通風(fēng)效果差等因素，形成了有利于各種微生物、細(xì)菌生成的環(huán)境，易造成某些傳染性疾病的傳播。除此之外，還有大量的C02排出，降低空氣質(zhì)量，引起乘客在列車(chē)當(dāng)中昏厥。

汪思力[5]在2002~2003 年對(duì)廣州地鐵2 號(hào)線首通段運(yùn)營(yíng)前后各站站廳、站臺(tái)和隧道口的S02和N02進(jìn)行了監(jiān)測(cè)和調(diào)查分析，結(jié)果表明，運(yùn)營(yíng)后的9 個(gè)地鐵站中，運(yùn)營(yíng)前超標(biāo)的4 個(gè)地鐵站S02濃度平均值仍超標(biāo)，N02濃度平均值仍偏高。目前無(wú)法在設(shè)計(jì)階段解決該問(wèn)題，只能通過(guò)改善和增加通風(fēng)系統(tǒng)、定期消毒等措施來(lái)減少類似問(wèn)題的產(chǎn)生。

2.2 振動(dòng)的影響

振動(dòng)影響的產(chǎn)生原因有列車(chē)本身運(yùn)行時(shí)動(dòng)力的因素、車(chē)軌之間的摩擦、軌道未完全平滑等。初期地鐵振動(dòng)的影響很小，且并沒(méi)有發(fā)生大型的損傷造成事故，故該類問(wèn)題研究同樣處于起步階段。

長(zhǎng)時(shí)間過(guò)大的振動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致軌道部件的損傷；高頻率的振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲會(huì)影響人們正常生活；在某些地區(qū)，振動(dòng)會(huì)使隧道四周軟弱圍巖液化，例如廣州地鐵一號(hào)線、天津地鐵一號(hào)線等。最終導(dǎo)致隧道壽命、列車(chē)運(yùn)營(yíng)受到影響。

3 控制措施

根據(jù)以上影響分析并結(jié)合國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的查閱，總結(jié)了幾點(diǎn)建議。施工期間，地下水要進(jìn)行回灌井處理，保證地下水始終保持在安全水位，避免地表沉降；同時(shí)對(duì)地下水水量計(jì)算要做到與現(xiàn)場(chǎng)情況相結(jié)合，避免出現(xiàn)突涌。針對(duì)開(kāi)挖過(guò)程中所導(dǎo)致的建筑物損傷，應(yīng)提前做好支護(hù)加固，規(guī)劃合理的線路，采取合適的開(kāi)挖工法，將對(duì)地表的擾動(dòng)減少到最小，開(kāi)挖之后及時(shí)支護(hù)，保證周?chē)馏w應(yīng)力不會(huì)產(chǎn)生大的改變。

對(duì)于地鐵振動(dòng)的影響目前主要是在道床方面進(jìn)行改善。降低列車(chē)與道床間的摩擦，在降低振動(dòng)的同時(shí)也增加了軌道部件的使用壽命。對(duì)運(yùn)營(yíng)期間產(chǎn)生的環(huán)境衛(wèi)生問(wèn)題，則需要改善、增加通風(fēng)設(shè)備，對(duì)地鐵站、車(chē)廂進(jìn)行定期消毒工作，或者尋求新設(shè)計(jì)來(lái)解決該問(wèn)題。