地铁施工期主要环境问题及管理控制

周鹏，宋鹭，杜蕴慧

(环境保护部环境工程评估中心， 北京　100012)



地铁施工期主要环境问题及管理控制

周鹏，宋鹭，杜蕴慧

(环境保护部环境工程评估中心， 北京100012)

摘要：目前，我国地铁建设发展快速，施工期环境影响日益突出，应给予足够重视。一般说来，地铁施工期主要存在振动与噪声影响突出、水文地质环境问题严峻、地下水防护措施不足、施工降水回用率不高、水资源浪费严重等环境问题，建议通过严格控制地铁施工时间、优化隧道掘进施工工艺、推进新技术研究及应用、加强施工降水回用、强化环境监理等手段，减缓其环境影响。

关键词：地铁；施工期；环境问题；控制；管理

截至目前，我国共批准了37个城市的地铁修建项目，我国地铁建设正进入高速发展阶段。地铁在带给人们出行便利的同时，由于其建设周期长、施工工点多，且往往位于人群密集区域，区域环境较为敏感，修建过程中产生的噪声、振动已经成为居民投诉的重点，特别是在多条地铁同时修建的情况下，其叠加环境影响更是不可忽视。地铁施工期的环境污染治理已经到了刻不容缓的地步，需要系统分析其施工期主要环境问题，提出合理可行的控制及管理建议，有效减弱施工期环境影响。

1轨道交通行业发展现状

轨道交通是城市公共交通系统的重要组成部分。相对于其他城市交通，轨道交通的突出特点是便捷、高效、安全、舒适和环保。据计算，同等运能的轨道交通单位能耗只相当于小汽车的11.1%、公交车的50%,可以大幅减少城市废气排放，深受各国青睐。自1863年世界第一条地铁在英国伦敦开通运营以来，特别是进入21世纪后，轨道交通行业发展迅速。截至2012年底，已有57个国家、184座城市开通了轨道交通线路，运营里程超过10 000 km。

我国城市轨道交通建设始于1969年建成的北京地铁1号线。2000年，全国共有北京、上海和广州3座城市6条线路运营，总里程210.5 km。进入21世纪以来，我国城市轨道交通建设速度明显加快，至2013年末，累计有北京、上海、广州、深圳等19个城市建成投运城轨线路87条，运营里程2 539 km，其中地铁2 074 km，占总里程的81.7%。目前已开始建设或规划建设轨道交通的城市有50多个，规划总线路近400条，总里程超过14 000 km。

预计到“十二五”末，我国城市轨道交通的运营总里程将达到3 200 km，按照81.7%的比例计算，地铁运营里程将达到2 614 km。地铁施工周期一般较长，短则2年，长的可达5年。施工期间产生的爆破振动、噪声、地下水资源漏失和地面沉降等问题若处理不当，极易影响居民的正常生活与工作，引发社会矛盾，应给予足够重视。

2地铁施工期主要环境问题

地铁施工期的环境影响因素较多，与其他建设项目相比较，地铁施工主要位于地下，其环境影响主要来源于施工机械噪声振动、爆破开挖、施工降水等活动。因此，地铁施工的主要环境问题集中在噪声和振动扰民、地下水防护措施不足以及地下水回用率不高等。

2.1　振动及噪声影响突出

地铁隧道施工方法主要包括爆破法和非爆破法。其中，由于爆破法技术成熟、施工速度快、投资节省，受到众多施工单位的青睐。然而，爆破法对施工路段的振动和噪声影响较大，容易干扰相关区域内居民的正常工作与休息，严重时甚至危及住房安全，即使是抗震性能较好的框架结构建筑，也可能因爆破过于强烈而导致房屋开裂。例如，在对地铁建设项目进行环境影响技术评估时发现，东北沿海某城市地铁工程爆破未按要求提前告知，爆破时振感强烈，突发噪声影响大，导致老人及心脏承受能力差的人群难以承受；部分线路正上方的平房甚至因振动造成墙体开裂，开裂现象严重的房屋已无法继续入住。2013年1月，因受东莞市2号线施工爆破振动影响，导致相关区域的房屋墙壁和地面都出现了不同程度的裂缝，附近小区居民误以为发生地震。

