張 波

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030013)

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地鐵車站結(jié)構(gòu)與施工技術(shù)概述

張 波

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030013)

介紹了地鐵車站的結(jié)構(gòu)組成要素，從明挖法、蓋挖法、噴錨暗挖法三方面，闡述了地鐵車站常用的施工方法，并總結(jié)了各種方法的施工要點(diǎn)、適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)，為地鐵車站工程選擇科學(xué)的施工方法提供了依據(jù)。

地鐵車站，明挖法，蓋挖法，噴錨暗挖法

1 地鐵車站的結(jié)構(gòu)組成

地鐵車站主要是由車站主體、出入口及通道、通風(fēng)道及地面通風(fēng)亭三部分組成。其中車站主體包括站臺(tái)、站廳、設(shè)備用房和生活用房。主體部分是地鐵列車在線路上的停運(yùn)點(diǎn)，它是乘客集散候車換乘的唯一場(chǎng)所，也是辦公設(shè)備檢修的重要出入口，所以其重要性不言而喻。一個(gè)車站通常設(shè)置不同的出入口，每個(gè)出入口和通道都是連接室內(nèi)外的重要組成部分，出入口和通道的設(shè)置需要結(jié)合車站所處的地理位置，一般設(shè)在地面十字路口或繁華的商業(yè)區(qū)。所以對(duì)于車站主體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工，不同的方法存在不同的適用性，合理的方法不但可以節(jié)省資金，還能給當(dāng)?shù)厝嗣竦某鲂邪踩峁?qiáng)有力的保證。

2 地鐵車站施工方法

地鐵車站屬于地下建筑，和普通民用建筑的施工方式不同，為了方便施工和周圍環(huán)境交通的使用，一般分為三種：明挖法、蓋挖法和噴錨暗挖法。

2.1 明挖法

顧名思義，這種方法與普通民用建筑建造流程相同，先對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行大開挖，挖至設(shè)計(jì)底標(biāo)高進(jìn)行地基處理，然后按照先下后上、先外圍護(hù)后內(nèi)部的順序進(jìn)行施工。對(duì)于基礎(chǔ)及側(cè)墻施工，如果遇到地下水位偏高，一定要進(jìn)行降水防水施工。對(duì)于地下車站部分，防水防裂是尤為重要的事項(xiàng)。豎向支撐部位及側(cè)墻施工完畢后，盡可能快的進(jìn)行場(chǎng)地回填和原有路面的恢復(fù)工作，因?yàn)榈罔F車站往往都處于交通關(guān)鍵部位，因?yàn)槭┕ひ鸬牡缆纷钄嗪蛽矶乱彩巧鐣?huì)矛盾的突顯處。該施工方法具備諸多優(yōu)點(diǎn)，譬如：工期短、作業(yè)面大、造價(jià)低等方面。也是比較安全的一種方式，所以在周圍環(huán)境允許的情況下，盡量采用明挖法施工。

明挖法也有短板，就是基坑的開挖決定基礎(chǔ)施工的便捷性，而基坑開口的大小往往由周圍建筑環(huán)境和地下土質(zhì)情況決定。對(duì)于較開闊的場(chǎng)地，比如城市新區(qū)或近郊處，由于人口密度尚不大，對(duì)于全路段的封閉施工可行，而且周邊建筑較少，非常適合大開挖，由于基坑很深，往往采用階梯放坡式開挖，基坑基本不需要支護(hù)保護(hù)，這種基坑施工工期短，施工質(zhì)量容易保證。相反，對(duì)一些老城區(qū)的交通緊張建筑密集地區(qū)，如若進(jìn)行明挖法施工，由于場(chǎng)地限制的因素，不可能滿足大開挖放坡的要求，往往需要進(jìn)行基坑支護(hù)工作，對(duì)于地下工程，基坑支護(hù)方案的選擇就尤為重要。往往采用擋土墻或地下連續(xù)墻等方式進(jìn)行支護(hù)。所以這些場(chǎng)地首先進(jìn)行的是地質(zhì)勘探，確定安全可行的支護(hù)方案，堅(jiān)決執(zhí)行先支護(hù)后開挖，早挖早回填的原則。對(duì)于基坑雨季施工的因素也要考慮。

車站主體結(jié)構(gòu)通常采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，根據(jù)使用要求和場(chǎng)地限制，常用的有單層單跨或者雙層雙跨或多層多跨。對(duì)于普通停車站，常常采用側(cè)式車站，這種車站一般為雙跨單層結(jié)構(gòu)或雙跨雙層結(jié)構(gòu)，島式車站多采用雙跨或多跨。對(duì)于中轉(zhuǎn)換乘車站或大型建筑下設(shè)車站，多采用上下線重疊結(jié)構(gòu)及多層車站，便于節(jié)約地下部分，方便施工。對(duì)于常規(guī)地鐵站，一般框架柱距為8 m左右，特殊荷載時(shí)可采用型鋼混凝土或勁性高強(qiáng)混凝土。結(jié)構(gòu)主體和普通民用建筑相同，都是由基礎(chǔ)底板+側(cè)墻+頂板+梁柱支撐系統(tǒng)組成，只是有別于普通民建的是，在層高和設(shè)備線路鋪設(shè)上要考慮梁板結(jié)構(gòu)的形式，往往采用密肋梁或井字梁來增加層高，畢竟地下施工多100 mm的層高造價(jià)就是大幅的增加。底板根據(jù)功能的需要，往往要做成厚板結(jié)構(gòu)，方便管道的鋪設(shè)。在地下車站結(jié)構(gòu)中，由柱和側(cè)墻來承擔(dān)豎向荷載，其中側(cè)墻常采用地下連續(xù)墻或者鉆孔樁護(hù)壁，既實(shí)現(xiàn)了基坑支護(hù)，又充當(dāng)了外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，一舉多得。車站基礎(chǔ)常采用灌注樁+承臺(tái)的方式，一是受力穩(wěn)定，二是方便施工，減小開挖深度。對(duì)于基礎(chǔ)下土質(zhì)堅(jiān)硬的情況，若直接到達(dá)無水巖石層，可只設(shè)置構(gòu)造配置的墊層即可，不必設(shè)置受力基礎(chǔ)底板。車站混凝土柱的形式往往采用矩形或圓形，主要是方便使用和裝修。對(duì)于降水問題也要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)周邊情況具體分析，若降水過多，會(huì)導(dǎo)致周圍建筑基礎(chǔ)下沉，嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)安全隱患，所以地下連續(xù)墻就是常用的封堵支護(hù)手段，尤其對(duì)待飽和軟土地基和流砂地層尤為有效。

