地铁车站基坑开挖对邻近管线、建筑物影响作用研究

摘要：在现代化城市建设的进程中，人口数量的激增导致地面交通压力迅速增加，为了切实有效的缓解地面交通运输的压力，我国各大城市开展了地铁工程建设，通过开发地下空间用于交通运输，从而更为有效的提升城市的交通运输效率。由于地铁工程中的车站建设通常位于建筑物密集区域，因此在施工工作的落实中就必须全面考虑其基坑开挖对周边环境的影响。本文首先阐述了地铁车站基坑开挖对周边环境的影响，再从临近管线及周边建筑物两个方面对地铁车站建设的影响进行了针对性分析。

关键词：地铁车站建设;基坑开挖;管线及建筑物;影响作用

1.基坑开挖对周边环境影响作用概述

在地铁车站建设工程的开展中，基坑开挖作为一项结构空间建设工程，其目的是以结构空间取代岩土空间，并在保持原有地层稳定性的基础上开展工程建设项目。由于地铁车站建设中基坑的开挖对土体结构产生了直接的影响，因此工程开展必定会造成周边地层结构的破坏并形成扰动，进而改变地基初始的应力状态，进而导致土体结构发生位移与形变。就地铁车站建设基坑开挖工程对周边环境的影响作用进行分析，主要涉及到的内容包括对地下邻近管线的影响和地表建筑物的作用，因此为了在开展地铁工程建设的同时最大限度的控制地表及土层结构的形变量，就必须在分析基坑开挖影响作用的基础上落实防治措施，防止工程建筑对既有工程建筑产生影响。

2.地铁车站基坑开挖对临近管线影响作用探究

2.1临近管线位移规律分析

地铁车站基坑开挖的施工过程中，主要涉及到的管线包括煤气与给水管线，通讯管线及电力管线等，其中煤气、给水管线与电力管线对工程施工有着一定的要求，通讯管线对基坑开挖施工的要求则不高。在对煤气、给水管线和电力管线进行位移规律分析时，需要结合地铁车站基坑施工的具体情况对测点进行位移监测。以南京地铁4号线中保车站基坑工程施工为例，在2013年初期的工程施工中，各管线的沉降位移量基本为零，随着基坑开挖工程的逐渐开展，沉降数值逐渐增加，到了工程施工的后期，数值浮动程度迅速变大，这也使得管线的出现破坏的可能性成倍增加，但在对管线施加支撑后，沉降位移的变化则迅速减小，最终趋于稳定。

2.2管线力学特性及影响机理分析

地铁车站建设中基坑开挖会直接引发土体变形，因此依据弹性理论进行分析，基坑的开挖会破坏不同土体单元所受的稳定应力结构。在应力结构发生改变的状态下，土体位移便会出现，而位于土体内部的管线结构也必定会因土体应力变化而发生位移。在对基坑开挖中的管线进行力学特性分析时，可以从纵向应力，径向应力和环向应力三个角度出发。受管线所处环境温度与内外压力差等因素的影响，电力输送管线在内部温度升高的状态下，将会发生环向膨胀，这便会导致其纵向应力收缩，煤气与给水管线也会因水平位移的产生而发生弯曲，进而增大管线的纵向弯曲应力。管线径向应力通常是由与内外压力的共同作用产生的，而环向压力的产生则更多的是由管线内压引起的。

2.3地下管线平面应变数值模拟

在对地铁车站基坑横断面进行研究时，为简化工程计量过程，可以将管线位置这一三维问题简化到基坑横截面这一平面图形中，进而利用平面应变数值模拟实现对基坑开挖工程的有效指导。在地下管线的平面应变数值模拟中，首先要对土体与管线自重而引发的沉降作用进行计量，并对土体自重所造成的自身位移进行消除。在基坑的开挖施工中，要在开挖到不同深度时施加内支撑，并度内支撑施加前后管线的沉降值进行对比计算，从而进一步明确基坑模型土体的实际沉降情况，丰富基坑管线平面的应变数值，促进数值模拟准确性的稳步提升。

3.地铁车站基坑开挖对建筑物影响作用研究

3.1基坑开挖中的变形问题分析

地铁车站基坑工程施工对邻近建筑物产生影响的主要原因在于施工中土体，围护墙等结构发生变形。土体结构变形是由于土体原始应力结构被破坏而引起的，在基坑的开挖施工中，土体的卸荷处理会影响其应力结构，加之土体中负孔隙水压力的产生，也会使软化膨胀的土体进一步隆起变形。此外，地铁车站基坑的围护结构建设也会导致土体发生位移形变，内外侧土层结构压力的不均匀，便会直接导致围护墙，支护结构等发生沉降变形。由此可见，基坑开挖中变形问题出现的主要原因在于地基强度与刚度的失稳，为最大限度的保障地铁车站邻近建筑的稳定性，就必须针对失稳问题加以处理。

3.2地表变形的预测及估算

在对地铁车站基坑建设地表形变量进行测量时，主要采用的方法是理论结合经验对地表的最大沉降量及沉降位置进行预测与估算。在采用施工效应法进行地表沉降量的估算中，地表发生的最大沉降量是由支撑结构多天引起的沉降量与非正常因素所产生沉降量所共同决定的。在基坑开挖的过程中及施工后期，都要对基坑邻近的地层扰动进行计量，并结合施工效应法估算得出的地表沉降量，最终在对土体进行分层与分块开挖的施工基础上，结合土体结构变化状况加强围护墙支撑，从而实现对地表土层结构的有效稳固，避免地铁车站基坑开挖对邻近建筑物产生影响。

3.3地表变形对建筑物的损伤与评估

建筑物损伤的内容主要包括楼板，饰面等外观结构损伤，以及楼板倾斜或门窗失效等功能损伤。在地铁车站基坑的开挖施工中，由于地表沉降量超过预测范围，通常会导致地表出现凹陷或发生一定程度的水平位移，进而使建筑物出现上拱或凹陷等变形，因此为了降低地铁车站基坑开挖对临近建筑结构的影响，就要在基坑开挖工作开展的同时，对地表变形所引起的建筑物损伤进行评估。在对建筑物损伤进行评估的过程中，可以将建筑物墙体模拟为深的简支梁，并结合其惯性模量与荷载的计算，评估地表形变所能够引发的最大损伤程度，并通过梁弯曲度以及两端转角等数据进行更为直观的呈现。

3.4建筑物影响作用防治措施探究

在地铁车站的基坑开挖施工中，为有效控制土体施工对地表建筑物的影响，应首先针对不同结构的土体进行治理，如在软土地基中铺设砂垫层，采用空心构建设置地下室以减少地基压力等，在对土体结构进行改良后，再针对地面变形与斜坡变形等形变因素进行治理，主要包括地基推滑力控制，抗滑力提升以及提高土体强度等，从而使基坑结构在地基稳定性的基础上实现最大限度的沉降量控制，避免地表土层结构的沉降与形变，并实现对地表邻近建筑物结构稳定性的有效维护。

4.结语

为了在开展地铁车站建设工程的过程中，最大限度的避免其对周边管线及建筑物的影响，就要在基坑开挖的前期对基坑深度，围护结构以及工程施工导致的土层结构形变等进行充分的计量与分析，并在基坑开挖的施工中根据管线位移及建筑物地基沉降等实际状况，及时的对施工方案进行调整，从而在保障既有建筑结构稳定性与管线安装有效性的前提下，科学合理的开展地铁车站建设，为现代化城市工程建设施工的协调稳定提供更为有力的保障。

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