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1、城市地铁项目建设对古建筑的影响摘要:为了研究西安地铁二号线工程建设对周围环境产生的影响,并对该工程沿线的古建筑进行保护,通过类比调查和数据分析的方法,分析了西安地铁二号线工程在施工期和营运期对古建筑产生的振动和地基不均匀沉降等影响。结果表明:西安地铁二号线工程建设对地下水的扰动不会影响古建筑的安全;同时,建设产生的振动影响在古建筑的振动允许限值内。为了最大程度地减小西安地铁二号线工程建设对古建筑的影响,提出了合理的古建筑加固方案和工程减振措施。关键词:城市;快速轨道交通;地铁;古建筑;影响0引 言城市快速轨道交通是指城市中有轨的大运量的公共交通运输系统,其
2、中包括地铁、轻轨、市郊铁路、有轨电车及悬浮列车等多种类型。1863年1月10日,英国伦敦建成世界上第1条地铁并开始通车,标志着城市地下轨道交通方式的诞生。100多年以后,轨道交通已经成为一种普遍的城市现代化交通运输系统。目前全世界有100多座城市开通了300多条地铁线路,总长度超过6000km。城市地铁运输系统以其占地少、运量大、速度快、准时、方便、舒适等优点而受到人们的青睐,同时,地铁运行产生的振动也越来越被人们所重视,特别是对古建筑的影响。例如,在捷克,繁忙的公路和地铁线附近某些砖石结构的古教堂因车辆通过时引起振动而产生裂缝,甚至由于裂缝不断扩大而导致
3、建筑物倒塌;巴黎地铁七号线和十三号线对巴士底狱新歌剧院的影响等[1-2]。就此各国专家对城市轨道交通振动产生的原因、污染的规律、传播的途径及控制的方法等进行了研究[3-4]。西安是具有13个历史朝代的著名古都,至今保留下来的古建筑分布较广,因此,西安城市地铁项目建设对古建筑的影响备受关注。西安地铁二号线南北向穿越西安市的主城区,不可避免地穿越国家级文物保护建筑———西安明城墙及钟楼。笔者结合该工程,分析了城市地铁项目建设对古建筑的影响,提出了保护古建筑的方案,实现城市建设与古建筑保护的协调发展。1西安地铁二号线沿线古建筑分布依据《西安地铁二号线工程可行性研
4、究报告》,西安地铁二号线工程涉及两处古建筑,即西安明城墙和钟楼。1.1明城墙西安明城墙建于明洪武三年至十一年(1370~1378年),是在唐长安城的皇城和元代奉元城的基础上扩建而成的。明城墙高12m,底宽16~18m顶宽12~14m。据含光门遗址考古资料,明城墙基础深度距现地表约为3~5m。城外为护城河,护城河宽20~22m,深12~15m。西安明城墙是现今保存最完整的中国古代城垣建筑,也是世界上现存规模最大、最完整的古代军事城堡设施[5]。西安地铁二号线以左、右线距北城门洞外侧和南城门洞内侧水平距离9m处绕行下穿,隧道埋深18m(南门)和24.5m(北门
5、)。明城墙内部为夯土,外部为砖砌,基础为夯筑,内、外层之间为不同材料、不同时期的构筑物,整体结构较松散。1.2钟 楼西安钟楼始建于明洪武十七年(1384年),是一座重檐四角攒尖木结构的建筑,基座为方形,边长35.5m,高8.6m,用青砖白灰砌筑而成,四面正中有高、宽各6m的券洞以连通四街。钟楼分2层,地面至顶高36m,原置唐景云钟。西安地铁二号线在钟楼处采取左、右线分开绕行以隧道方式通过,左、右线距钟楼基座17m,隧道埋深17m。1.3地质状况西安地铁二号线经过古建筑段原地貌为黄土梁洼区,地层为第四系上更新统风积及第四系中更新统风积、冲积层。地下水位埋深8
6、m左右,地下水位附近有薄层软塑层,黄土湿陷性、饱和软黄土是本区的主要工程地质问题。隧道围岩分类为Ⅰ类。2西安地铁二号线对古建筑的影响2.1施工期西安地铁项目建设在施工期间对古建筑的影响,主要来自于隧道及地下车站施工引起的地层水环境扰动和由此引起的基础不均匀沉降[6-8]。在隧道及地下车站施工前,通过地层任一水平截面,上覆地层荷载所形成的总应力与地下水压力、固体骨架的有效应力相平衡。在工程施工建设后,人工降水及水向其中的排泄都能使工程范围内的地下水位降低,致使地下水的压力减小。为了维持其平衡,这部分力将转移到多孔介质骨架上,即增大了有效应力,从而压缩多孔介质
7、,土层将出现固结沉降。由于人工降水引起的地面沉降量在空间上分布不均匀,从而导致天然地基上的建筑物产生不均匀沉降。西安地铁隧道不论以何种方式穿过古建筑基础均要改变古建筑基础的原始受力状态,其中尤以浅埋暗挖法对地层的影响最大。以经济有效的方法顺利通过古建筑是工程施工中面临的主要问题。依据古代造筑的习惯和现有护城河的深度进行分析,西安地铁二号线工程穿越时不会伤及古建筑主体。从平纵位置分析,该工程已经避开了古建筑基础应力扩散范围。西安地铁二号线经过钟楼和明城墙段线位处于潜水含水层系统中,由于该段黄土层深厚,黄土的渗透性差,且采用盾构法施工,不需工程降水,因此,地铁
8、区间隧道施工对地下水位影响较小,同时采用盾尾同步注浆、衬砌回填压浆
