地铁站主体结构设计及其技术要点

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地铁站主体结构设计及其技术要点 【摘要】地铁建设是打造新城市最核心的工程，其重要性可以说超过了任何一项在建的重点工程。一栋大楼、一座公园的建设对城市来说很容易，什么时候建都可以，但是地铁不一样，地铁建设不仅工程浩大，而且还关系到能否把握住机遇的问题，地铁建设的机遇不是什么时候都有的，而且地铁审批等前期工作的耗时长，国内其城市都一样对建设地铁异常兴奋，因此如果一旦错过了地铁建设机遇期或者比别人慢了一步，那么发展水平恐怕就会被别人甩得越来越远，因为建设地铁不仅单单是解决交通方面的问题，更重要的是关系整个城市的发展战略问题，所以从这个方面来说把握住了地铁建设的重大机遇就等于掌握住了未来发展的主动权。 【关键词】地铁工程；施工计划；施工问题；施工计划 　　1、工程背景 　　某地铁站工程位于繁华区，该地区市政道路密集，车流量大。该地铁站结构为长条形，属东西走向，结构形式为地下两层钢筋混凝上箱型框架结构，车站全长184.3m，标准断面宽21.6m，基坑深约18.7m，西端盾构井处宽23.5m，基坑深约18.9m，主体结构覆土厚度为3m～4.85m，并于东西端各布置一个风道。基坑围护结构根据地质与场地条件采用大直径钻孔灌注桩支护方案。 　　2、拱盖法施工建设地铁站 6

1　　该地域属于沿海丘陵地带，主城区以水流冲击地貌为主，该地铁站建设区域内地质情况复杂且多变。经相关专家和地铁工程技术人员针对当地特殊地况进行研究，结合以往建设经验，创造并成功应用了“拱盖法”新工法，解决了地铁站建设场地地层上软下硬的难题。 　　在主体基坑开挖前，先在施工断面顶端和底部开挖好两个施工导洞，在导洞之间按架设相应的钢管柱，将两个钢筋拱顶架设在钢管柱和两侧围护结构立壁上，再在钢筋拱顶上浇筑混凝土，形成拱盖结构。拱盖结构达到设计强度后，可往下逐层进行土方开挖及架设横撑，直至设计的底标高，即进行相应的基坑暗挖施工。基坑开挖完成后，再依序进行主体结构、附属结构及防水措施。待地铁站主体工程完成后，及时拆除临时路面系统上的拱盖结构，人工回填土方并恢复路面交通的使用。 　　3、结构评估与分析设计 　　3.1地铁站施工的地质特点 　　该地铁站工程所处场地附近为市政道路和高层建筑，施工场地范围内自上而下依次分布的土层为人工填土层（层厚平均为1.32m）、淤泥质软土层（层厚平均为3.64m）、泥质砂岩残积土层（层厚平均为2.83m）、全风化泥质砂岩（层厚平均为3.50m）、强风化泥质砂岩（层厚平均为6.69m），微风化泥质砂岩（层厚平均为3.97m）。场地地下水丰富，稳定水位一般位于地表以下1.3m～2.5m。 　　4、钢筋结构设计方案 6

2　　对地铁站这类大跨度、天面大面积结构，采用科学的施工技术工艺来提高混凝土的抗裂能力：在混凝土浇灌中除加入合适的外加剂降低水化热、流动性外，还特别在九层和天面结构混凝土中掺入抗裂纤维（聚丙烯纤维），使混凝土的抗弯强度、塑性收缩、抗渗性、抗冻性、抗冲击性、抗腐蚀性等均有明显提高。同时对薄壁结构部分（板、墙、梁等）增配构造钢筋，使构造筋起到温度筋的作用（一般用直径及小间距布置，Ф6@100-150），提高抗裂性能。 　　在结构顶板部位，考虑顶板结构（以及顶纵梁）直接承受上层覆土，地面超载以及水压的多重作用，且由结构自重产生的内力也相对较大，故按《地铁设计规范》（GB50157-2003）进行配筋设计，即采用允许应力法进行构件内力计算，并进行构件挠度、裂缝宽度等验算。 　　对于侧墙、中板及底板部位，由于地铁站主体结构中柱其轴力直接传至底板，每根中柱底部轴向力达到近2000kN，对底板产生很大的冲切力；而地铁列车荷载在这些部位产生的内力所占比例相对较小，且属于结构间接作用。故侧墙、中板及底板部位构件均按国家标准《混凝土结构设计规范》（GBJ10-2002）进行配筋，可使配筋量减少约15%。 　　5、地铁施工技术要领 　　5.1钢筋混凝土结合防裂工程 6

