明挖法地铁车站结构设计浅述

张俏

辽宁省交通规划设计院有限责任公司辽宁沈阳110000

摘要：随着国家经济的快速发展，城市中的各类建筑越来越多，用地量越来越大，这就给城市地铁建设带来了更加严峻的挑战。在进行地铁车站施工时，明挖法是一种比较常用的施工方法，但是由于地铁施工周边环境的复杂性，也会给明挖法带来一定的困难。本文就明挖法的设计原则以及在地铁施工中的应用进行简述，希望能够更好的推动地铁行业的发展。

关键词：地铁车站；结构设计；明挖法；原则

1明挖法地铁车站结构设计中的选型

1.1主体结构选型

在对主体结构进行选型时要将安全施工、成本合理、方便施工等作为原则规范，对多种方案进行筛选，对其中存在的利弊进行分析，最终进行综合评定。明挖法地铁车站结构设计一般利用现浇钢筋混凝土箱型框架结构。在实际的工作中，需要明确建筑物的布置与站台的宽度，通常的设置标准为：当站台的宽度设置为8米时，地铁车站的标准断面结构形式为无柱单跨箱型结构）；当站台的宽度设置为10米时，地铁车站的标准断面结构形式为单柱双跨箱型结构）：当站台的宽度为12米或者14米时，地铁车站的标准断面结构形式为双柱三跨箱型结构）。

1.2围护结构选型

经过长期的实践研究证明，明挖法地鐵车站结构设计的成本控制与围护结构具有紧密的联系，因此合适的围护结构对于保证经济性十分重要（如图1所示）。我国现阶段的地铁车站中使用的围护类型十分繁杂.在明挖法地铁车站结构设计中，要将工程施工现场实际的地质环境、工程建设目标等各种影响因素考虑在内。要注意围护结构需要具有很强的操作性并具有很强的环境适应能力。在确定基坑保护等级时需要严格要求水平位移、地表沉降，充分发挥施工经验与设备设施的作用，保证成本可控、施工安全与质量可靠。若要求基坑具有很高的保护等级，采用的围护结构需要具有较大的刚度与很强的止水能力。

1.3围护结构与主体结构结合

1.3.1临时墙结构

围护结构作为地铁施工中的作用是临时性的，所以没有必要围护结构在长期中的作用进行考量。当围护结构采用柱列式并与主体结构的距离不远时，需要依靠主体结构中各层板对其的支撑作用。临时墙结构一般采用的围护结构形式为：重力式挡墙、土钉墙、SMW工法桩等，防水方式为全包式。

1.3.2单一墙结构

围护结构一般发挥着主体结构外墙的作用，通过构造措施能够紧密连接围护结构与主体结构中的水平构件。这种结构体系构成不复杂，（无需依靠外墙受力），也可以充分发挥内部与外部钢筋的作用，，在合适的条件下还能减少施工用材料的用量，例如商砼与钢筋等。但是该种结构的节点构造复杂，需要给接驳钢筋预留出一定的位置，并且需要将防水因素考虑在内，例如对节点处重点进行防水处理。由于该结构的耐久性在实际中还未确定，所以目前的应用还很少。有关部门在对应用该结构时需要注意的事项也有着比较严格的规定。

1.3.3叠合墙结构

在使用单一墙结构的基础上，围护结构内侧再加一层砼内墙。围护结构与内衬墙之间具有足够的连接钢筋，能够保证整体结构的稳定性。叠合墙结构体系具有较大的刚度，较之单一墙结构具有良好的防渗性能，但是也存在一些缺点，例如需要新混凝土与老混凝土之间的连接十分紧密等。另外，新、老混凝土之间的连接很容易受到干燥收缩的影响，从而产生应力，致使内墙出现裂缝。当使用这种结构时，围护结构的防水方式为半包型。

1.3.4复合墙结构

该种结构方式在现阶段已经完工的地铁车站工程中占据主要地位。在该结构的设计中，主要使用围护结构来承担土压力，使用主体结构来承担水压力。为了满足车站结构的抗浮要求），需要在维护结构、地铁车站的顶板交接处设置抗浮压顶梁。但是在使用该结构的实际情况中，通常将复合墙结构作为临时用，影响施工质量。该结构作为围护结构，需要考虑到实际的耐久性。在实际施工中，为保证基坑的稳定，要将一部分连续墙结构拆除，对内衬墙进行强化。

2明挖法地铁车站结构设计中需要注意的问题

2.1明挖法地铁车站围护结构设计中需要注意的问题

2.1.1根据施工现场情况进行基坑支护型式的选择

在设计支护方案时，需要综合考虑基坑的周围环境、工程位置下方土质、设备设施、施工季节等。如果实际情况允许，排水方式尽量选择在基坑外进行，能够显著降低水土侧向压力。当采用桩作为支护时，需要降低标高，利用放坡、喷锚等方式对桩顶土体进行防护。

2.1.2对围护结构与主体结构进行综合考虑

在对主体结构中地下连续墙的基坑进行计算时，要将刚度因素考虑在内，这种设计能够促进环境与资源的可持续发展，因此在设计时需要给予重视。在地下墙结构设计中承担土压力与水压力的对象需要特别考虑，一般为围护结构与主体结构侧墙。作为主体结构一部分的灌注桩，在地铁车站施工时只作为强度计算的依据，在初步设计时根据需要可做适当降低。

2.1.3围护桩配筋

现阶段配筋时一般利用在圆形的截面周围配置合适数量的钢筋，围护桩的正负弯矩大小通常存在差异，同一配筋会引起资源的浪费。因此，为改善这种情况，需要按照相关规范中的公式合理进行配筋计算。

2.2明挖法地鐵车站主体结构设计中需要注意的问题

2.2.1设计细节

在计算覆土不深的地铁车站结构时，将地下一层的侧墙、顶板、中板作纯弯处理：计算板与侧墙的配筋时，需要将支座位置的腋角进行考虑：盾构井底板、侧墙支座等位置剪力较大，需要配置剪力承受能力强的钢筋，例如封闭钢筋。

2.2.2针对主体结构计算采用合适的方法

现阶段应用较多的计算方式为二维断面计算方式，具有简便、准确的特点，但是也具有一定的缺点：不能分析中板、顶板开大孔的应力：计算时没有将板面外刚度考虑在内，导致板内力值偏小，梁的内力值偏大，导致埋深过大，资源浪费。

2.2.3将地下水考虑在内

目前国家关于地铁车站设计的规范与要求中都规定需要进行抗浮稳定的验算，并且在计算时还需要将地下水工况考虑在内。

结束语

随着地铁的应用程度不断加大，通过进行更加科学合理的设计有助于实现地铁的价值。明挖法的应用可以很好的推动地铁行业的发展，因此要在建设中坚持科学把握支护结构、确保明挖法的可操作性、避免破坏周边环境等原则，做好地铁车站结构选型工作，对结构设计和结构主体选择中的相关问题进行科学的处理，提高地铁结构的稳定性、安全性和可靠性。

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