引言：随着城市人口的增长和交通需求的增加，城市交通中的地铁建设在现代城市中扮演着至关重要的角色。地铁车站的建设往往需要进行深基坑施工，而这种施工可能会对周边建筑物产生一定的影响。因此，深基坑施工对周边环境的影响分析探讨，对于规划和实施类似工程具有重要意义。

一、深基坑施工的影响机制

基坑开挖是一项较为复杂的施工过程，在开挖过程中，由于围护结构的存在，使得开挖引起的土体变形受到限制，从而引起周围土体产生变形，地面沉降，而周边建筑物在这一过程中也受到很大的影响。基坑围护结构的变形主要取决于围护结构的变形、周围土体的变形和支撑体系的变形。在深基坑施工过程中，影响周围环境稳定性最重要的因素就是围护结构及支撑系统，其主要包括围护结构变形、坑底隆起和地面沉降等方面。因此，在深基坑施工过程中要特别注意对周围环境稳定性影响较大的几个方面，即：对周围环境稳定性影响最大的支撑系统；坑底隆起；地面沉降；围护结构变形；支撑体系变形等。

1.1基坑底部隆起

基坑底部隆起是基坑在开挖的过程中，支护结构内外土压力差，引起坑内土体向上隆起的过程，在基坑的分层开挖中，每层开挖结束至支护结构施工完成进行下一层开挖前这一段时间内，现状基坑底部高程的变化。因此，在基坑开挖的过程中，对基坑的坑底隆起监测尤为重要，监测结果表明当前的开挖状态是否安全，从而确定是否能开展下一步工作，保证施工的安全顺利进行。基坑开挖等于基坑内地基卸荷，土体中压力减少，产生土体的弹性效应，另外由于坑外土体压力大于坑内，引起向坑内方向挤压的作用，使坑内土体产生回弹、隆起变形，其回弹变形量的大小与地质条件、基坑面积大小、围护结构插入土体的深度、开挖深度以及开挖方式等有关。基坑施工应合理组织开挖施工，较大面积基坑可采用分段开挖、分段浇筑垫层进行施工，以减少基坑暴露时间。对于地铁车站基坑施工主要是采取加大围护结构的插入深度、分层开挖等措施避免坑底隆起。

1.2地面沉降

地面沉降是指由于地下水大量开采和地面施工扰动，导致地表变形，而造成的地表沉降。在深基坑开挖过程中，基坑底部土体由于降水使其渗透性降低，而邻近土体的渗透性又较高，当地下水大量开采时，会导致周围土体产生渗透变形。这部分渗透变形在一定程度上能够抵抗上部荷载对基坑围护结构的扰动，但却会产生较大的地面沉降。此外，当深基坑周边有多个类似基坑的深基坑时，相邻基坑间的相互影响会导致地面沉降更加严重。此外，地面沉降还会影响到地面附近建筑物的稳定性。

1.3围护体系变形

围护体系的变形主要有两个方面，即围护结构的变形和支撑体系的变形。在深基坑开挖过程中，如果土体发生变形，就会造成围护结构产生变形，从而引起地面沉降，就对周围环境产生一定影响。基坑围护发生较大变形，则基坑侧壁的土体就有可能发生较大变形，导致周围环境产生较大沉降，支撑体系也有可能一定程度的弯曲。而当支撑体系弯曲时，对围护体系的影响可能就是体系失稳，对整个基坑的施工安全、周边环境的安全的影响都将是巨大的。

1.4围护结构的影响

围护结构是目前深基坑施工支护必不可少的结构，根据不同的水文地质条件选择不同的围护结构，各围护结构的施工工艺都已经成熟、且都具有较大的刚度、对整个基坑的整体性性能控制都较好，常见的围护结构主要是地下连续墙及围护桩，两者在施工的过程中都能很好的控制变形及沉降，因此被广泛应用于深基坑支护结构中。然而，在基坑开挖过程中，由于地面荷载和土体自身的影响，使得地下连续墙和围护桩在施工的过程中可能出现施工质量存在缺陷的情况，从而对深基坑的整体安全带来一定的隐患，若对基坑产生较大的安全影响就势必会对周边环境带来不安全的不利影响。

