地層環境變化對地鐵結構設計的影響

沈正春

摘?要：對地鐵進行建設的過程中，其工期相對比較長，難度較大，在進行建設的時候，存在著建設質量不達標的情況，這些情況的存在會直接影響到地鐵的建設質量，并且也會出現不可挽回的措施，大家都知道，地鐵建設主要是在地下進行建設的，地層環境的變化會對地鐵結構帶來一定的影響，對于地鐵的結構設計帶來直接影響。所以為了避免這個情況的出現，在對地鐵進行建設的過程中，需要對地層環境可能會出現的變化作出詳細考慮，保證其地鐵結構設計的合理性。

關鍵詞：地層環境;地鐵結構;設計;影響;分析

在最近的幾年來，我國的城市化建設時候交通運輸規模也出現了比較大的變化，特別是地下空間進行建設的過程中，已經是越來越多的城市提高了地鐵的建設，因為地鐵項目對外污染比較小，同時運載能力比較強，已經受到了人們廣泛的關注，通過多年經驗的積累，現如今我國地鐵建設的整體水平已經得到了相應的提高，但是不可避免的會存在一些問題，比如地層環境變化會對地鐵結構帶來影響，導致地鐵的建設出現失誤，嚴重的情況下甚至會威脅到人們的生命安全，因此對于地層環境變化的問題必須要引起足夠的重視，通過采取有效的措施避免對地鐵結構設計帶來影響，促進我國地鐵建設的整體水平得到提高。

1 影響

1.1 由于地下工程帶來的影響

對于地鐵工程的建設而言，由于工程建設是在地下進行的，因此將會受到地層環境變化帶來的影響，并且地鐵地下施工的時候，一個較為重要的過程便是對土層進行持續卸載，在此過程中，地下的土層應力場也是隨之進行變化的，所以在地下工程進行施工的時候，主要是將土層平衡環境進行打破重建。為了能夠有效的研究地鐵建設的時候對地鐵結構設計開挖所帶來的影響，可以架設地鐵結構底板下四米左右位置有一條隧道經過，其中隧道的半徑為七米，和地鐵車站的走向為正交，因為隧道的存在會導致地鐵地基基床系數出現降低，就算是采取相應的保護措施，那么也無法抵擋土層的松動以及下降，對于地鐵車站產生一定的內力。通過對結構內力進行相關的計算發現，環境經過改編后，地鐵結構內力和之前對比并沒有較為明顯的改變，但是其頂部的軸力出現了減少，底板以及軸力出現了一定的增加，頂板和柱節點位置彎矩增大。通過分析得出，假如在地鐵車站下方進行隧道的開挖，那么底板以及柱的軸力增幅度并不是很高，因此需要對其增加底板的強度給予重視。

1.2 由于地面工程帶來的影響

一般情況下，地鐵在城市進行建設的時候，所處于的位置主要是經濟較為發達的地區，所以地鐵進行建設的時候也會存在著一些土木工程建設，在施工的時候地鐵的地層環境出現改變，對于地鐵的地下結構有著直接影響。在地鐵的上方施工過程中，地下結構內力必然會出現改變，這種結構內力的變化主要是因為受力不對稱所導致的。

因此在地鐵施工建設的時候，地鐵頂板的左跨以及中板和頂板軸力將會出現增大。因此在鐵上方一層存在工程建設的時候，地鐵的內力一般會存在較大的變化，所以在設計中要滿足地鐵受力的基本結構。

2 措施

2.1 站在地下土層角度對問題進行解決

通過站在這個角度上來分析，地鐵結構設計時的需要充分考慮土層變化帶來的一些影響，同時計算的過程中可以采取多鉆孔結構的方式進行計算，在鉆孔中選擇出一些不利于鉆孔的結構選型以及配筋，如果在土層中存在軟土，那么要對軟土的成分以及數量作出相應的分析，采取有效的措施進行處理。此外也是需要對結構持力層的承載作出科學驗算，如果出現承載度無法滿足相應的要求，那么要對土層中的土壤作出相應的置換或者是加固處理。

2.2 站在地下水位角度對問題進行解決

一是在對地鐵工程的地基進行開挖時候，需要對地下水采取一定程度的止水措施，例如可以在施工中根據地質環境應用攪拌樁或連續墻做好地下水堵截工作，采取降水井的方式對基坑內部進行人工降水，或在基坑的頂部修建防水墻對地表水作出阻擋。二是要對地鐵結構的抗浮能力作出合理檢驗，避免地下水位上升后地鐵存在上浮等情況，如果地鐵結構中的抗浮性無法滿足設計需要，那么需要在設計的時候合理的加入一定程度的抗浮措施，例如修建設置壓頂以及壓底梁等等。三是要加強對地鐵做好防水的設計工作，這樣可以避免一些較深區域的地下水深入到地鐵車站中。在進行具體施工的時候，應用防水混凝土作為其施工的材料，在地鐵外部可以修建相應的全包式防水層，同時在地鐵結構中的重點位置也要做到重點防水處理。四是在地鐵車站內部中，需要設置一定程度的集水處理裝置，這樣可以對進入到車站內部的地下水進行有效的處理。

2.3 站在施工和設計角度上對問題進行解決

在地鐵進入到了最后的施工階段中，設計人員要對項目的建設情況作出及時的監督和跟蹤，對工程建設的進度進行關注，假如在施工的時候出現了施工和設計出現不符合的情況，或者施工地質和設計情況并不滿足，因此要及時的通知施工單位和建設單位進行整改，避免工程建設質量出現問題。

3 總結

地鐵的受力結構主要是一種較為復雜的靜定結構，在地層環境存在變化的情況下，地鐵結構的內力也出現相應的改變，所以為了保證地鐵建設時候的整體質量，在對地鐵結構進行設計中，需要對實際的施工情況進行結合，采取科學合理的措施，做到具體工作具體分析，找到有效緩解措施，保證地鐵可以安全穩定的運行。

參考文獻：

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