城市軌道交通線路與站場第八章

第8章城市軌道交通車站結(jié)構(gòu)及施工城市軌道交通線路與站場設計第8章城市軌道交通車站結(jié)構(gòu)及施工

城市軌道交通線路可能位于地面、地上和地下。當線路位于地面時，軌道結(jié)構(gòu)鋪設于路基之上，與傳統(tǒng)的鐵路基本相同；當線路位于地上時，采用高架結(jié)構(gòu)；當線路位于地下時，采用地下結(jié)構(gòu)。車站結(jié)構(gòu)設計以滿足使用功能為前提，體現(xiàn)車站與區(qū)間結(jié)構(gòu)和諧統(tǒng)一的要求。結(jié)構(gòu)體系的選擇應結(jié)合線路功能以及車站平面布置，達到安全可靠、經(jīng)濟合理、受力明確、傳力簡捷并具有較好整體性的目的不同的結(jié)構(gòu)采用不同的施工方法，本章重點介紹高架車站和地下車站的結(jié)構(gòu)和地下車站的施工方法。8.1高架車站結(jié)構(gòu)

城市軌道交通車站結(jié)構(gòu)設計必須符合安全、適用、經(jīng)濟、美觀、環(huán)保、維護方便等基本原則。高架結(jié)構(gòu)包括站間、區(qū)間和車站高架結(jié)構(gòu)，是永久性城市建筑，結(jié)構(gòu)壽命應按100年進行設計。車站的設計除滿足運營使用要求外，應保證乘客出行過程中的安全、方便、舒適需求，和外部景觀相協(xié)調(diào)、勻稱。高架結(jié)構(gòu)應采用先進的結(jié)構(gòu)形式和施工方法，對上下部結(jié)構(gòu)進行方案比選，選擇最佳結(jié)構(gòu)方案，在安全、適用和經(jīng)濟的前提下，盡可能使橋梁具有優(yōu)美的造型并與城市建筑及環(huán)境相協(xié)調(diào)。由于施工速度快、工藝成熟，運用較多。高架橋墩除保證足夠的強度和穩(wěn)定性外，還應結(jié)合上部結(jié)構(gòu)的造型使上下部結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)一致，與城市景觀相和諧。常用的橋墩形式有倒梯形橋墩、T形橋墩、雙柱式橋墩和Y形橋墩。2．高架車站的上部結(jié)構(gòu)設計

高架車站一般采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、橋梁式結(jié)構(gòu)、框架與橋梁式混合結(jié)構(gòu)。(1)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)適用于用地范圍大，車站體量大的地段，可做成雙層、三層以利于開發(fā)利用。(2)橋梁式結(jié)構(gòu)適用于用地范圍小、客流量小、車站體積小的地段。(3)框架與橋梁式混合結(jié)構(gòu)中，區(qū)間梁與站臺部分的梁板脫開，以防止列車行駛時的振動對車站主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，適用于用地范圍大的地段。8.2地下車站結(jié)構(gòu)8.2.1地下車站結(jié)構(gòu)設計原則

地下車站應根據(jù)車站規(guī)模、運行要求、地面環(huán)境、地質(zhì)、技術(shù)經(jīng)濟指標等條件選用合理的結(jié)構(gòu)形式和施工方法。地下車站的設計應滿足以下一般原則：(1)結(jié)構(gòu)設計應根據(jù)各車站不同的結(jié)構(gòu)類型、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)、荷載特性、環(huán)境影響、施工工藝、建設周期等條件做深入細致的比較和研究。本著安全、可靠、適用、經(jīng)濟的要求，綜合確定車站的結(jié)構(gòu)形式，滿足車站的使用要求。(2)車站結(jié)構(gòu)方案應滿足建筑、限界、機電設備、人防等專業(yè)的技術(shù)要求，并適當考慮施工誤差、測量誤差、結(jié)構(gòu)變形和后期沉降的影響。設計原則

(3)車站結(jié)構(gòu)設計應分別按施工階段和使用階段，根據(jù)承載能力極限狀態(tài)及正常使用極限狀態(tài)的要求，進行承載力、穩(wěn)定、變形、抗浮、抗裂及裂縫寬度等方面的計算和驗算；當采用暗挖法施工時，可按容許應力法進行設計或驗算；某些情況中的設計參數(shù)也可采用工程類比法確定。(4)地下車站普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的最大計算裂縫寬度允許值應根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、使用要求、所處環(huán)境和防水措施確定。(5)車站結(jié)構(gòu)設計應滿足施工、運營、城市規(guī)劃、防火、抗震、人防、防水、防雜散電流等要求。(6)車站主體結(jié)構(gòu)的安全等級為一級，并按設計使用年限為100年的要求進行耐久性設計。(7)車站結(jié)構(gòu)按同時適合平、戰(zhàn)功能要求進行設計。設計原則