2.2　地下水防护措施不足

梳理近年来地铁施工中地下水处理不当的案例，主要问题如下：一是地铁施工过量疏排地下水造成地面塌陷等问题。地铁线路大部分位于建筑物林立的城市繁华地区，基坑施工过量疏排地下水，导致地表出现沉降“漏斗”，水流带走大量砂土引起土层缺失，进而造成地面塌陷、道路下沉、房屋开裂。例如，南京地铁1号线中胜站位于河西新区规划中的纬九路南侧，车站为浅埋地下站，总长201 m，采用明挖顺作法施工，基坑开挖深度11.58~13.45 m，降水影响半径可达120 m，形成范围较大的降落漏斗。地面最大沉降达到183.9 mm，引起地面及周边建筑物的不均匀沉降[1]。2013年以来，我国地铁工程塌方事故频发，导致人员伤亡，北京、广州、西安等城市均有报道。二是地铁施工中的化学注浆、废水及机械漏油等污染地下水质。地铁在开挖过程中往往会为增加维护结构强度而注入化学浆液。化学注浆成分十分复杂，一般包括水泥、水玻璃、羧甲基纤维素钠和纯碱等，其碱度较大。特别是当地铁车站或者线路位于饮用水水源保护区时，这些化学浆液可能会通过土壤渗透进入地下水中，污染地下水及与其有水力联系的地表水，进而影响居民饮水。三是沿海城市施工降水不当加剧所在区域的海水入侵问题。大连地铁1号线施工期间，黑石礁站氯离子浓度最高达828 mg/L，远高于施工前的416 mg/L。

2.3　施工降水回用率不高

地铁施工降水量十分可观。长期以来，地铁施工降水的利用少有问津，相关技术研究鲜有报道，许多城市的施工降水利用率甚至为零，浪费了大量宝贵的水资源，与我国本就水资源短缺的严峻形势背道而驰。例如，东北某城市地铁1号线的施工降水预计持续两年，总计约24亿t水需从地下抽出，相当于该市所有湖泊的存水量。除降水回用率不高导致地下水资源浪费严重外，如此大的降水量，其排入市政管网或城市内河会增加排水系统的负荷，对城市水量平衡构成威胁。

3环境影响控制及管理建议

围绕上述主要环境问题，为进一步改善地铁施工影响范围内的居民环境质量，从环境管理角度，建议从以下几个方面着手做好地铁施工的环境控制及管理。

3.1　严控施工时间，优化施工工艺

严格管控地铁施工时间，尤其是环境敏感区段的施工，避免因赶工期而牺牲工程周围居民的环境质量。优化施工辅助竖井的数量和位置，一方面，要加强施工设计方案审查力度，改进施工工艺，采用较为先进的施工方法，减少辅助竖井的数量；另一方面，要合理选择施工辅助竖井的位置，尽量远离噪声敏感建筑。此外，要采用环境影响小的施工工艺，穿越居民区、文教区等环境敏感区时，应尽量采用盾构法、全断面岩石掘进机、悬臂掘进机等非爆破施工法。遇到地质条件较差、必须采取爆破法施工时，首先，应优先采用静态爆破法等无振动、无噪音的新型爆破施工技术。例如，深圳地铁2号线东延线安托山站至侨香站区间，辅助施工竖井采用静态爆破法，在2 500 mm×3 000 mm雨水箱涵附近成功地对中、微风化花岗岩进行了开挖施工[2]。其次，可通过控制炸药量、采取微差爆破法等技术减小爆破影响，禁止为赶工期在环境敏感区域路段采取大剂量爆破施工行为。环评单位可参照《爆破安全规程》(GB 6722)评价爆破振动对建筑物结构振动的影响，并提出装药量的指导性意见。

