西安地铁4号线建设对大雁塔的影响分析
摘 要: 城市快速轨道交通建设可以有效地减轻城市地面交通压力，改善人居环境． 但地铁建设不可避免地对文物产生一定的影响，主要表现在运营期的振动影响、地铁车站施工和区间隧道施工引起的地面不均匀沉降影响等． 西安市文物资源比较丰富，地铁建设过程中的文物保护备受人们关注． 以西安地铁 4 号线为例，分析 4 号线建设对大雁塔的影响，并提出相应的文物保护措施．
关键词: 地铁; 大雁塔; 文物保护; 振动
城市快速轨道交通建设期和运营期对沿线文物产生的影响是不可忽视的，近年来已有较多学者研究了地铁建设对文物的影响． 贾颖绚，郭猛等( 2009) 对在建的北京地下直径线( 连接北京站与北京西站的大铁路线) 周边的 4 处需保护的古建筑文物( 明城墙、老车站、正阳门和箭楼) 进行列车振动荷裁下的动力影响研究． 结果表明，列车振动引起古建筑结构的动力响应随水平距离和竖向距离改变呈规律变化，地下结构以竖直方向动力响应为主，建筑物超过一定高度后，地上结构以水平方向动力响应为主，且地上结构的动力响应高于地下结构; 直径线与既有线的列车运营对古建筑产生的振动影响，未超过但接近控制标准，不需特殊减振，应采取适当减振达到古建筑文物的保护目标即可［1］． 雷永生( 2010) 分析了西安地铁 2 号线穿越国家级文物———城墙北门、南门及钟楼保护区在施工期以及运营期对古建筑物的影响． 施工期监测数据表明，古建筑物沉降位移比实际预测位移要小，沉降位移均在保护设计范围之内，论证了保护措施有效性和合理性; 并通过有限元模型计算得出，运营期采取浮置板减振轨道和围护桩措施后，箭楼和城楼的最大速度值在允许范围之内［2］． 李克飞，刘维宁等( 2011) 对北京地铁 2 号线和在建直径线( 连接北京站与北京西站的铁路线) 邻近古建筑现场测试，评估其在既有地铁交通和路面交通作用下的振动响应，并研究古建筑结构振动响应的传播规律． 并得出: 交通振动影响下，古建筑基础表面竖向和水平方向振动响应大小基本一致，且古建筑结构以水平方向动力响应为主． 竖向和水平向振动随水平距离衰减明显，在近距离处衰减梯度较大［3］．
西安是世界历史文化名城，悠久的历史文化积淀使西安享有“天然历史博物馆”之誉． 西安在地铁建设中，难以避免经过文物保护单位，地铁建设中的文物保护工作备受人们关注．
大雁塔位于今西安雁塔路南端的慈恩寺内，始建于唐永徽三年，是玄奘贮藏和翻译佛经的地方，属于国家级文物保护单位，是西安市的标志性建筑和著名古迹，是古城西安的象征． 故本文以西安地铁 4号线为例，分析地铁建设对大雁塔的影响并提出保护措施．
1 地铁 4 号线概况
西安地铁 4 号线主方向为南北向，南起航天产业基地，北至草滩． 线路贯穿西安国家民用航天产业基地、曲江新区、雁塔区、碑林区、明城中心区、未央区、经济技术开发区等． 经过的大型客流节点有北客站、大明宫、火车站、大雁塔等． 线路全长约 34． 3 km，设 28 座车站，均为地下站．
大雁塔的重点保护范围为塔及塔基; 一般保护范围为: 大雁塔北至北院墙以北 80 m，东、西、南三面至围墙;建设控制地带为: 以塔向东340 m、西171 m、南390 m、北130 m．
地铁4 号线以地下线形式经过大雁塔建设控制地带．区间埋深约12．5 ～28．5 m，穿越建设控制地带约780 m，线位距离大雁塔塔基( 重点保护区) 最近 164． 7 m，距离大雁塔一般保护区133 m． ( 具体位置关系见图1)
2 地铁 4 号线实施对大雁塔的影响分析
2． 1 施工期影响
( 1) 线路施工对大雁塔影响
根据《西安市城市快速轨道交通建设规划调整文物保护方案》，地铁施工引起的沉降槽宽度为线路中线外侧约 42 m，而区间距离大雁塔的最小水平距离约 164．7 m，地铁区间施工对其基本无影响．
大雁塔附近有 f8 地裂缝分布，工程暗挖施工可能会对文物产生影响，必须采取相关工程措施，确保文物安全．
( 2) 车站施工对地下水环境的影响
大雁塔北站: 大雁塔北站是地铁 4 号线与 3 号线的换乘站( 由北京城建设计院设计，已完成施工图) ，采用明挖法施工． 该站距离大雁塔塔基 518 m( 位置关系见图 1) ，车站埋深 23 m．
本站采用“旋喷桩止水帷幕 + 坑内降水”方式进行基坑防水和降水． 基坑施工须提前进行坑内降水，水位必须降至基坑底下 1 m，土方开挖应严格控制分层开挖厚度，尽快施做挂网喷射砼，架设支撑，严禁超挖，严格禁止涌砂入坑内，如出现漏砂应立即停止开挖，成功堵漏后，才可进行下道工序． 大雁塔站基坑外围采用钻孔灌注桩与止水帷幕相交错的方式排列，其中止水采用φ800 旋喷桩构筑止水帷幕，详见图 2． 类比西安地铁 2号线车站施工降水试验研究结果，施工降水影响半径为 150 ～200 m，且不均匀沉降的沉降范围在 4 mm之内，而此站距大雁塔的距离大于其影响半径，故此站施工降水引起的不均匀沉降对大雁塔影响很小．