(8)車站結(jié)構(gòu)設計應根據(jù)車站周邊不同的環(huán)境條件，確定變形的保護等級。對于施工中的重要階段，需要分階段提出控制變形的具體要求和指標。(9)對處于交通繁忙干道下，施工期間地面交通組織有特殊要求的車站，在結(jié)構(gòu)實施方案中應充分考慮交通疏解的便捷性和可行性。(10)車站與規(guī)劃線網(wǎng)中近期建設的換乘車站，按同步設計、一次實施的原則考慮；作為遠期建設的換乘車站，只需預留接口，以利遠期車站施工時對已建車站結(jié)構(gòu)的變形控制，并盡量減少對已建車站結(jié)構(gòu)的影響。8.2.2地下車站的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造

按照施工方法，地下車站可分為明挖法施工和暗挖法施工。不同的施工方法會形成不同的車站結(jié)構(gòu)。1．明挖法施工的車站結(jié)構(gòu)和構(gòu)造明挖法施工的車站主要采用矩形框架結(jié)構(gòu)或拱形結(jié)構(gòu)。車站結(jié)構(gòu)形式的選擇應在滿足功能要求的前提下，兼顧經(jīng)濟和美觀，力圖與建筑形式相協(xié)調(diào)。(1)矩形框架結(jié)構(gòu)這是明挖車站中采用最多的一種形式，根據(jù)功能要求，可以設計成單層、雙層、單跨、雙跨或多層多跨等形式。側(cè)式車站一般采用雙跨結(jié)構(gòu)；島式車站多采用雙跨或三跨結(jié)構(gòu)。站臺寬度≤10m時站臺區(qū)宜采用雙跨結(jié)構(gòu)，有時也采用單跨結(jié)構(gòu)。在道路狹窄的地段修楚地鐵車站，采用正、下行線重疊的結(jié)構(gòu)。明挖車站結(jié)構(gòu)拱形結(jié)構(gòu)明挖結(jié)構(gòu)和構(gòu)造

明挖車站結(jié)構(gòu)由底板、側(cè)墻及頂板等圍護結(jié)構(gòu)和樓板、梁、柱及內(nèi)墑等內(nèi)部構(gòu)件組合而成。主要用來承受施工和運營期間的內(nèi)、外部荷載，提供列車運行必須的使用空間，同時也是車站建筑造型的有機組成部分。構(gòu)件的形式和尺寸將直接影響車站內(nèi)部的使用空間和管線布置等，所以必須綜合受力、使用、建筑、經(jīng)濟和施工等因素，合理選定。

(2)拱形結(jié)構(gòu)一般用于站臺寬度較窄的單跨單層或單跨雙層車站，可以獲得較好的建筑藝術(shù)效果。例如莫斯科地鐵在拱頂覆土較薄的車站中采用的一種斷面形式。結(jié)構(gòu)呈拱形，墻腳與底板之間采用鉸接，并在其外側(cè)設有與底板整澆的擋墻，用以抵抗剛架的水平推力。明斯克地鐵在10m站臺的車站中，采用了多種形式的單拱車站，頂蓋為變截面的無鉸拱，地下連續(xù)墻直接作為主體的側(cè)墻，變截面的底板與墻體鉸接。上海軌道交通1號線的衡山路車站則采用了拱形車站的變化形式。2．蓋挖法施工的車站結(jié)構(gòu)與構(gòu)造

上海軌道交通1號線常熟路等3座車站是我國首批用逆作法施工的地下車站，地下連續(xù)墻既是基坑的側(cè)壁支護，又是主體結(jié)構(gòu)的側(cè)墻，槽段之間采用十字鋼板接頭防滲抗剪，中間豎向臨時支撐系統(tǒng)采用H鋼立柱和鋼管打入樁基礎(chǔ)。北京地鐵1號線永安里站在我國首次采用樁墻組合結(jié)構(gòu)作為車站永久結(jié)構(gòu)的側(cè)墻。天安門車站邊墻灌注樁和中間立柱均采用條形基礎(chǔ)，不僅較常規(guī)方法縮短了樁長，避免了水下成樁的困難，而且減少了施工占路時間。3．礦山法施工的車站結(jié)構(gòu)

礦山法施工的地下車站，視地層條件、施工方法及其使用要求的不同，可采用單拱式車站、雙拱式車站或三拱式車站，并根據(jù)需要可作成單層或雙層。此類車站的開挖斷面一般為150～250m2，由于斷面較大，開挖方法對洞室穩(wěn)定、地面沉降和支護受力等有重大影響，在第四紀地層中開挖時常需采用輔助施工措施。

