浅议明挖法在地铁车站结构设计中应用

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1、浅议明挖法在地铁车站结构设计中应用摘要：当今社会发展，对于常用的地铁结构形式、围护结构进行总结。结合地铁结构设计中存在难题：地铁结构计算问题、地铁结构耐久性问题、地铁结构变形缝设置问题等。做出分析进行探讨。关键词：结构模式；耐久性；变形缝中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：1、前言随着当今交通业的快速发展，地铁工程已成为城市处理交通难题的选择。在地铁工程中，明挖法在地铁车站施工中所占比例相对而言也比较大。地铁车站结构有其自身的结构特殊性，例如：墙板结构尺寸较厚、顶板覆土较厚、结构设计受线路、通风、给排水等多项专业的影响。因为周边环境的多样性、岩土地层

2、的复杂性、施工技术的变化性以及设计理论的局限性，促使地铁结构设计人员在设计中会遇到问题或不完善的地方，做出分析。2、地铁车站的结构形式地铁车站由于使用功能的要求大多设计成横向2～4跨、纵向为多跨的长条结构，结构总长度为170～220m，总宽度为20～30m，沿高度方向一般分2～36层，结构内部只设纵梁不设横梁，其结构形式可定义为箱型框架结构。为了不影响城市地下管网的设置，基坑深度一般为15～20m。由于要抵抗水土压力、车辆荷载及特殊荷载，结构的顶板、底板和边墙都较厚（一般为0.6～1.0m），顶梁和底梁的截面高度也很大（一般为1.6～2.2m），中板由于要承

3、受较大的设备荷载、人群荷载及装修荷载，其厚度也比一般的楼板厚许多（一般为0.3～0.5m），这就形成一座有巨大刚度的地下长条型结构。3、围护结构的设计3.1围护结构形式（1）单一墙是指围护结构直接作为主体结构的侧墙，不另做参与结构受力的内衬墙，多采用现浇地下连续墙结构形式，且槽段之间的接头需作特殊处理。一般顺筑法施工时可采用柔性防水接头；逆筑法施工时采用能传递竖向剪力的刚性防水接头或整体接头。（2）叠合墙是指围护结构作为主体结构侧墙的一部分，与内衬墙组合成为叠合式结构，通过结构和施工措施，来保证结合面剪力传递，叠合后可把二者视为整体墙。此种形式的围护结构也多

4、采用地下连续墙。6（3）复合墙指围护作为主体结构侧墙的一部分，与内衬墙组成复合式结构，墙面之间不能传递剪力和弯矩，只传递法向压力。围护结构可采用地下连续墙、钻孔灌注桩或人工挖孔桩等。在含水地层中，灌注桩的外侧一般须设止水帷幕，因此施工阶段的水压力由围护墙承受。在长期的使用阶段需考虑止水帷幕失效和地下水绕流等因素，水压力作用在内衬墙上。3.2复合墙式围护结构复合墙结构形式在设计和已完成的车站中占绝大多数。在复合墙结构中，设计时一般考虑土压力由围护结构承担，而水压力由主体结构侧墙承担。必要时在围护结构与车站顶板相交处设置抗浮压顶梁，参与车站结构抗浮。但在实际的设

5、计及施工过程中，复合墙结构形式的围护结构往往被认为是临时结构，其质量问题很容易被忽视。笔者认为，复合墙结构地铁车站应将围护结构作为永久结构设计，并考虑耐久性设计的相关要求。施工时如果发生一定范围的侵限，为保障基坑安全性不应对围护结构凿除太多，应在部分凿除连续墙的基础上，对内衬墙配筋进行加强并对暴漏在外的钢筋实施保护措施；若能征得限界及供电、轨道专业同意，利用部分内净空来增加墙厚或增设墙的腋角，而不能一凿了之。4结构计算4.1计算方法设计理论结构计算方法其实是力学模型的建立，主要涉及空间假定与平面假定，板单元、梁单元以及梁与板作为共同体的受力等，下面几种计算方

6、法都有其一定合理性，但又有其局限性。6（1）横断面计算法。沿车站纵向截取单位长度的横断面结构，将墙、板假设成单位长度的梁单元，将框架柱按刚度或面积换算成单位长度的厚度，底板与地基间采用弹性假设，用竖向基床系数与底板单元长度的积作为地基弹簧刚度，用荷载——结构模型按有限元法进行内力计算，根据不同的荷载组合得到结构的内力包络图。对于纵梁，则是根据通常的板梁柱传力方式，由板传给梁（或根据断面计算得到的单位长度支撑点的支点反力反算梁的荷载），形成梁的荷载，柱作为梁的支点，根据多跨连续梁结构进行梁的内力计算。此种方法是目前采用最多也是最简化的一种计算方法。（2）空间梁

7、系计算方法。取空间结构，将板、墙划分成较密的网格，用密集的梁单元代替这些板和墙，并与实际的梁、柱结构组成梁单元体系，荷载作用于节点上，用有限元法对整体结构体系进行内力计算分析。（3）空间板系计算法。按照空间体系将结构进行网格划分，将板、墙、梁和柱按照各自的结构尺寸，采用4节点或8节点等参元划分成板单元，用有限元法进行结构内力分析计算。（4）空间梁板系计算法。按照空间体系将结构进行网格划分，将板、墙按照各自的厚度，采用4节点或8节点等参元划分成板单元，而梁、柱依然采用梁单元框架体系，用混合元结构进行结构内力计算分析。64.2计算方法分析车站结构断面图（单位mm

8、）5地铁耐久性问题根据《地铁设计规范》（GB5015