史绪鑫
北京城建设计发展集团股份有限公司烟台分公司 山东省烟台市264000
摘要：随着经济的发展进步，为了满足人们日益增长的出行需求，很多地区都开始扩建地铁，主要是为人们的出行提供便利，也有利于我国交通的发展。很多地铁扩建项目都位于城市繁华地段，周边环境复杂，增加了地铁施工难度，可能会影响整个地铁工程的施工质量。因此，在地铁施工过程中，设计师应做好现场调查，并结合周围地层环境的变化进行结构设计，以保证地铁结构设计的科学合理性。
关键词：地层环境变化；地铁结构设计；影响
1引言
近年来，国内城市化建设的交通方式也发生了巨大的变化，特别是在先进的地下空间建设理论和技术的支持下，越来越多的城市地铁建设项目被列入建设计划。地铁因其外部污染小、承载能力强、空间利用率高等优点，受到了广大市民的青睐。经过多年的经验，我国地铁系统的设计和施工水平稳步发展，但也存在一些不可避免的问题。例如，地面环境的变化往往削弱了地铁结构的实际承载力，对地铁结构带来了明显的影响，造成地铁施工中的失误，甚至威胁到人们的生命安全。因此,在地铁施工设计的过程中,设计师和工程师应该做个详细的实地考察地铁的实际施工环境,经过对数据计算分析获得地层的多变的地带和原因,并采取适当的预防措施,以确保安全和稳定的未来地铁的建设和运营。
2当前地层环境地铁结构设计状况
在地铁结构设计过程中，首先我们应当考虑当前地层环境下地铁车站结构内力，然后再考虑车站结构下方有隧道工程；车站附近有新兴建筑；地下水位上涨等三种地层环境的变化。选定1延m车站结构，依照运行期间的荷载组合来进行结构内力计算，具体包括：（1）永久荷载，主要是结构自重及地层压力；（2）可变荷载，包括楼板人群荷载，地面车辆荷载及引起的侧向土压力，对地震、人防两个荷载可不考虑。在设计中，应选择作为不利荷载组合，如此才可保证站台结构处在最大应力下而不会受到破坏，且可保证地铁工程施工和运行的安全。一旦地下发生了修建过程，就会导致土层发生卸载，这时周围土层的应力场平衡状态就会被扰动并进行不断的重新分布，岩土的开挖能够使得土层环境发生多种多样的变化过程，其中包括岩土应力的不断调整和卸载；岩土爆破损伤也震动；地下水的排泄和地表水的聚集等。
3地层环境变化对地铁结构设计的影响
3.1地下建（构）筑物施工对邻近地铁结构内力的影响
修建地下结构主要就是不断挖掘地下土层的过程，土层开挖时，原本的应力平衡状态受到干扰之后发生重新分布。地层环境很有可能在土层开挖过程中产生多种变化，例如开挖及上部堆载带来的土层应力调整、爆破对岩土带来的损伤和震动、改变岩土临空面地理位置和形状、排放地下水以及聚集地表水等。
3.2地面工程的影响
经过勘察发现，该地铁站主要建设在城市较为繁华的地理位置，其基坑周围有新建的建筑物，这样在施工的过程中，地层环境就会发生巨大的改变，如施工单位不能加以控制，则有可能使得地层的应力场发生变化。例如：如果该站台周围建筑物高6米，在设计地铁结构的过程中，为了避免在施工的过程中导致应力场发生变化，施工单位可以遵循以下两方面的要求，科学规范的进行地面工程的建设。首先，要考虑地面工程对地铁建筑产生的影响，其次，要考虑地铁结构扩建的范围。
施工单位要能规范的进行计算，做好地铁结构设计的拟建，这样就可以确定地铁结构周围建筑物是否会地铁结构设计产生不良的影响。地层环境变化对地铁结构设计的影响较大，设计人员在设计的过程中必须要运用科学的方法，完善地铁结构设计方案，要能根据现场地铁建设情况，绘制地铁结构图纸，这样以便于施工人员的参考，设计人员要能同相关施工人员和现场监管人员加强合作和交流，根据施工方案和监管方案，制定地铁结构设计制度，只有这样，施工单位才能准确的了解地层环境对地铁结构设计产生的影响。其次，设计人员要能不断提升自身专业设计能力，形成较好的专职业道德素养，这样才会积极主动的勘察地铁施工现场环境，并对地层环境进行详细的检测，从而确定地层环境对地铁结构设计产生的影响因素，根据实际问题明确具体设计方案，以保证地铁结构设计的效果符合相关的要求。
3.3地下水影响
在地铁结构的施工建设过程中地层应力和实际承载能力的变化，在很大程度上取决于地下周围的水位条件和活动状况。当低箱水位产生变化时，极有可能引发地铁结构内力的变化。如果地下水位不断向上增长，将计划地铁结构中底板和中板的弯矩，当达到一定轴力范围值时，将产生及其剧烈的顶板变化。因此，在实际地铁结构设计过程中，应当从结构整体角度出发，对结构中的每一环节进行详细的考察，根据水位变化情况对顶板和底板的强度进行适当的调整，且注意中板和侧墙的强度变化，从根本上保证结构的安全性及稳固性。当水位持续升高完全淹没顶板时，顶板横向外力和竖向外流不断增大，侧墙和两柱的轴力都会有所增加，全部结构构件的弯矩也普遍提高。中板相对独立、变形较小且受力恒定，所以地下水位对中板的弯矩和剪应力的变化影响不明显。
3.4对施工过程产生的影响
3.4.1施工场地布置
地铁项目作为市政工程，实施区域大多为市区，周边用地条件紧张，施工单位通常根据自身实际需要进行施工临建场地布置。根据笔者的经验，存在施工临建场地改变地层环境的案例。如某暗挖区间洞门位置，因地形起伏变化较大，紧邻市政道路，施工单位在未与设计单位沟通的情况下进行临建平场，挖除区间洞门一侧边坡，导致明洞段永久工况下承担偏压荷载。为消除安全隐患，须进行反压回填，造成经济上的浪费。对于施工堆载，设计文件中通常给出基坑周边施工堆载不超过20kPa的要求。但从国内发生基坑垮塌的案例来看，仍有不少因为施工堆载过大造成的。因此，笔者认为设计方应加强施工临建及施工过程中的监督，及时纠正，提前消除安全隐患，节约投资。
3.4.2管线改迁
管线改迁作为地铁项目施工的重要组成部分，工作繁琐，各建设单位通常采用据实结算的方式。根据国内地铁项目建设经验，车站方案受周边用地、征拆等因素影响，车站主体结构与附属结构往往无法达到同步稳定，因此施工单位在实施管线改迁方案之前，应与设计方对接确认管线改迁方案，避免出现不必要的二次改迁，同时亦可规避大型管线改迁对设计造成不可逆的负面影响。
4 总结
地铁的受力结构主要是一种较为复杂的静定结构，在地层环境存在变化的情况下，地铁结构的内力也出现相应的改变，所以为了保证地铁建设时候的整体质量，在对地铁结构进行设计中，需要对实际的施工情况进行结合，采取科学合理的措施，做到具体工作具体分析，找到有效缓解措施，保证地铁可以安全稳定的运行。
参考文献
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