城市地下空间工程施工对周边环境影响的监测与控制

摘要：城市地下空间工程施工会对周边环境产生多方面影响，需有效监测与控制。阐述施工对周边环境如地面沉降、建筑物结构、地下管线等的影响，介绍监测方法与技术，探讨控制措施，以保障周边环境安全稳定，实现地下工程建设与周边环境的协调发展。

关键词：城市地下空间工程;周边环境影响;监测;控制

引言：随着城市发展，地下空间工程建设增多。施工过程中对周边环境的影响不可忽视，可能引发地面塌陷、建筑物损坏等问题。研究其监测与控制方法，对保障工程顺利进行、维护周边环境安全意义重大，本文就此展开探讨。

1.城市地下空间工程施工对周边环境的影响

地下空间工程获得发展的重要原因就在于当前城市化发展急需更多的空间，城市内部的土地资源有限，急剧增加的人口对土地的需求量进一步提升，如果没有足够的土地满足大众的需求，就会带来一系列的社会问题，影响大众的生活质量。例如在地铁建设中，隧道的掘进会使周围土体产生位移，进而影响到地面建筑物的基础稳定性。在软土地层中，这种影响可能更为明显，因为软土的承载能力相对较低，容易在施工扰动下发生变形。从地下水位角度而言，施工过程中的降水、排水作业会改变地下水位的分布。当大量抽取地下水时，会形成地下水漏斗，引起周边区域地下水位下降。这不仅会影响到附近浅基础建筑物的稳定性，还可能导致地表植被因缺水而生长不良甚至死亡。对于依赖地下水的湿地或小型水体，地下水位的下降也可能使其干涸，破坏生态平衡。

2.周边环境影响的监测方法

2.1传统监测技术

传统监测技术在城市地下空间工程周边环境影响监测中有着重要的地位。水准仪测量是一种常见的传统监测手段，主要用于测量地面的沉降情况。通过在施工影响区域周围设置多个水准点，定期使用水准仪测量各点的高程变化，从而获取地面沉降的相关数据。这种方法操作相对简单，成本较低，在许多小型地下工程或者早期地下工程施工监测中得到广泛应用。全站仪测量也是传统监测技术中的重要组成部分。它可以测量目标点的三维坐标，用于监测建筑物、地表等的位移情况。在地下空间工程施工周边环境监测中，将全站仪架设在稳定的控制点上，对施工影响范围内的特征点进行定期测量，对比不同时期的坐标数据，就可以得到这些点的位移信息。全站仪的测量精度较高，可以满足一般工程对位移监测的要求。钢尺测量则常用于近距离的变形监测，例如对建筑物裂缝宽度的测量。在施工前，先在建筑物的裂缝两侧粘贴标记，然后使用钢尺定期测量标记之间的距离，以此来确定裂缝的变化情况。虽然钢尺测量的精度相对有限，但对于一些对精度要求不是特别高的裂缝监测场景，仍然是一种实用的方法。

2.2现代监测技术

现代监测技术为城市地下空间工程周边环境影响监测提供了更高效、更精确的手段。其中，基于全球定位系统（GPS）的监测技术得到了广泛应用。GPS通过接收卫星信号，可以实现对监测点的高精度定位。在地下空间工程周边环境监测中，在地面或建筑物上安装GPS接收机，能够实时获取监测点的三维坐标及其变化情况。这种技术不受通视条件的限制，可同时对多个分散的监测点进行监测，大大提高了监测效率。光纤传感器技术也是一种先进的现代监测技术。光纤传感器具有灵敏度高、抗电磁干扰能力强等优点。在地下空间工程周边环境监测中，将光纤传感器埋入土体或粘贴在结构物表面，可以实时监测土体的应变、温度变化以及结构物的变形情况。

2.3监测数据的处理与分析

监测数据的处理与分析是城市地下空间工程周边环境影响监测的关键环节。首先，对于采集到的监测数据，需要进行数据清洗，去除其中的异常值和错误数据。异常值可能是由于测量仪器的故障、外界干扰等因素引起的，这些数据如果不加以处理，会对后续的分析结果产生严重影响。在数据清洗完成后，要对数据进行整理和分类。例如，将不同监测点、不同监测项目的数据分别归类，以便于进行针对性的分析。对于沉降监测数据，可以按照监测点的位置、不同施工阶段等进行分类。然后，采用合适的数据分析方法对数据进行分析。常用的数据分析方法包括统计分析方法和数值模拟分析方法。统计分析方法可以计算出监测数据的均值、标准差、变异系数等统计参数，从而了解监测数据的总体特征。例如，通过计算地面沉降数据的均值和标准差，可以评估施工区域地面沉降的平均水平和离散程度。

3.周边环境影响的控制措施

3.1施工工艺优化

施工工艺优化是控制城市地下空间工程对周边环境影响的重要措施之一。在地下工程施工中，选择合适的开挖方法至关重要。例如，对于地层条件较为复杂的区域，可以采用分层分段开挖的方法。这种方法可以减少一次性开挖对土体的扰动，使土体应力逐步释放，从而降低地层沉降的风险。在地铁隧道施工中，采用盾构法时，优化盾构机的掘进参数也能够有效控制对周边环境的影响。通过合理调整盾构机的推进速度、刀盘转速、土仓压力等参数，可以使盾构机在掘进过程中更好地适应地层条件，减少对周围土体的挤压和扰动。

3.2加固与保护措施

加固与保护措施对于保障城市地下空间工程周边环境的稳定具有重要意义。对于周边的建筑物，可以采用基础加固的方法。如果建筑物的基础为浅基础且受到施工影响较大，可以采用注浆加固的方式。通过在基础底部注入水泥浆等加固材料，提高基础的承载能力和稳定性。对于深基础建筑物，可以采用增加桩基础的方法，如在原桩基础周围补打桩，以增强建筑物抵抗变形的能力。对于地下管线的保护，首先要进行详细的管线探测和调查，确定管线的具体位置、类型、走向等信息。在施工过程中，采用隔离保护措施，如设置隔离桩或钢板桩，将施工区域与管线隔离开来，防止施工过程中的土体位移对管线造成破坏。

3.3应急预案制定

应急预案制定是应对城市地下空间工程施工过程中突发环境影响事件的重要保障。在应急预案中，首先要明确应急组织机构及其职责。应急组织机构应包括指挥决策层、应急救援队伍、后勤保障部门等。指挥决策层负责应急事件的总体指挥和决策，应急救援队伍负责实施具体的救援和抢险任务，后勤保障部门负责提供应急物资、设备等保障。针对可能出现的不同类型的环境影响事件，应急预案要制定相应的应急措施。例如，当出现地层突然塌陷时，应急救援队伍应立即组织对塌陷区域进行封闭，疏散周边人员，同时调用机械设备对塌陷区域进行填充和加固，防止塌陷范围进一步扩大。如果发生地下管线破裂事件，应迅速切断相关的能源供应或信号传输，组织专业人员进行抢修，同时对受影响的区域进行安全评估，确定是否需要对周边居民进行疏散。

结束语：城市地下空间工程施工对周边环境影响的监测与控制是复杂且重要的工作。通过合理监测与有效控制，能降低施工对周边环境的不利影响，确保工程建设与周边环境和谐共生，为城市可持续发展提供有力保障。

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