1.5地下水的作用

在深基坑开挖过程中，地下水对基坑的影响主要表现：一是地下水引起的土体开挖面的不稳定，破坏了基坑内与基坑外的土压力平衡，从而造成围护结构位移；二是抽水时在水周围形成降水漏斗——使周围建筑物或地下管线产生不均匀沉降，甚至开裂，导致地面沉降。    1.6振动影响

地铁车站深基坑施工过程中，地下挖掘和设备运行会产生振动。振动会对周边建筑物的结构安全和使用舒适度产生影响。

1.7 噪声影响

地铁车站深基坑施工过程中，机械设备的运行和施工作业会产生噪声。噪声对周边建筑物的居民和工作人员的生活和工作环境造成不良影响。

二、影响分析方法

基于有限元软件的影响分析方法可以分为两种，一种是数值分析法，另一种是解析法。数值分析法是以有限元软件为基础，通过计算机模拟的方法进行影响分析；而解析法是以力学理论为基础，通过实验手段来研究分析问题，主要包括实验模拟法和理论模拟法。

由于施工难度较大，往往采用数值计算方法来研究该车站深基坑施工对周边环境影响较大的问题。下面以某地铁车站为例进行有限元模型分析，采用数值分析法进行模拟计算，通过研究分析计算结果得出结论。

在建模中首先确定工程所处的地质条件，并对各项目周围进行测量，然后将测量数据导入到数值模型中进行计算，通过模拟得出基坑开挖对周围环境产生的影响范围、程度等数据。

数值模拟中需要注意的是，在实际计算过程中可以采用一定的简化模型来减少计算量，比如可以将基坑开挖后的土体简化成一个均质、无约束、无限大的弹性体。在这个基础上建立模型后，就可以直接采用有限元软件进行计算。采用有限元软件计算时需要注意的是选择合适的本构模型。在工程中所用到的材料主要是钢筋混凝土，具有较好的弹性模量和强度。因此可以将钢筋混凝土看作是一种理想弹性体。这种弹性体既能抵抗变形又能承受压力。基于这种特点，可以将基坑开挖对周围环境的影响分析建立在一个理想弹性体的基础上进行。

有限元软件采用MIDAS来建立数值模型，其中主要包括单元类型选择、材料属性设置、网格划分以及边界条件设置等内容。通过对地铁车站深基坑工程进行建模计算，并对计算结果进行研究分析，得出以下结论：

（1）在基坑开挖过程中，基坑的变形主要表现为基坑两侧土体变形与围护结构的水平位移；

（2）当围护结构与支撑体系形成体系后，可以有效的抵抗基坑变形，从而保证基坑开挖对周围环境产生的影响；

（3）随着基坑开挖深度增加，基坑变形及地面沉降也随之增大，对周边建构筑物的影响也进一步加大，因此在施工过程中，基坑变形必须控制在设计允许的范围内。

三、基坑围护结构设计及施工

以某地铁车站基坑围护为例，围护结构采用地下连续墙+内支撑的结构体系。设计过程中，重点考虑了围护结构的刚度、变形和内力三个方面的因素，结合周边环境及地质水文条件，并根据相关规范要求对围护结构进行了详细的计算，并对围护结构进行了合理化设计。

围护结构形式采用地下连续墙，墙体厚度为1m，考虑到本工程的场地条件和周边建筑物分布情况，结合基坑开挖深度及水文地质条件，车站基坑设置三道内支撑系统。

支撑系统主要分为两部分，第一道为混凝土支撑，间距9.0m，为保证围护结构的整体性，在地连墙顶部设置一圈混凝土圈梁，同时为保证第一道混凝土支撑与混凝土圈梁要有效连接，支撑与圈梁混凝土要同时浇筑；第二道与第三道支撑为钢支撑，间距均为3.0m，为确保第二道与第三道钢支撑与地连墙的有效连接，在地连墙施工时事先预埋钢板。

基坑开挖时应分层、分段平衡开挖，在支撑达到正常使用前，不得超挖下层土体；同时，在基坑回筑工况的过程中，拆除每道支撑前应确保施工结构的混凝土强度达到设计要求的强度才能进行支撑的拆除。具体车站基坑的施工工序：

第一步:施工准备，围挡施工场地，交通疏解，管线迁改；先施工地下墙，待墙施工完毕后进行降水（井点管可先打），待降水达到设计要求后，开挖并施做圈梁、第一道钢筋砼支撑；