大唐芙蓉园站: 该站距离大雁塔塔基1 065 m( 位置关系见图1) ，车站埋深14 m，目前地下潜水位埋深 12 m，需要工程降水． 类比西安地铁 2 号线车站施工降水试验研究结果，施工降水影响半径为 150 ～200 m，且不均匀沉降的沉降范围在 4 mm 之内，此站与大雁塔的距离远大于其影响半径，故此站施工降水引起的不均匀沉降对大雁塔影响很小．
2． 2 运营期影响
( 1) 振动速度
①古建筑允许振动速度
根据本规划沿线古建筑结构特征，参照《古建筑防工业振动技术规范》( GB/T50452 － 2008) ． 确定大雁塔振动速度允许限值见表 1．
②振动速度影响分析
根据《古建筑防工业振动技术规范》( GB/T50452 －2008) 中表 5． 1． 1 所列，四号线振源引起的不同距离处的地面振动速度见表 2．
注: 表中的距离是指振源距古建筑的直线距离
据表 2，地铁运营时距离振源 100 m 时振动速度为 0． 072 mm /s，距离振源 200 m 时振动速度为 0． 056 mm /s． 地铁 4 号线线位距离大雁塔塔基 165 m，故 4 号线运营时对大雁塔的振动影响在 0． 15 mm /s 限值以下．
( 2) 地下水阻隔影响
地铁 4 号线大雁塔 － 大明宫西一带隶属于二级台地，地下水位埋深为 5 ～10 m，地下水位年内变幅在 0． 7 ～1． 3 m 之间，此区域地下水受降水、绿化灌溉、蒸发等综合因素影响，水位变化相对缓慢，水位变差相对较小．
由《西安市城市快速轨道交通建设规划环境影响报告书》地下水专题预测分析可知: 建设规划实施 5 年后大雁塔附近 4 号线线路东侧地下水位雍高幅度为 0 ～ 0． 5 m，其变幅在潜水位多年变幅范围( 1 ～ 3 m) 之内，故线路对地下水阻隔影响较小． 规划实施对大雁塔地下水流场以及地面建筑物不会产生明显影响［4］．
3 文物保护措施及建议
( 1) 考虑到古建筑和文物的重要性，本文建议尽可能使规划线位远离大雁塔或采取严格的轨道减振措施． 在运营期及施工期还应加强对大雁塔振动响应的跟踪监测，如发现问题，应及时采取隔振或建筑加固措施对文物古迹加以保护．
( 2) 线路实施可能引起的地质环境对文物的影响主要与地裂缝有关，距离文物较远的地裂缝一般不会对文物产生大影响，而大的地裂缝活动对建筑物的破坏具有不可抵御性，而大雁塔距离地裂缝较近，必须做好进一步的工程防护措施．
( 3) 考虑到线路实施在施工期和营运期可能会对大雁塔产生潜在影响，建议借鉴在建西安地铁 1、2 号线经过明城墙和钟楼的成功施工经验; 在隧道区间靠大雁塔侧增设隔离桩． 隔离桩位于区间外轮廓2 m，设置范围为所经大雁塔建设控制地带范围及延出两端各 30 m 内; 加强施工期和营运期的振动和沉降监控．工程实施方案必须经过国家文物局许可，以确保古建筑的安全．
4 结语
地铁 4 号线以地下线形式经过大雁塔建设控制地带，本文从地铁运营期产生的振动速度及工程施工期产生的不均匀沉降等方面分析了地铁四号线建设对大雁塔的影响，具体结论如下:
( 1) 区间距离大雁塔的最小水平距离约 164． 7 m，远大于地铁施工引起的沉降槽宽度，地铁区间施工对其基本无影响． 大雁塔附近有 f8 地裂缝分布，必须做好工程防护措施．
( 2) 大雁塔北站采用“旋喷桩止水帷幕 + 坑内降水”方式进行基坑防水和降水． 此站距大雁塔的距离大于其不均匀沉降的影响半径，故此站施工降水引起的不均匀沉降对大雁塔影响很小．
( 3) 通过振动速度影响分析可知，4 号线运营时对大雁塔的振动影响在 0． 15 mm/s 限值以下． 但考虑到古建筑和文物的重要性，建议尽可能使线位远离大雁塔或采取严格的轨道减振措施．
( 4) 据《西安市城市快速轨道交通建设规划环境影响报告书》地下水专题预测分析可知: 4 号线对大雁塔附近地下水阻隔影响较小． 线路实施对大雁塔地下水流场以及地面建筑物不会产生明显影响．
［参 考 文 献］
［1］ 贾颖绚，郭猛． 列车振动荷载对古建筑的动力影响［J］． 北京交通大学学报，2009，33( 1) : 118 －122．
［2］ 雷永生． 西安地铁 2 号线下穿城墙及钟楼保护措施研究［J］． 岩土力学，2010，31( 1) : 223 －228．
［3］ 李克飞，刘维宁． 交通振动对邻近古建筑的动力影响测试分析［J］． 北京交通大学学报，2011，35( 1) : 79 －83．
［4］ 陈爱侠． 西安市城市快速轨道交通建设规划环境影响报告书［R］． 西安: 长安大学，2011: 7 －91．
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