明挖結(jié)構(gòu)還有一種采用拱形結(jié)構(gòu)，它適用于跨度較小的單跨單層建筑，結(jié)構(gòu)中拱形頂板和側(cè)墻固結(jié)，側(cè)墻與底板鉸接，此結(jié)構(gòu)使頂板和側(cè)墻共同抵抗水平推力，故也是一種很好的受力狀態(tài)。但由于拱形頂板施工難度大，而且受跨度影響很大，所以只對(duì)一些小的站點(diǎn)考慮。

2.2 蓋挖法

顧名思義，先蓋后挖，也屬于明挖施工，只是工序不同。工序上分為順作法、逆作法和半逆作三種。逆作法尤為常用。施工順序是先施工車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)主體樁，再將車站蓋板與支撐體系連接，按照自上而下的順序，依次完成土方開挖和邊墻、中柱的施工，最后是基礎(chǔ)底板的施工。整體結(jié)構(gòu)依靠頂板中板的剛度來實(shí)現(xiàn)對(duì)基坑的有效側(cè)向支撐，施工安全。優(yōu)點(diǎn)是不必先大開挖再施工，便于保護(hù)周圍環(huán)境和建筑，施工噪聲低，縮短交通管制時(shí)間，不受季節(jié)影響，回填量小、基坑穩(wěn)定變形小；缺點(diǎn)是施工縫難處理，施工難度大費(fèi)用高。所以這種施工方式也就常常適用于車站處于繁華鬧市，不允許大開挖且對(duì)地基變形要求比較高的情況。

蓋挖法與明挖法所采用的結(jié)構(gòu)形式基本相同，都是普通的框架結(jié)構(gòu)，只不過蓋挖法的側(cè)向圍護(hù)支撐系統(tǒng)主要是側(cè)墻，而且也是先施工的部分，所以就存在臨時(shí)墻與永久墻、臨時(shí)柱與永久柱的結(jié)合轉(zhuǎn)化問題。一般情況多采用雙層側(cè)墻，外層側(cè)墻起到圍護(hù)作用，內(nèi)層側(cè)墻起到受力作用，兩層側(cè)墻組成疊合結(jié)構(gòu)，確保了結(jié)構(gòu)體系的安全。結(jié)構(gòu)中部支撐體系由臨時(shí)立柱和基礎(chǔ)組成，帶逆作法施工到立柱階段，往往施工永久柱結(jié)合臨時(shí)柱，共同承擔(dān)豎向荷載。

2.3 噴錨法

噴錨法屬于暗挖的一種施工工藝，也叫礦山法。它主要的適用條件就是對(duì)于車站結(jié)構(gòu)設(shè)置較淺或地面建筑較多的形式，常歸類為淺埋暗挖和新奧法。這種施工法是不允許帶水作用，因?yàn)槿绻叵滤?，?huì)導(dǎo)致開挖受到威脅，嚴(yán)重的發(fā)生塌方。常說的十八字原則就是“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”，也是行業(yè)施工準(zhǔn)則。

在結(jié)構(gòu)形式上，它主要采用拱形結(jié)構(gòu)，有單拱、雙拱、三拱，隨著明挖法的普及，三拱結(jié)構(gòu)形式已經(jīng)慢慢淘汰，現(xiàn)在主要的就是單拱和雙拱。一般是單層建筑，也可建兩層。

3 結(jié)語

通過對(duì)常用的三種施工方式介紹，我們大致可以分析得出每種施工工藝的適用范圍。每種工藝都存在自身的特點(diǎn)，同時(shí)也存在弊端，只有我們不斷探究，結(jié)合運(yùn)用，才能更好地把地鐵車站建設(shè)付之于實(shí)踐。

[1] ISBN 7—112—04879—6 TU·4356(10358)，城市汽車停車庫設(shè)計(jì)手冊(cè)[S].

[2] JTG D60—2004，公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].

[3] ISBN 978—7—111—49204—7，市政公用工程管理與實(shí)務(wù) 輔導(dǎo)系列用書[Z].

On subway station structures and construction technology

Zhang Bo

(ShanxiAcademyofBuildingDesign,Taiyuan030013,China)

The paper introduces the structural components of subway stations, illustrates the common construction methods for the subway stations from the open excavation, cover excavation method, and spray anchor underground excavation method, and sums up the construction points, applied scopes, advantages and disadvantages of these methods, so as to provide some reference for the scientific construction methods for the subway station projects.

subway station, open excavation method, cover excavation method, spray anchor underground excavation method

1009-6825(2016)27-0034-02

2016-07-15

張 波(1979- )，男，碩士，工程師

U231.4

A