第二步：由上至下分层开挖基坑，开挖至支撑以下0.5米后架设各道支撑；开挖至基坑底面标高以上0.2～0.3m时，采用人工开挖至基坑底，进行基坑底部处理，铺设垫层，施做接地网。

第三步：铺设底板防水层、细石混凝土保护层，浇筑主体结构底板、底纵梁及部分侧墙。

第四步：待底板和侧墙（梁）混凝土强度达到设计强度后，设置泄水孔、拆除井点管，拆除第三道钢管支撑，施做余下边墙防水层,浇筑边墙、中柱及中板（梁）。第五步：待中板混凝土强度达到设计强度后，拆除第二道支撑，铺设边墙防水层，浇筑边墙、柱、顶纵梁和顶板混凝土。

第六步：待顶板混凝土强度达到设计强度后，铺设顶板防水层，基坑回填，回填至第一道钢筋混凝土支撑下方，拆除第一道钢筋混凝土支撑，继续回填，恢复路面交通及原状地面，施工主体内部结构，封闭泄水孔。

为保支撑安装与拆除的安全、顺利进行，在安装与拆除前应做好现场的安全管理工作，包括施工人员的安全防护措施、施工设备和材料的安全管理以及现场操作人员的安全防护措施等。在安装拆除时要注意：第一，在安装与拆除过程中应由专人负责指挥作业人员进行工作；第二，在安装拆除时应严格按照相关规定进行操作；第三，在安装与拆除过程中应注意对地下连续墙、支撑及周边建筑物的保护，不得损伤地下连续墙、支撑及周边建筑物；第四，在安装与拆除过程中要注意对周围环境的保护。

在围护结构与支撑体系设计及施工过程中，重点考虑以下几点：（1）保证支撑与围护结构之间的有效连接；（2）保证围护结构与支撑的稳定性和刚度；（3）保证围护结构与支撑体系的安全性。

四、施工保护措施

4.1基坑底部隆起

若是基坑在施工的过程中发生坑底隆起的现象，则势必会造成基坑周边的土体发生变形，引起基坑周边地面的沉降或开裂，当周边环境条件复杂，周边有破旧的建筑物或对变形敏感的建筑时，势必造成较大或重大的影响。因此，为了减小因基坑隆起对周边环境产生的影响，在设计与施工的过程中要注意以下几点：（1）在设计的过程中要根据水位地质条件，选择合理的围护结构体系，保证围护结构的刚度；（2）在设计的过程中一定要进行坑底隆起的验算，保证围护结构合理的插入深度；（3）在设计坑施工的过程中要尽量减少开挖面暴露时间，及时的进行基坑的封堵；（4）在基坑开挖的过程中，要禁止在基坑周边堆放重载货物和大型器械。

4.2地面沉降

一般情况下，当地面沉降较小时，对周围建筑物造成的影响相对较小；而当地面沉降较大时，对周围建筑物则会产生不同程度的影响。

在深基坑施工过程中，由于土层性质、地下水等因素的变化引起土体变形是难以避免的。因此在深基坑施工过程中应根据实际情况合理选择深基坑开挖方案、施工工艺和控制措施等。同时在深基坑开挖过程中要加强监测工作，及时发现并解决深基坑开挖过程中出现的问题。

4.3围护体系变形

对于围护结构的的变形控制通常在设计的过程中就需要考虑，因此，减小围护体系的变形通常一般是优化基坑支撑体系的结构设计，提高其抗变形能力。可以采用更稳定的支撑系统、增加抗倾覆措施、增加支撑点等方式来提高整体稳定性。对于已经出现变形的支撑体系，可以通过加固加强的方式来修复。可以采用增加钢支撑或增加钢筋混凝土构件等方式来提高支撑体系的整体稳定性。同时，在基坑开挖的过程中，要分层开挖，开挖到对应的标高是，就要及时架设对应的支撑，并及时施加预应力，确保支撑对围护结构的支撑作用，保证基坑的安全，减少基坑的变形。

