明挖法地铁车站结构设计探讨

周建

摘要：城市化进程的加快使得地铁项目的数量逐渐增多，规模不断扩大。地铁的稳定运行不仅关系着政府声誉，更是与成千上万人民群众的人身财产安全息息相关，因此地铁建设的每个环节都至关重要。明挖法作为地铁车站结构设计的首选方式，现阶段的应用范围十分广泛。本文从明挖法地铁车站结构设计原则、选型、注意事项着手，对明挖法地铁车站结构设计进行探讨。

关键词：明挖法；地铁车站结构设计；优化设计；耐久性

中图分类号：U231.4 文献标识码：A 文章编号：1674-3024（2017）05-30-02

前言

现阶段的地铁车站结构设计中，明挖法的应用最为广泛。由于该种施工方法具有方式简单、成本低、安全系数高等优点，在地铁项目施工中的地位不容撼动。采用明挖法对地铁车站结构设计时需要在确保地铁结构安全的前提下进行，才能保障经济效益、工程进度、人身安全等。因此，对明挖法地铁车站结构设计进行探讨具有重要的现实意义。优秀、合规的地铁车站结构设计能够在保证结构稳固、预算合理的情况下给具体施工带来巨大的便利。但是在使用明挖法的实际工作中，仍然存在一些问题.例如管线的迁移、修改等存在难度等，干扰了设计人员的思维，阻碍了实际工作的进行。

1明挖法地铁车站结构设计原则

在利用明挖法进行地铁车站结构设计时，要遵循以下原则：对地铁车站结构进行设计时，应当将结构型式、施工方式、具体荷载等作为考虑依据：在确定地铁车站结构的净空尺寸时，需要将地铁建筑界限、施工工艺等作为依据，并且将施工中可能产生的误差、测量中不可避免的误差、结构长期使用导致变形、后期发生沉降等实际因素考虑在内：设计地铁车站结构时要将地铁车站建筑物、设备设施的安装、来往车辆的运营、采用的施工工艺、环保要求等考虑在内，保证车站的结构设计与总体协调：在对地铁车站机构进行设计时要将对周围环境产生的影响、主要建筑物发生沉降或者倾斜、地下管线发生沉降等考虑在内：针对不同的结构类型需要使用与实际情况相符合的设计规范与配套体系对设计中有关数据进行计算：结构计算使用的模型需要与实际的工程状况相符合，并且将结构与地层的互相作用、支护结构作用等考虑在内。

2明挖法地铁车站结构设计中的选型

2.1主体结构选型

在对主体结构进行选型时要将安全施工、成本合理、方便施工等作为原则规范，对多种方案进行筛选，对其中存在的利弊进行分析，最终进行综合评定。明挖法地铁车站结构设计一般利用现浇钢筋混凝土箱型框架结构。在实际的工作中，需要明确建筑物的布置与站台的宽度，通常的设置标准为：当站台的宽度设置为8米时，地铁车站的标准断面则将无柱单跨箱型作为结构：当站台的宽度设置为10米时，地铁车站的标准断面则将单柱双跨箱型作为结构：当站台的宽度为12米或者14米时，地铁车站的标准断面则将双柱三跨箱型作为机构。

2.2围护结构选型

经过长期的实践研究证明，明挖法地鐵车站结构设计的成本控制与围护结构具有紧密的联系，因此合适的围护结构对于保证经济性十分重要（如图1所示）。我国现阶段的地铁车站中使用的围护类型十分繁杂.在明挖法地铁车站结构设计中，要将工程施工现场实际的地质环境、工程建设目标等各种影响因素考虑在内。要注意围护结构需要具有很强的操作性并具有很强的环境适应能力。在确定基坑保护等级时需要严格要求水平位移、地表沉降，充分发挥施工经验与设备设施的作用，保证成本可控、施工安全与质量可靠。若要求基坑具有很高的保护等级，采用的围护结构需要具有较大的刚度与很强的止水能力。

2.3围护结构与主体结构结合

2.3.1临时墙结构

围护结构作为地铁施工中的作用是临时性的，所以没有必要围护结构在长期中的作用进行考量。当围护结构采用柱列式并与主体结构的距离不远时，需要依靠主体结构中各层板的对其的支撑作用。临时墙结构一般采用的围护结构形式为：重力式挡墙、土钉墙、SMW工法桩等，防水方式为全包式。

