地鐵工程對周邊環境的影響與控制措施

肖東杰

（重慶交通大學，土木工程學院， 重慶 400000）

0 引言

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

在目前世界上主要的發達城市中，城市軌道交通運輸量占據交運量的50%以上，更有甚者可達70%。巴黎1000 萬人口，年客運量12 億人次，軌道交通承擔70%的公交運量。

當新的盾構、建設技術得到突破時卻忽略掉了在開挖運營過程所帶來的環境影響，而這些影響卻能夠給地鐵工程帶來毀滅性的災難。

1 施工過程的影響

地鐵施工過程中會影響地底地下水、城市管線、周邊建筑物、地下地層等。從中可以發現問題的發生位置基本都處于地下。因發生位置特殊，所以當產生的影響表現出來后就很難去處理了。

1.1 對地下水的影響

在上述的幾點施工過程影響當中，對地下水的影響是目前研究的重難點。在西安軌道交通2 號線的探討結果中可以得到：地下工程的施工期和運營期都會對地下水環境造成一定的影響[2]。

地鐵施工初期，為保證開挖面穩定，會采用人工降水對地下水進行抽排[3]。但該方式容易改變地下水原有的流動線路，同時也會產生地下水流失，改變原土體和地下水之間的力學作用，最終影響原有的地下土質結構平衡。

地下開挖過程當中地下水是必須要解決的問題，尤其在富水區內進行施工時（下圖1），不僅給施工帶來了一定程度上的影響同時還對結構的安全性存在著威脅。

圖1 隧道內地下水

1.2 對周邊建筑的影響

目前對施工過程中隧道開挖引起的地層位移與變形計算主要采用Peck 教授[4]所提出的經驗公式法，即地表橫向沉降槽的體積應等于地層損失的體積，地面沉降曲線橫向大致符合正態分布，相應的地面沉降估計公式為：

y——所計算點到隧道中心線對應的地面點的水平距離；

i——隧道中心線到沉降曲線的拐點處的水平距離。

進而得到沉降曲線圖（下圖2）。

圖2 隧道開挖引起的地表縱向沉降曲線

隧道開挖對建筑物損傷評價標準尚處于探索階段，沒有規范進行參考，只能根據實際情況分析后提供出參考建議。但隧道開挖對建筑物會產生不利影響是能夠確定的，故需要更多的研究來制定一套相關標準。

2 運營過程的影響

地鐵工程除了在修建過程中會給環境帶來不良影響外，在運營過程中同樣也產生了許多消極影響。其中對環境衛生、噪音、振動的影響等都是不被重視的問題，經過長時間積累，卻會產生極大的危害。

2.1 對環境衛生的影響

由于地鐵處于地下密閉空間、人口密度大，通風效果差等因素，形成了有利于各種微生物、細菌生成的環境，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，降低空氣質量，引起乘客在列車當中昏厥。

汪思力[5]在2002~2003 年對廣州地鐵2 號線首通段運營前后各站站廳、站臺和隧道口的S02和N02進行了監測和調查分析，結果表明，運營后的9 個地鐵站中，運營前超標的4 個地鐵站S02濃度平均值仍超標，N02濃度平均值仍偏高。目前無法在設計階段解決該問題，只能通過改善和增加通風系統、定期消毒等措施來減少類似問題的產生。

2.2 振動的影響

振動影響的產生原因有列車本身運行時動力的因素、車軌之間的摩擦、軌道未完全平滑等。初期地鐵振動的影響很小，且并沒有發生大型的損傷造成事故，故該類問題研究同樣處于起步階段。

長時間過大的振動可能會導致軌道部件的損傷；高頻率的振動產生的噪聲會影響人們正常生活；在某些地區，振動會使隧道四周軟弱圍巖液化，例如廣州地鐵一號線、天津地鐵一號線等。最終導致隧道壽命、列車運營受到影響。

3 控制措施

根據以上影響分析并結合國內外文獻的查閱，總結了幾點建議。施工期間，地下水要進行回灌井處理，保證地下水始終保持在安全水位，避免地表沉降；同時對地下水水量計算要做到與現場情況相結合，避免出現突涌。針對開挖過程中所導致的建筑物損傷，應提前做好支護加固，規劃合理的線路，采取合適的開挖工法，將對地表的擾動減少到最小，開挖之后及時支護，保證周圍土體應力不會產生大的改變。

對于地鐵振動的影響目前主要是在道床方面進行改善。降低列車與道床間的摩擦，在降低振動的同時也增加了軌道部件的使用壽命。對運營期間產生的環境衛生問題，則需要改善、增加通風設備，對地鐵站、車廂進行定期消毒工作，或者尋求新設計來解決該問題。