關于明挖法地鐵車站結構設計研究

張強+魏旭鵬

摘 要：隨著國家經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市中的各類建筑越來越多，用地量越來越大，這就給城市地鐵建設帶來了更加嚴峻的挑戰(zhàn)。在進行地鐵車站施工的時，明挖法是一種比較常用的施工方法，但是由于地鐵施工周邊環(huán)境的復雜性，也會給明挖法帶來一定的困難。本文就明挖法的設計原則以及在地鐵施工中的應用進行簡述，希望能夠更好的推動地鐵行業(yè)的發(fā)展。

關鍵詞：地鐵車站；結構設計；明挖法；原則

由于城市化步伐的加快，交通堵塞問題越來越嚴重，而地鐵的建設和發(fā)展則可以很好的緩解這一問題。我國大部分區(qū)域已經(jīng)開始廣泛的建設地鐵，而在建設施工的時候需要對施工環(huán)境、施工土壤的復雜性以及施工技術等問題進行科學合理的處理，因此，加強對明挖法的設計和研究對地鐵的發(fā)展具有重要意義。

一、地鐵車站的結構形式

為了滿足使用的要求，地鐵在結構上普遍采用橫向2至4跨、縱向為多跨的結構形式，垂直方向的高度控制在2層或者3層范圍內(nèi)。地鐵整體結構大致呈長條箱型，頂?shù)装迨芰π问綖閱蜗虬澹虼塑囌窘Y構設計原則上不設橫梁，只設置縱梁。在進行地鐵設計施工的時候，要保證盡量不影響到周邊既有構筑物及地下管網(wǎng)的設置，因此需要對車站埋深及基坑的深度進行準確的把握和控制。

二、明挖法在地鐵車站結構設計中應遵循的原則

（一）避免破壞周邊環(huán)境

由于地鐵一般建設在人口及建筑較為密集的場所，周邊的環(huán)境復雜程度較高，為了更好的方便人們的出行，要在設計的時候制定相應的措施，盡量的減少地鐵施工對周邊環(huán)境的影響，使地鐵和周邊的建筑等都能得到很好的利用。

（二）確保明挖法的可操作性

在進行地鐵設計和施工的時候，要對建筑方的結構要求等進行確認，必須要結合實際情況設計科學合理的地鐵結構類型，綜合參考各方面的數(shù)據(jù)，進行全面的分析，確保設計的地鐵結構滿足建筑要求和使用要求，確保明挖法在地鐵施工中的可操作性。

（三）科學把握支護結構

在進行地鐵結構設計的時候，設計人員可以根據(jù)實際的建設情況，了解地質(zhì)條件及其與地鐵結構之間的影響關系，建立科學的數(shù)學將模型，通過數(shù)學模型對地鐵結構進行真實的反映，從而采取科學的支護手段，提高地鐵結構的穩(wěn)定性和安全性。

三、明挖法地鐵車站結構選型

（一）主體結構選型

在進行地鐵主體結構設計和選擇的時候，要嚴格遵循相應的原則，堅持“安全、便捷、經(jīng)濟”的施工要求，選擇最優(yōu)的設計施工方案。現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱型框架結構是進行明挖法地鐵車站主體結構的重要選擇之一，在具體施工的時候，要嚴格按照相應的規(guī)范標準，控制好站臺的寬度。通常情況下，根據(jù)站臺寬度車站結構選型如下：1、站臺寬度為8米的時候，車站結構做無柱單跨箱型；2、站臺寬度為10米、10.5米、11米的時，車站結構做單柱雙跨箱型；3、站臺寬度為12-15米的時，車站結構做雙柱三跨箱型。

（二）圍護結構選型

1、復合墻結構。復合墻是指圍護作為主體結構側墻的一部分，與內(nèi)襯墻組成復合式結構，墻面之間不能傳遞剪力和彎矩，只傳遞法向壓力。圍護結構可采用地下連續(xù)墻、鉆孔灌注樁或人工挖孔樁等。在含水地層中，灌注樁的外側一般須設止水帷幕，因此施工階段的水壓力由圍護墻承受。在長期的使用階段需考慮止水帷幕失效和地下水繞流等因素，水壓力作用在內(nèi)襯墻上。

2、疊合墻結構。疊合墻是指圍護結構作為主體結構側墻的一部分，與內(nèi)襯墻組合成為疊合式結構，通過結構和施工措施，來保證結合面剪力傳遞，疊合后可把二者視為整體墻。此種形式的圍護結構也多采用地下連續(xù)墻。

3、單一墻結構。單一墻是指圍護結構直接作為主體結構的側墻，不另做參與結構受力的內(nèi)襯墻，多采用現(xiàn)澆地下連續(xù)墻結構形式，且槽段之間的接頭需作特殊處理。一般順筑法施工時可采用柔性防水接頭；逆筑法施工時采用能傳遞豎向剪力的剛性防水接頭或整體接頭。

四、明挖法地鐵車站主體結構設計應注意的問題

（一）結構設計應注意的細節(jié)問題

1、板開洞應注意的細節(jié)：中板開洞較大時應加強該處側墻抗彎、抗剪能力及該處樓板配筋，單柱結構扶梯孔洞盡量對稱設置，避免產(chǎn)生過大扭矩；對集中荷載較大的情況，分布鋼筋的截面面積應適當增加；2、其它細節(jié)：對于覆土較淺的車站結構計算，地下1層側墻、頂板及中板按純彎構件計算；地下2層、3層側墻、底板和3層以上車站中板屬小偏壓構件，應按壓彎構件進行配筋計算，按純彎構件驗算，以保證構件的安全。

（二）對于主體結構應選擇合理的計算

二維斷面計算由于其簡便性使其成為目前應用最廣泛的地鐵車站結構計算方法，但是其缺陷也比較明顯，計算結果較三維大的多，經(jīng)濟效果較差。對于地鐵車站結構來說，梁與板的高度相比一般在2：1左右，梁要作為板的近似不動支座，其相對剛度是不夠的，車站結構的實際受力特征是介于無梁樓蓋及傳統(tǒng)的肋梁樓蓋之間，板會直接傳遞部分荷載給豎向構件。因此建議采用三維計算作為地鐵車站結構的主要計算方法，以便能設計出既經(jīng)濟又安全的地鐵車站。

五、結語

隨著地鐵的應用程度不斷加大，通過進行更加科學合理的設計有助于實現(xiàn)地鐵的價值。明挖法的應用可以很好的推動地鐵行業(yè)的發(fā)展，因此要在建設中堅持科學把握支護結構、確保明挖法的可操作性、避免破壞周邊環(huán)境等原則，做好地鐵車站結構選型工作，對結構設計和結構主體選擇中的相關問題進行科學的處理，提高地鐵結構的穩(wěn)定性、安全性和可靠性。

參考文獻：

[1]夏天.關于明挖法地鐵車站結構設計研究[J].建材與裝飾，2016，

14：274-275.