8.2.3地下車站的施工方法1．明挖法和蓋挖法施工

淺埋式車站經(jīng)常采用明挖法或蓋挖法施工，明挖法與蓋挖法施工屬于深基坑工程技術(shù)。由于地下車站一般位于建筑物密集的城區(qū)，因此深基坑工程的主要技術(shù)難點茌于對基坑周圍原狀土體的保護，防止地表沉降，減少對既有建筑物的影響（1）明挖法施工LOREMIPSUMDOLORLOREM明挖法

明挖法施工技術(shù)簡單、快速、經(jīng)濟，常被作為首選方案。明挖法施工程序一般可分為四步：圍護結(jié)構(gòu)施工——內(nèi)部土方開挖——工程結(jié)構(gòu)施工——管線恢復及覆土。明挖法施工中圍護結(jié)構(gòu)的選擇，應充分考慮地質(zhì)條件的差異、圍護結(jié)構(gòu)的剛度以及對基坑防水的要求等來確定。圍護結(jié)構(gòu)可分為排樁圍護結(jié)構(gòu)(鋼板樁、挖孔樁、鉆孔樁、水泥土攪拌樁或勁性水泥土攪拌樁(SMW))、地下連續(xù)墻圍護結(jié)構(gòu)、釘墻圍護結(jié)構(gòu)等。當側(cè)壓力比較小、基坑較淺時可以不設支撐，設置支撐還是采用錨桿等措施可根據(jù)當?shù)匾延械氖┕そ?jīng)驗以及具體情況來定。內(nèi)部土方開挖主要是根據(jù)土質(zhì)情況采取分層、分塊，同時考慮一定的空間及時間因素來進行。對地下水位較高的地區(qū)，土方開挖應注意因水土流失引起的支撐不平衡導致的基坑坍塌或因水土流失引起對周圍環(huán)境的不利影響。內(nèi)部結(jié)構(gòu)的施工由下至上分步實施、最后施工防水層和上部覆土。明挖法

明挖順筑法施工工序，可概括性地描述如下；圍護結(jié)構(gòu)施工——內(nèi)井點降水（或基坑底土體加固）——第一層開挖——設置第一層支撐——第n層開挖——設置第n層支撐——最底層開挖——底板混凝土澆筑——最下層支撐拆除——混凝土內(nèi)襯澆筑——自下而上逐步拆支撐——頂板混凝土撓筑明挖法

圍護結(jié)構(gòu)及其支撐體系關(guān)系到明挖法實施的成敗。常見的內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)形式有：現(xiàn)澆混凝土水平面格構(gòu)（或框架）、圓形鋼管、H型鋼等。支撐的總體結(jié)構(gòu)形狀取決于開挖工作面，根據(jù)支撐方向的不同，可將支撐分為對口撐、角撐、斜撐等。在特殊情況下，也有設置成環(huán)形梁的。①鋼管支撐和鋼支撐，適用于基坑寬度不大的車站，基坑寬度一般在22m左右。鋼支撐承載力較大，對控制變形較好，安拆靈活方便，可以倒換重復使用，較為經(jīng)濟。②鋼筋混凝土對稱支撐，適用于基坑寬度不大，施工工期要求不高。該支撐承載力較大，但拆除困難，無法重復使用和回收。

明挖法

③錨桿（索）支撐，適用于基坑寬度較大，難以設置內(nèi)支撐時，應優(yōu)先選用。該支撐系統(tǒng)可為施工提供寬敞的施工環(huán)境，但不宜在淤泥、飽水砂層等地層中使用，對周邊地下空間的利用有影響，造價較高。④土釘墻、噴錨支護、鋼板樁和工字型鋼樁等支護結(jié)構(gòu)，只能作為臨時支護結(jié)構(gòu)，且宜適用于基坑較淺的情況。當內(nèi)支撐跨度較大時，還需在坑內(nèi)設臨時定柱，當臨時立柱構(gòu)造和位置恰當時．以后就將其變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)的永久立柱。(2)蓋挖法施工

明挖車站可以較好的利用地下空間，但明挖法需要較長時間地中斷交通，干擾城市居民生活、正常地商業(yè)、政治文化和社會活動。隨著城市居民生活質(zhì)量的提高，對于環(huán)境保護有了更加嚴格的要求，蓋挖法逐漸成為城市地下車站主要的施工方法。按主體結(jié)構(gòu)的施工順序，蓋挖法可分為蓋挖順作法、蓋挖逆作法、蓋挖半逆作法。其特點都是在完成圍護結(jié)構(gòu)后，須構(gòu)筑