2.3.2单一墙结构

围护结构一般发挥着主体结构外墙的作用，通过构造措施能够紧密连接围护结构与主体结构中的水平构件。这种结构体系构成不复杂，并且不用制作外墙来承担受力，也可以充分发挥内部与外部钢筋的作用，在合适的条件下还能减少施工用材料的用量，例如商砼与钢筋等。但是该种结构的节点构造复杂，需要给接驳钢筋预留出一定的位置，并且需要将防水因素考虑在内，例如对节点处重点进行防水处理。由于该结构的耐久性在实际中还未确定，所以目前的应用还很少。有关部门在对应用该结构时需要注意的事项也有着比较严格的规定。

2.3.3叠合墙结构

在使用单一墙结构的基础上，围护结构内侧再加一层砼内墙。围护结构与内衬墙之间具有足够的连接钢筋，能够保证整体结构的稳定性。叠合墙结构体系具有较大的刚度，较之单一墙结构具有良好的防渗性能，但是也存在一些缺点，例如需要新混凝土与老混凝土之间的连接十分紧密等。另外，新、老混凝土之间的连接很容易受到干燥收缩的影响，从而产生应力，致使内墙出现裂缝。当使用这种结构时，围护结构的防水方式为半包型。

2.3.4复合墙结构

该种结构方式在现阶段已经完工的地铁车站工程中占据主要地位。在该结构的设计中，主要使用维护结构来承担土压力，使用主体结构来承担水压力。为了发挥在车站结构抗浮中的作用，需要在维护结构、地铁车站的顶板交接出设置抗浮压顶梁。但是在使用该结构的实际情况中，通常将复合墙结构作为临时用，影响施工质量。该结构作为围护结构，需要考虑到实际的耐久性。在实际施工中，为保证基坑的稳定，要将一部分连续墙结构拆除，对内衬墙进行强化，维护环境恶劣的围护结构。

3明挖法地铁车站结构设计中需要注意的问题

3.1明挖法地铁车站围护结构设计中需要注意的问题

3.1.1根据施工现场情况进行基坑支护型式的选择

在设计支护方案时，需要综合考虑基坑的周围环境、工程位置下方土质、设备设施、施工季节等。如果实际情况允许，排水方式尽量选择在基坑外进行，能够显著降低水土侧向产生的压力。当采用桩作为支护时，需要降低标高，利用放坡、喷锚等方式对桩顶土体进行防护。例如，两层的地铁车站通常将埋深设置为1 6米，桩插入深度为6米，若将桩顶的标准高度降低3米，桩长改造成19米，能够大大减少工程量。

3.1.2对围护结构与主体结构进行综合考虑

在对主体结构中地下连续墙的基坑进行计算时，要将刚度因素考虑在内，这种设计能够促进环境与资源的可持续发展，因此在设计时需要给予重视。在地下墙结构设计中承担土压力与水压力的对象需要特别考虑，一般为围护结构与主体结构侧墙。作为主体结构一部分的灌注桩，在地铁车站施工时只作为强度计算的依据，在初步设计时需要可做适当降低。

3.1.3围护桩配筋

现阶段配筋时一般利用在圆形的截面周围配置合适数量的钢筋，围护桩的正负弯矩大小通常存在差异，同一配筋会引起资源的浪费。因此，为改善这种情况，需要按照相关规范中的公式合理进行。

3.2明挖法地鐵车站主体结构设计中需要注意的问题

3.2.1设计细节

在计算覆土不深的地铁车站结构时，将地下一层的侧墙、顶板、中板作纯弯处理：计算板与侧墙的配筋时，需要将支座位置的腋角进行考虑：盾构井底板、侧墙支座等位置剪力较大，需要配置剪力承受能力强的钢筋，例如封闭钢筋。

3.2.2针对主体结构计算采用合适的方法

现阶段应用较多的计算方式为二维断面计算方式，具有简便、准确的特点，但是也具有一定的缺点：不能分析中板、顶板开大孔的应力：计算时没有将板面外刚度考虑在内，导致板内力值偏小，梁的内力值偏大，导致埋深过大，资源浪费。

3.2.3将地下水考虑在内

目前国家关于地铁车站设计的规范与要求中都规定需要进行抗浮稳定的验算，并且在计算时还需要将地下水工况考虑在内。

4结语

地铁车站结构设计涉及到各方面内容，容易受到多种因素的干扰，因此需要采取科学、合理的方式尽量保证设计的可实施性与经济性。为充分发挥明挖法的重要作用，需要重视选型工作，保证各种参数的准确，才能保证地铁车站工程的施工顺利进行。

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现代物业杂志社

2020-05-06