地层环境变化对地铁结构设计的影响
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摘 要：对地铁进行建设的过程中，其工期相对比较长，难度较大，在进行建设的时候，存在着建设质量不达标的情况，这些情况的存在会直接影响到地铁的建设质量，并且也会出现不可挽回的措施，大家都知道，地铁建设主要是在地下进行建设的，地层环境的变化会对地铁结构带来一定的影响，对于地铁的结构设计带来直接影响。所以为了避免这个情况的出现，在对地铁进行建设的过程中，需要对地层环境可能会出现的变化作出详细考虑，保证其地铁结构设计的合理性。
关键词：地层环境;地铁结构;设计;影响;分析
在最近的几年来，我国的城市化建设时候交通运输规模也出现了比较大的变化，特别是地下空间进行建设的过程中，已经是越来越多的城市提高了地铁的建设，因为地铁项目对外污染比较小，同时运载能力比较强，已经受到了人们广泛的关注，通过多年经验的积累，现如今我国地铁建设的整体水平已经得到了相应的提高，但是不可避免的会存在一些问题，比如地层环境变化会对地铁结构带来影响，导致地铁的建设出现失误，严重的情况下甚至会威胁到人们的生命安全，因此对于地层环境变化的问题必须要引起足够的重视，通过采取有效的措施避免对地铁结构设计带来影响，促进我国地铁建设的整体水平得到提高。
1 影响
1.1 由于地下工程带来的影响
对于地铁工程的建设而言，由于工程建设是在地下进行的，因此将会受到地层环境变化带来的影响，并且地铁地下施工的时候，一个较为重要的过程便是对土层进行持续卸载，在此过程中，地下的土层应力场也是随之进行变化的，所以在地下工程进行施工的时候，主要是将土层平衡环境进行打破重建。为了能够有效的研究地铁建设的时候对地铁结构设计开挖所带来的影响，可以架设地铁结构底板下四米左右位置有一条隧道经过，其中隧道的半径为七米，和地铁车站的走向为正交，因为隧道的存在会导致地铁地基基床系数出现降低，就算是采取相應的保护措施，那么也无法抵挡土层的松动以及下降，对于地铁车站产生一定的内力。通过对结构内力进行相关的计算发现，环境经过改编后，地铁结构内力和之前对比并没有较为明显的改变，但是其顶部的轴力出现了减少，底板以及轴力出现了一定的增加，顶板和柱节点位置弯矩增大。通过分析得出，假如在地铁车站下方进行隧道的开挖，那么底板以及柱的轴力增幅度并不是很高，因此需要对其增加底板的强度给予重视。
1.2 由于地面工程带来的影响
一般情况下，地铁在城市进行建设的时候，所处于的位置主要是经济较为发达的地区，所以地铁进行建设的时候也会存在着一些土木工程建设，在施工的时候地铁的地层环境出现改变，对于地铁的地下结构有着直接影响。在地铁的上方施工过程中，地下结构内力必然会出现改变，这种结构内力的变化主要是因为受力不对称所导致的。
因此在地铁施工建设的时候，地铁顶板的左跨以及中板和顶板轴力将会出现增大。因此在铁上方一层存在工程建设的时候，地铁的内力一般会存在较大的变化，所以在设计中要满足地铁受力的基本结构。
2 措施
2.1 站在地下土层角度对问题进行解决
通过站在这个角度上来分析，地铁结构设计时的需要充分考虑土层变化带来的一些影响，同时计算的过程中可以采取多钻孔结构的方式进行计算，在钻孔中选择出一些不利于钻孔的结构选型以及配筋，如果在土层中存在软土，那么要对软土的成分以及数量作出相应的分析，采取有效的措施进行处理。此外也是需要对结构持力层的承载作出科学验算，如果出现承载度无法满足相应的要求，那么要对土层中的土壤作出相应的置换或者是加固处理。
2.2 站在地下水位角度对问题进行解决
一是在对地铁工程的地基进行开挖时候，需要对地下水采取一定程度的止水措施，例如可以在施工中根据地质环境应用搅拌桩或连续墙做好地下水堵截工作，采取降水井的方式对基坑内部进行人工降水，或在基坑的顶部修建防水墙对地表水作出阻挡。二是要对地铁结构的抗浮能力作出合理检验，避免地下水位上升后地铁存在上浮等情况，如果地铁结构中的抗浮性无法满足设计需要，那么需要在设计的时候合理的加入一定程度的抗浮措施，例如修建设置压顶以及压底梁等等。三是要加强对地铁做好防水的设计工作，这样可以避免一些较深区域的地下水深入到地铁车站中。在进行具体施工的时候，应用防水混凝土作为其施工的材料，在地铁外部可以修建相应的全包式防水层，同时在地铁结构中的重点位置也要做到重点防水处理。四是在地铁车站内部中，需要设置一定程度的集水处理装置，这样可以对进入到车站内部的地下水进行有效的处理。
2.3 站在施工和设计角度上对问题进行解决
在地铁进入到了最后的施工阶段中，设计人员要对项目的建设情况作出及时的监督和跟踪，对工程建设的进度进行关注，假如在施工的时候出现了施工和设计出现不符合的情况，或者施工地质和设计情况并不满足，因此要及时的通知施工单位和建设单位进行整改，避免工程建设质量出现问题。
3 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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[2]杨杰.地层环境变化对地铁结构设计的影响分析[J].海峡科技与产业，2016（11）：117-118.
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