◆摘  要：地铁施工工期长、施工难度大，施工中的任何一个环节出现质量问题，都会对工程施工造成无法弥补的损失。由于地铁是一种特殊的地下工程，其地质条件的改变将会对其内部的受力产生影响，从而对其结构的设计产生不利的影响，从而避免这种情况的出现，在设计时应充分考虑到地层环境的变化。本文以此为基础，对不同地层条件下地铁结构的影响进行了详尽的分析，并结合具体情况，从多个方面探讨了减小这些影响的对策。

◆关键词：地层环境;地铁结构;内力

近几年我国城市化进程中，我国的交通运输方式也出现了巨大的变革，特别是在先进的地下空间建设理论与技术支持下，城市轨道交通建设的工程数量不断增加。同时，地铁还具有较低的对外污染、较强的运载能力和较好的空间利用率，深受人们的欢迎。近年来，随着城市轨道交通的不断发展，城市轨道交通的设计与施工已趋于平稳，但仍有许多问题需要解决，如地质条件的改变，会使地铁结构的实际承载力下降，从而导致工程质量的下降，甚至会危及到城市的正常运营。

一、地层环境中地铁结构的设计状况

由于地层环境的复杂性和不确定性是其最重要的特征，它对地铁结构的影响也是复杂多变的，难以预测，需要对可能造成的地质环境变化的各种因素进行全面的认识和分析，并采取相应的预防措施，确保地铁的安全和正常运营。

在进行地铁结构的分析与设计时，首先要对地层环境中的结构进行内力分析，并将其划分为：1、永久荷载。2、可变荷载，它主要由旅客所产生的荷载、地面车辆所产生的荷载、水平土压荷载等组成。在地铁结构设计中，应综合考虑多种不利载荷，以确保地铁结构在承受大载荷时不会发生重大损坏，从而确保其运行后的安全性。

二、地层环境发生变化时地铁结构设计的影响

（一）地下工程的影响

由于地层环境的改变，对地铁隧道的施工有很大的影响，而在隧道施工中，对地基进行连续的卸荷是一个很大的问题，而在这个过程中，土层的应力也会发生变化，所以，隧道施工的进展可以看作是破坏了土层的生态平衡。

为探讨地铁工程施工中地下挖掘对地铁结构设计的影响，本文假定一条隧道穿过地铁结构，其半径为7m，垂直于地铁站的方向，由于隧道的存在，导致车站地基基础的系数降低，即使采取适当的支护措施，也很难阻止土体的持续松动和下沉，从而对车站的内力造成影响。根据计算公式计算了结构的内力，发现在环境变化后，地铁结构的内力变化不大，但上部轴力下降，底板和柱轴力增加，顶板、柱节点和底板的弯矩都增加，而侧壁的上弯矩和下层的弯矩都在减少。根据资料分析，认为地铁车站地下开挖时，基底及立柱的轴力增长幅度较小，而在中部及顶部的交界处，则略有增大，而底板及底板跨则有较大的提高，故在地铁结构设计时，应充分考虑提高楼面的强度与变形。

（二）地面工程的影响

一般来说，由于地铁所处的位置都是在经济、交通等方面较为发达的区域，所以在靠近地铁的地方，往往会出现一些新的项目，这些项目在施工时，会对周围的环境造成一定的影响，这将会对地铁的地下施工环境造成一定的影响。地铁工程建设中，地下结构的内力一定会受到影响，其内力的不均匀性表现出极其复杂的特点。根据多年的施工经验，发现地下工程施工若与地铁站左方相邻，则左跨、中板、顶板的轴力增大，而右跨、中板、顶板的轴力增大，而地铁结构的内弯矩增大。总之，当地铁上部有新建的建筑物时，其内力往往会发生很大的变动，所以在进行结构设计时，要在保证结构的基础上，适当提高每一层的强度，并着重考虑其抗变形性能。

（三）地下水位上升的影响

地下水位的变化也会对结构的受力及承载力产生一定的影响，所以在设计时应注意到地下水位的变化。根据以往的经验，地铁结构会在地下水位升高的同时，基板和中板的弯矩会增大，其承受的轴向作用力也会随之增大，从而能够有效的提高轨道的承载力，以及轨道交通的安全性，有效的避免了地下水位在升高之后对地铁所带来的安全隐患。所以可以看出，地下水位升高对中板的轴向和弯矩没有显著的影响。

三、减少地层环境对地铁结构设计影响的措施

（一）从地下土层角度解决

从地下土壤的观点来看，对地铁进行结构设计的同时，必须要针对于地层的变化能够对地铁结构所造成的影响充分的进行考虑，采取多孔结构的计算，选择出其中最不利于地铁结构的孔来进行加固，若地层中是软土，则需要对其组成以及数量进行计算分析，并采取相应措施。此外，应检查结构的承载力，若不满足要求，应立即更换或加强土体。

（二）从地下水位角度解决

首先，我们要在地铁工程原有的基础上，要对地下水及时的采取适当的止水措施，比如说，利用搅拌桩和地连墙等措施，同时还可以利用降水井对基坑进行人工排水，或者在基坑的顶部设置一个防水墙。

其次，应检查地铁结构的抗浮性能，避免因当地下水水位升高而导致结构上浮;第三，地铁要做好防水设计，避免在地下水位过高时向地铁站渗透。在具体的施工中，可以选用防水混凝土，并在地铁站外侧建造全封闭防水层，并对关键部位、特别节点进行防水设计。在地铁站内应安装适当的集水处理设备，以应对地下水位的突发事件。

（三）施工与设计相结合

最后，在地铁工程进入施工阶段后，要对工程实施全程监控，及时跟踪施工进度。在工程建设中，若发现工程与设计方案不符，或工程地质条件不符合设计要求，应立即向施工单位报告。

四、结语

本文认为，地铁的受力结构是一个比较复杂的静态结构，本文的研究结果表明：随着地层条件的改变，地铁结构的内力也会随之发生变化。今后，为确保地铁建设的质量与安全，必须根据施工现场的实际情况，运用科学、严密的方法，对具体的变化进行详细的分析，并采取相应的减轻措施，使地铁的安全运行得到最大的保障。

参考文献

[1]周博.浅析地层环境变化对地铁结构设计的影响[J].中国新技术新产品，2019（17）：87-88.

[2]王伟.地层环境变化对地铁结构设计的影响浅析[J].建筑工程技术与设计，2019（06）：1169.