3.2　研究应用新技术，降低施工风险

一是加大地铁基坑地下水回灌技术、冷冻法等先进技术方法的研究及应用推广。上海轨道交通汉中路枢纽13号线车站基坑采用了地下水回灌技术[3]，将因施工开采抽出的地下承压水回灌到原地层，确保了位于中心城区的汉中路站周边地表水位零降落、地面零沉降。汉中路站地下水抽水、回灌施工持续稳定进行，共回灌地下水1.6万t，占抽水总量的42%，达到沉降防控的设计标准，剩余58%未回灌的地下水则在地铁工程中循环利用，或作为冲刷水用于工地扬尘控制、周边环境清洁等。广州地铁2号线越秀公园站采用冷冻法施工，在基坑外侧形成一道冷冻墙，封堵基坑周围的地下水，防止在施工过程中的水土流失，确保周边建筑物安全[4]。二是在居民区、文教区、重点文物保护单位等环境敏感区施工时，做好基坑支护及基坑围护止水，做到地铁周边地下水位少降落、地面少沉降。三是在地下水资源丰富、含水层厚度较大的区域建立地下水动态监测网，及时跟踪掌握地下水水位、水量的最新情况，特别是对于多条地铁同时施工的情形，掌握各地铁施工降水所引起的叠加影响。四是设置地面沉降变形观测点，制定相应的应急预案，发生较大沉降时及时采取应对措施。五是对于地铁穿越饮用水水源保护区的路段，应优先选用机械施工法，必要时采取冷冻法、钢围堰法等辅助工法，减少施工对地下水的污染风险。

3.3　回用施工降水，保护地下水资源

加强立法工作，建立隧道施工降水控制及回用机制，特别是对于我国西北、华北等水资源紧缺区域，应加大立法层面的顶层设计。隧道施工时按照“以堵为主，限量排放”的原则，进行水质水量监测监控，严格控制地下水降水量；将地铁施工降水回用要求纳入地方政府制定的水资源保护法规，并由地方政府指定监管部门，建立施工降水回用的管理机制；制定操作性强的施工降水回用实施细则，将施工降水回用纳入各市水资源综合规划，各地根据区域用水的实际情况确定合理的施工降水回用要求，明确回用率指标，综合利用水资源；建立和完善施工降水回用设施的运营监管，设立具有健全职能的监管机构，保障回用水质；加大施工降水回用的宣传力度，提高设计方和施工方的环保节能意识。

3.4　强化环境监理，实现全程管理

尽快确立环境监理的法律地位，出台环境监理管理规定，将环境监理纳入工程体系统筹考虑，并提高环境监理准入门槛和监理人员的专业素养；开展施工期环境监理工作，按照环评及批复的要求指导现场施工，加强环境保护措施落实的监督管理，定期向环境保护主管部门报告工程的重要进度节点及环境保护措施落实情况；环境保护主管部门应将施工期噪声和振动控制、施工降水控制和回用情况作为检查和验收的重点；对于施工期发生的环保投诉，环境保护主管部门应及时调查并予以解决；建设单位应联合监理单位分析施工爆破、施工降水控制和回用设施、措施及管理等方面存在的问题，总结分析并提出改善方案。

参考文献(References)：

[1]黄家祥, 张晓春. 城市地铁工程的地下水问题分析[J]. 地下工程, 2007(1): 54- 56.

[2]张振, 郭伟. 静态爆破法在深圳地铁施工中的应用[J]. 现代隧道技术, 2012(2): 110- 113.

[3]上海广联建设发展有限公司. 地铁基坑地下水回灌技术首次运用取得圆满成功[EB/OL]. (2013- 03- 22) [2014- 04- 14]. http://www.shgljs.com/news- 1- 1.aspx?Class_id=406.

[4]李继宏. 冷冻法在广州地铁基坑施工中的应用[J]. 隧道建设, 2002, 22(2): 40- 42.

Major Environmental Problems and Pollution Control

for Subway Construction

ZHOU Peng, SONG Lu, DU Yun-hui

(Appraisal Center for Environment & Engineering, Ministry of Environmental Protection, Beijing 100012, China)

Abstract:At present, with the rapid development of China’s subway construction, the environmental impact during its construction period is increasingly prominent, which should be paid enough attention to. In general, those environmental problems include prominent vibration and noise, severe hydrogeological environment problems, lack of groundwater protection, low recycling rate of construction precipitation, severe waste of water resource etc.. In order to mitigate the environmental impact of the subway construction, the paper raised the following suggestions: the subway construction time should be strictly controlled; the tunneling excavation blasting technology should be optimized; research and application of new technologies should be promoted; reuse of construction precipitation should be strengthened; and environmental supervision should be enhanced.

Key words:subway; construction period; environmental problem; control; management

作者简介：周鹏(1983—)，男，湖北荆州人，工程师，硕士，主要从事环境影响评估工作，E-mail： zhoupeng@acee.org.cn

收稿日期：2014-04-14

中图分类号：X32

文献标识码：A

文章编号：2095-6444(2015)01-0041-03

DOI:10.14068/j.ceia.2015.01.011