地铁车站明挖法施工对周边建筑物的影响分析

随着城市化进程的加快，地铁已成为缓解城市交通压力、提升城市承载能力的重要交通方式。地铁车站施工作为地铁建设的重要环节，其方式多种多样，其中明挖法因施工简单、成本较低，成为浅埋段车站的首选。然而，明挖施工过程中需大面积开挖地表，易引发地面沉降、支护结构变形及地下水位变化等问题，进而对周边建筑物产生不利影响，甚至引发建筑物开裂、倾斜、稳定性降低等安全隐患。尤其在城市密集区，周边多为老旧建筑，其抗变形能力弱，风险更为突出。本文将围绕明挖法地铁车站施工过程中对周边建筑物的影响展开研究，分析其影响机制、主要风险因素，并探讨合理的控制与预防措施，提升施工安全性与工程质量。

一、明挖法施工技术特点及风险概述

1.1 明挖法施工的基本流程与适用条件

明挖法施工遵循“先支护后开挖”的原则，基本流程为：首先进行施工场地清理与测量放线，随后施作围护结构（如地下连续墙、钻孔灌注桩），再分层分段开挖土方，过程中及时架设支撑体系以维持基坑稳定，最后完成主体结构施工并回填。该方法适用于地质条件良好、地下水位较低、周边环境对施工限制较小的区域，如开阔的城郊地带或新建城区。对于浅层地下工程，如地铁车站、地下停车场等，明挖法因施工工艺简单、工期可控而成为首选方案。然而，当遇到复杂地质（如流沙层、深厚软土）或周边存在密集建筑群时，需对施工方案进行严格论证与优化。

1.2 与周边环境的物理连接关系与风险链条

明挖法施工与周边环境存在紧密的物理连接，其风险链条贯穿施工全程。基坑开挖导致土体应力释放，引发周边地层变形，进而传递至邻近建筑物基础，造成结构沉降、倾斜或开裂；降水作业若控制不当，会改变地下水径流条件，引起区域性水位下降，加剧土体压缩变形；施工振动与机械荷载也可能对周边道路、管线等市政设施产生扰动。此外，围护结构渗漏、支撑体系失稳等施工事故，易诱发基坑坍塌，形成连锁反应，危及周边环境安全。这种风险传递的复杂性要求施工前必须进行详细的环境调查与风险评估。

1.3 明挖法相比其他施工方法的优势与局限

相较于盾构法、顶管法等暗挖技术，明挖法具有显著优势：施工工艺成熟，技术门槛较低，施工设备通用性强，便于组织管理；土方开挖与主体结构施工空间开阔，可采用大型机械作业，能有效缩短工期；工程造价相对可控，材料用量与施工工序直观明确。但明挖法也存在局限性：施工需占用大面积场地，对城市交通、居民生活影响较大；基坑暴露时间长，受天气因素制约明显；在软土地区或周边环境敏感区域，需投入大量资源进行支护与环境保护，导致成本增加。因此，选择施工方法时需综合考虑工程条件与环境约束。

二、明挖法施工对周边建筑物影响的表现形式与成因

2.1 地基沉降与地表位移对建筑结构的影响

明挖法施工引发的地基沉降与地表位移，是威胁周边建筑物安全的主要因素。基坑开挖卸荷导致坑底土体回弹，周边土体向坑内移动，形成沉降槽。建筑物基础位于沉降槽范围内时，会产生不均匀沉降，引起墙体开裂、门窗变形，严重时导致结构倾斜甚至倒塌。多层砌体结构因抗变形能力弱，对沉降尤为敏感；框架结构则易出现梁柱节点破坏。沉降差异超过建筑物允许变形值时，其结构受力状态发生改变，承载能力下降，安全性能显著降低。

2.2 支护结构变形引起的建筑物应力重分布

支护结构变形是造成建筑物应力重分布的直接原因。当围护结构（如排桩、地下连续墙）因土压力、水压力作用发生侧向位移时，会带动周边土体移动，改变建筑物基础的受力边界条件。例如，支护结构向坑内倾斜，会使邻近建筑物基础一侧土体压力减小，另一侧增大，导致基础底面应力分布不均。这种应力重分布会在建筑物内部产生附加弯矩与剪力，当结构抗力不足时，将出现裂缝扩展、构件破坏等现象。

2.3 地下水扰动对基础稳定性的潜在威胁

明挖法施工中的降水与排水作业，易对地下水环境造成扰动，威胁建筑物基础稳定性。基坑降水会形成区域性水位降落漏斗，导致土体有效应力增加，引发压缩变形。对于采用浅基础的建筑物，地基土固结沉降可能导致基础下沉；而深基础建筑物虽受影响相对较小，但水位下降可能改变桩土间的摩阻力分布，降低桩基承载力。

三、周边建筑物保护的控制措施与监测手段

3.1 优化施工流程与支护结构设计

优化施工流程与支护结构设计是预防建筑物损害的关键。施工前通过数值模拟（如有限元分析）优化开挖顺序与支护参数，采用分层分段、对称开挖方式，减少土体暴露时间；合理设置支撑间距与刚度，避免支护结构过度变形。例如，深圳深业上城项目在建设过程中，基坑工程邻近具有历史价值的建筑。施工团队采用有限元分析优化施工方案，采用分层分段、对称开挖方式，每层开挖厚度严格控制在 2.5-3 米，每段长度不超过 15 米，同时配合实时监测反馈。在支护结构设计上，选用刚度大、止水效果好的地下连续墙，并增设预应力锚杆增强支护体系稳定性。最终，邻近历史建筑的最大沉降量控制在 8mm 以内，远低于规范限值 20mm ，既保障了施工进度，又确保了周边历史建筑的安全。

3.2 建立精细化变形监测与预警机制

建立精细化变形监测与预警机制是保障建筑物安全的重要手段。在基坑周边及建筑物关键部位布设高精度监测点，实时监测地表沉降、建筑物倾斜、裂缝发展等数据。采用自动化监测技术（如全站仪自动测量、静力水准系统），实现数据的连续采集与远程传输，提高监测效率与准确性。制定科学的预警指标，当监测数据达到预警阈值时，立即启动应急预案，采取暂停施工、补强支护等措施，将变形控制在安全范围内。通过信息化管理平台整合监测数据，为施工决策提供动态依据，实现风险的主动防控。

3.3 针对性加固与防护技术的应用策略

针对不同类型的建筑物与风险状况，需采用针对性的加固与防护技术。对于既有建筑物，施工前可采用树根桩、注浆加固等方法增强地基承载力；在建筑物与基坑间设置隔离桩、应力释放孔，阻断变形传递路径。施工过程中，对受影响的建筑物进行实时跟踪加固，如采用顶升纠偏、碳纤维布补强等技术修复结构损伤。

4 结语

明挖法在地铁车站建设中的广泛应用对施工提出了更高的安全管理要求。周边建筑物的安全不仅关乎工程本身的顺利推进，更直接影响到城市运行的稳定与居民生活的安全。本文通过对明挖法施工对建筑物影响的系统分析，识别出关键影响因素，并提出有针对性的控制与保护措施。未来，应进一步加强施工全过程的动态监控、风险评估与技术创新，实现地铁工程施工与城市建筑环境的协调发展。同时，推动智能监测技术与信息化管理平台的结合，为城市地下空间开发提供更为坚实的技术支撑。

参考文献

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作者简介：刘应江，男，汉族，1997.7.10 籍贯：四川成都，学历：大学本科，职称：助理工程师，从事工作：土木工程（市政方向）。