3　　钢筋混凝土结构裂缝问题，是工程建设中有一定普通性的技术题。钢筋混凝土结构的破坏和建筑物的倒塌、渗漏等，都是从结构裂缝的扩展开始引发的。大量的混凝土工程实践证明，结构裂缝是不可避免的。因为混凝土是由多种材料组成的一种混合体，且又是一种脆性材料，在温度、压力和外力的作用下，都有出现裂缝的可能。特别在地处南方，高温天气多，暴雨频繁，而许多项目都是规模大、施工期较短、又是超长、大跨度结构，要求使用商品混凝土采用泵送形式浇灌，如何对裂缝进行分析、预防和及时理，就显得非常必要。由于地铁站主体结构为长条形，还应在场地方向结合建筑功能要求对应设置变形缝，以防止由于结构不均匀沉降以及收缩、徐变不均匀引起混凝土结构开裂。同时，在混凝土集料中掺人适量的膨胀剂、减水剂和粉煤灰等，也可在一定程度上减少混凝土自身的收缩裂缝。在主体结构迎土面适当增加纵向钢筋的用量，优先选用直径较细的钢筋，在不影响混凝土浇筑施工的前提下，使构件的纵向钢筋尽量排列紧密，可有效控制环向裂缝。 　　5.2地铁站防水设计的重要性 　　地铁车站与区间隧道属人员密集、机电设备较多的场所，防水设防等级较高，如车站要求达到1级防水标准，区间隧道要求达到2级防水标准。为此，防水材料要与地铁工程的结构形式、各类施工法（包括明挖顺作、盖挖顺作、盖挖逆作、矿山法、盾构法等多种工法及多类基坑开挖技术）相适应。目前，随着轨道交通建设在全国各大城市空前快速与全面地展开，相关防水技术获得了长足的进步，但是，也暴露了不少问题与不足.地铁站结构的防水原则是以结构自防水为主，刚柔结合，多道防线，综合治理。其具体防水设计措施如下： 　　1）结构自防水设计：在混凝土中掺入UEA膨胀剂，可有效增强大体积混凝土补偿收缩性能，其抗渗性能也要比同等强度等级的普通混凝土提高2～3倍，这是地铁站大体积混凝土结构最重要的一道防水措施。混凝土浇筑施工时，混凝土集料振捣要充分，确保混凝土结构充分密实，浇筑完成后应按设计及规范要求进行科学合理的养护； 　　2）结构外防水设计：沿主体结构底板、两侧边墙、顶板施作数道软性防水层。在铺设第一道防水层之前，应对结构基面作充分的清洁处理，防水薄膜应铺设平整，确保防水效果； 6

4　　3）变形缝防水设计：在结构变形缝断面中部应预埋不锈钢止水带，同时在变形缝外侧采用2～3层适当厚度（多采用1.0mm～1.2mm厚）的橡胶片和两层改性沥青卷材进行外包密封。 　　6、地铁站结构分段分层施工 　　地铁站主体结构施工应按照纵向分段、竖向分层的方法进行混凝土浇筑施工。纵向每分段长度不宜超过30m，结合出入口及内部楼梯设置，整个地铁站结构共计分为6个区段，竖向分为底板、结构边墙及中板、顶板三层进行浇筑施工。结构施工缝设置按以下原则进行： 　　纵向结构施工缝应设于跨间纵梁弯矩，剪力最小的位置，通常位于跨距的1/4-1/3位置。纵向施工缝位置的设置，应充分考虑与上下楼梯口、电梯井口预留孔洞及两侧墙上的出入口通道及电力、通信电缆管线通道等部位尽量错开。待主体结构施工完毕后，应在路面进行分区围挡，拆除钢筋混凝土拱盖板及钢管柱，进行主体结构修补施工。分层回填土并碾压密实，做好路面基层及面层结构施工，恢复路面交通正常运行。 　　7、结论 　　地铁是一座城市的经济化硬件建设工程是要求施工方必须谨慎的一项工程。是推动城市发展的一项重要动力，因此地铁工程受到政府部门的一致关注，也是为了方便市民出行，减小、降低城市交通压力的方法，也减轻了城市环境污染问题，减少了出行交通性燃油污染。 　　参考文献： 　　[1]GB50157-2003.地铁设计规范[S]. 6

5　　[2]施仲衡，张弥，王新杰.地下铁道设计与施工[M].西安：陕西科学技术出版社，1997.6