城市地铁施工对周边建筑物影响的控制技术研究

引言

地铁作为现代城市解决交通拥堵和提高通行效率的重要方式，在全国范围内迅速推广建设。由于地铁线路多穿越市中心、人口密集区、历史建筑区等敏感区域，施工过程中对周边建筑物的影响问题日益突出。传统施工方式如明挖法、盾构法、暗挖法等在开挖过程中会引起地层扰动、地下水位变化等，从而导致地表及建筑物沉降、倾斜、开裂甚至破坏。因此，如何控制地铁施工对周边建筑物的影响，已成为城市地下工程技术研究中的关键课题之一。近年来，虽然多项控制技术已在工程实践中得到应用，但由于建筑物基础形式、地质条件、施工工艺多样，施工影响控制仍需不断完善和创新。本文将围绕地铁施工对周边建筑物的不利影响机理、关键影响因素及控制技术手段进行深入探讨，并结合实际工程案例进行验证分析，旨在为今后城市地铁施工提供系统化、科学化的控制方案支持。

一、地铁施工对周边建筑物影响的主要机理

城市地铁施工通常涉及大规模地下空间的开挖和结构建设，这种过程对周围地层的扰动不可避免。盾构掘进过程中，前方土体的破坏、盾构机尾部的注浆充填以及同步推进引起的地应力重新分布，都会对邻近建筑物产生应力传递，导致建筑结构变形。明挖施工在开挖过程中，因土体支撑结构刚度不足或施工工艺控制不当，也容易导致地表沉降。特别是在存在软弱土层、饱和粉土、历史建筑群等特殊环境下，微小扰动可能引发不可逆的沉降或结构受损。同时，地下水的扰动和流失亦是一个重要影响因素。施工导致地下水位下降后，会使地基土失去原有饱和状态，从而降低其承载力并诱发沉降。此外，由于施工周期长，施工振动和噪音等也可能在长期作用下导致砖混结构裂缝扩展。综上所述，地铁施工对周边建筑物的影响机制复杂，涉及多学科、多参数的耦合关系，需从全过程、全方位加以系统控制。

二、控制地铁施工影响的预防性技术措施

施工前期的调查研究和方案优化是减少建筑物影响的基础工作。首先应通过详尽的地质勘察和建筑物调查，掌握地层结构、水文条件、建筑物基础类型、已有损伤情况等信息，为后续的施工方案选择与参数设计提供依据。对于重要或敏感建筑物，应优先采用非扰动性较小的施工方法，并在施工路径与工法上进行合理规避。盾构法施工中可通过优化掘进参数（如推进速度、刀盘转速、土压平衡控制等）减少扰动强度。明挖法施工中，合理设置围护结构类型和刚度（如地连墙、SMW 工法桩等）、分层分段开挖顺序等措施同样能有效降低周边地表沉降。对于浅埋隧道和邻近高层建筑地基，还可通过设置超前支护、管棚注浆、帷幕注浆等方式加强地层稳定性。工程可行性阶段的数值模拟分析同样不可或缺，常采用有限元分析对不同施工参数组合下的影响范围进行预测，辅助设计优化。此外，施工人员专业化水平与施工组织管理制度的完善，也直接关系到影响控制的执行效果。

三、监测与预警系统在控制技术中的应用

监测技术是保障施工安全与控制建筑物影响的核心环节。一个完善的监测系统应包括周边建筑物的结构变形监测、地表沉降监测、地下水位监测、支护结构受力监测及盾构姿态实时监控等多个子系统。常见监测手段包括全站仪测量、静力水准仪沉降监测、分布式光纤传感、GNSS 位移监测、倾斜计、裂缝计等。通过监测数据的实时采集与分析，可及时识别异常变化趋势，从而在建筑物出现不可逆变形之前采取应急处置措施。预警机制应与监测系统深度融合，构建数据驱动的自动预警平台，根据设定的安全阈值和变化率判断，自动生成风险提示并指导现场调整施工方案。尤其在复杂施工环境下，如盾构穿越老旧小区、文保单位区域，需建立高密度的监测网络，确保任何微小异常都能被及时捕捉。

四、地铁施工中周边建筑物加固技术的应用研究

对于已知存在安全隐患或可能受影响较大的建筑物，在施工前或施工过程中可视情况采取加固措施，进一步保障结构安全。建筑物加固可分为结构补强与地基处理两个层面。在结构补强方面，常用方法包括外包钢、碳纤维布加固、粘钢加固、注射环氧树脂修补裂缝等。这些方法适用于增强梁柱承载力、修复构件裂缝等。地基处理技术方面，注浆加固是应用最为广泛的一种技术，其通过在建筑物基础周边土体中注入水泥浆、化学浆液等材料，提高地基强度并减少沉降。对于深层地基可采用高压旋喷桩、CFG 桩、水泥土搅拌桩等复合地基技术提高承载力，分散荷载传递，降低施工诱发沉降风险。

五、实际工程案例分析与技术综合评价

在北京某地铁项目中，盾构区间需穿越居民楼基础下方，受影响建筑物为砖混结构四层住宅，建造年代久远，抗震和沉降适应能力较弱。施工单位采用了精细化的盾构参数控制策略，设置超前注浆及同步注浆系统，并在穿越前对建筑物实施基础底部注浆加固。施工期间共布设沉降监测点 30 余个，建立了三维监测数据库进行实时预警管理。结果表明，建筑物最大沉降控制在 5 毫米以内，无结构性损伤。另一个案例中，广州某地铁项目在老城区文保建筑下方采用“冻结法 + 分区开挖”工艺，并在隧道顶板上方设置钢筋混凝土盖板以分担上覆荷载，有效避免了文物损伤。在这些实践中，施工前的科学设计、过程中严格控制与监测、建筑物预先加固相结合，体现了控制技术的综合性与系统

性，也为类似工程提供了宝贵经验。

结论

城市地铁施工过程中，周边建筑物受影响的控制是保障城市运行秩序、公共安全和工程质量的重要目标。本文从施工扰动机制入手，系统分析了施工方式、地质条件及建筑结构对建筑物安全的影响，结合当前主要控制技术手段进行深入探讨，并通过典型工程案例验证其实用性与有效性。研究表明，地铁施工对建筑物的影响可控、可防、可预警，只要在前期调查设计、施工过程控制、监测预警、加固维护等方面做到科学、精准、系统地实施，完全可以将风险控制在可接受范围内。

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