4.4围护结构的影响

围护结构在施工时，施工单位应在围护结构施工前对地铁车站基坑开挖范围内地下管线、水文地质情况加以核实，根据情况选择合理的施工方案和施工工艺，特别是对成槽较困难的地质条件，应采取合理、安全、必要的措施，如控制泥浆浓度等，确保在成槽和混凝土灌注阶段不致塌孔，保证围护结构的各项指标达到设计及规范要求。若是因围护结构在施工的过程中产生缩颈、塌孔、断桩、夹泥层等现象，必定会降低围护结构的安全性能，因此防止因围护结构质量导致基坑产生安全隐患也是一个重要的课题。同时，施工的过程中要保证围护结构的垂直度，保证围护结构不会侵入到后期地铁车站的主体结构，一般的措施是在围护结构施工时进行一定的外放及在施工时选择合理的施工机械，严格控制施工质量。

4.5地下水措施

对地铁车站的深基坑施工来说，地下水是一个很大的安全隐患，当车站结构的持力层为软弱土层时，若是地下水丰富或者有基坑外的地下水渗进基坑，则就会对基坑内的土体产生重大影响，降低土体的地基承载力，破坏基坑内土体的整体安全性。因此，在基坑施工的过程中，要建立地下水排泄系统，通过设置排水井、排水管道等设施，将基坑内的地下水引导到坑外处理设施或自然水体中。若是当基坑开挖土层中有含水量较大的透水层时，为减小地下水对基坑的影响，一般都采用在基坑开挖之前要采取必要的措施将基坑围成一个闭合的空间，将基坑内与基坑外的地下水分隔开，阻隔基坑外的水渗进基坑内，以保证基坑开挖的安全；若是周边环境简单，没有重要建筑物的环境，亦可采用坑外降水。

4.6振动影响措施

通过数值模拟和计算，预测并评估振动对周边建筑物的影响，包括结构安全和使用舒适度等方面。采取措施减少或控制地下挖掘和设备运行产生的振动源，如合理调整挖掘机械的工作方式和工作参数，降低振动强度。对于振动传递到建筑物的途径，采取隔振措施，如使用隔振材料、加装隔振器等，减少振动对建筑物的传递。对于受振动影响较大的建筑物，进行结构加固，提高其抗振能力。

在施工过程中不断监测振动影响，及时调整上述控制措施，确保振动对周边建筑物的影响在可接受范围内。

4.7噪音影响措施

选择低噪声的机械设备来代替传统的高噪声设备，以减少施工过程中产生的噪音。还可以采取隔音措施，例如在施工现场周围安装隔音墙或隔音围挡，以减少噪声的传播。同时，在施工现场内部设置隔音设施，如噪声屏障、隔音罩等，以阻止噪声向周围建筑物传播。最为重要的是限制施工时间段，避免在夜间或其他敏感时段进行噪声产生较大的作业。这样可以减少对周边建筑物的噪声干扰，保证居民和工作人员的生活和工作环境。

五、结果与讨论

通过对案例的分析，发现地铁车站深基坑施工对周边建筑物的影响主要表现为土体沉降、地下水位下降、振动和噪声等方面。其中，土体沉降和地下水位下降对周边建筑物的地基稳定性产生了一定的影响，而振动和噪声对建筑物的结构和使用功能可能造成一定的破坏。此外，通过对监测数据的分析和实地调查，发现影响程度与施工方式、施工时间和周边建筑物的结构特点等因素有关。

结束语

本研究通过对铁车站深基坑施工对周边建筑物影响的分析探讨，发现深基坑施工对周边建筑物的影响主要体现在土体变形、地下水位变化、振动和噪声等方面。针对这些影响，可以采取一系列的措施，如选择合适的施工方式、控制施工时间、加强监测和预警等，以减少对周边建筑物的影响。这对于类似工程的规划和实施具有重要的指导意义。

参考文献

[1]  戴乐.地铁车站深基坑施工对周边建筑物影响分析探讨[J].建筑工程技术与设计, 2018, 000(003):800.

[2]  刘晓岩.深厚软弱土层地铁车站深基坑施工对既有建筑物影响分析[J].中国建材科技, 2022(003):031.

[3]  庄超.探讨地铁车站深基坑施工中对邻近建筑物的安全保护[J].前卫, 2022(10):3.

[4]  刘晓军王明仕朱亮.地铁车站深基坑施工对邻近建筑物保护的探讨[J].华东科技（综合）, 2020, 000(008):P.1-1.

[5]  郝敬力.地铁车站深基坑开挖对邻近建筑物的影响分析[J].智能城市, 2019, 5(20):2.