城市軌道交通線路與站場第八章

1、 第第8章章 城市軌道交通車站結(jié)構(gòu)及施工城市軌道交通車站結(jié)構(gòu)及施工第第8章章 城市軌道交通車站結(jié)構(gòu)及施工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(dāng)線路位于地面時，軌道結(jié)構(gòu)鋪設(shè)于路基之上，與傳統(tǒng)的鐵路基本相同；當(dāng)線路位于地上時，采用高架結(jié)構(gòu)；當(dāng)線路位于地下時，采用地下結(jié)構(gòu)。 車站結(jié)構(gòu)設(shè)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(yīng)結(jié)合線路功能以及車站平面布置，達(dá)到安全可靠、經(jīng)濟(jì)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)高架車站

2、結(jié)構(gòu) 城市軌道交通車站結(jié)構(gòu)設(shè)計必須符合安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀、環(huán)保、維護(hù)安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀、環(huán)保、維護(hù)方便方便等基本原則。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(yīng)按100年進(jìn)行設(shè)計。車站的設(shè)計除滿足運(yùn)營使用要求外，應(yīng)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(yīng)采用先進(jìn)的結(jié)構(gòu)形式和施工方法，對上下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行方案比選，選擇最佳結(jié)構(gòu)方案，在安全、適用和經(jīng)濟(jì)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(yùn)用較多。高架橋墩除保證足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性外，還應(yīng)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

3、景觀相和諧。常用的橋墩形式有倒梯形橋墩、倒梯形橋墩、T形橋墩、雙柱式橋墩形橋墩、雙柱式橋墩和和Y形橋墩。形橋墩。 2高架車站的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計高架車站的上部結(jié)構(gòu)設(shè)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)地下車站結(jié)構(gòu)8.2.1 地下車站結(jié)構(gòu)設(shè)計原則地下車站結(jié)構(gòu)設(shè)計

4、原則 地下車站應(yīng)根據(jù)車站規(guī)模、運(yùn)行要求、地面環(huán)境、地質(zhì)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)規(guī)模、運(yùn)行要求、地面環(huán)境、地質(zhì)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)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(shè)計應(yīng)滿足以下一般原則： (1)結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)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(shè)周期等條件做深入細(xì)致的比較和研究。本著安全、可靠、適用、經(jīng)濟(jì)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(yīng)滿足建筑、限界、機(jī)電設(shè)備、人防等專業(yè)的技術(shù)要求技術(shù)要求，并適當(dāng)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(shè)計原則設(shè)計原則 (3)車站結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)分別按施工階段和使用階段，根據(jù)承載能

5、力極限狀態(tài)及正常使用極限狀態(tài)的要求，進(jìn)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(dāng)采用暗挖法施工時，可按容許應(yīng)力法進(jìn)行設(shè)計或驗算；某些情況中的設(shè)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(yīng)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(shè)計應(yīng)滿足施工、運(yùn)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(shè)計使用年限為100年年的要求進(jìn)行耐久性設(shè)計。 (7)車站結(jié)構(gòu)按同時適合平、戰(zhàn)功能要求進(jìn)行設(shè)計。設(shè)計原則設(shè)計原則 (8)車站結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)根據(jù)車站周邊不同的環(huán)境條件，確

6、定變形的保護(hù)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(biāo)。 (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(yīng)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(shè)的換乘車站，按同步設(shè)計、一次實施的原則考慮；作為遠(yuǎn)期建設(shè)的換乘車站，只需預(yù)留接口，以利遠(yuǎn)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

7、站主要采用矩形框架結(jié)構(gòu)或拱形結(jié)構(gòu)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(yīng)在滿足功能要求的前提下，兼顧經(jīng)濟(jì)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(shè)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10 m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)明挖車站結(jié)構(gòu)拱形結(jié)構(gòu)拱形結(jié)構(gòu)明挖結(jié)構(gòu)和構(gòu)造明挖結(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(hù)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(yùn)

8、營期間的內(nèi)、外部荷載，提供列車運(yùn)行必須的使用空間，同時也是車站建筑造型的有機(jī)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(jì)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(shè)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10 m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

9、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(hù)，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

10、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150250m，由于斷面較大，開挖方法對洞室穩(wěn)定、地面沉降和支護(hù)受力等有重大影響，在第四紀(jì)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地下車站的施工方法 1明挖法和蓋挖法施工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(hù)，防止地表沉降，減少對既有建筑物的影響（1）明挖法施工）明挖法施工LOREM IPSUM DOLOR LOREM 明挖法明挖法 明

11、挖法施工技術(shù)簡單、快速、經(jīng)濟(jì)，常被作為首選方案。明挖法施工程序一般可分為四步：圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工內(nèi)部土方開挖內(nèi)部土方開挖工程結(jié)構(gòu)施工工程結(jié)構(gòu)施工管線恢復(fù)管線恢復(fù)及覆土。及覆土。 明挖法施工中圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇，應(yīng)充分考慮地質(zhì)條件的差異、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度以及對基坑防水的要求等來確定。圍護(hù)結(jié)構(gòu)可分為排樁圍護(hù)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(hù)結(jié)構(gòu)、釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)等。當(dāng)側(cè)壓力比較小、基坑較淺時可以不設(shè)支撐，設(shè)置支撐還是采用錨桿等措施可根據(jù)當(dāng)?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(jìn)行

12、。對地下水位較高的地區(qū)，土方開挖應(yīng)注意因水土流失引起的支撐不平衡導(dǎo)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。明挖法明挖法 明挖順筑法施工工序，可概括性地描述如下；圍護(hù)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(shè)置第一層支撐第n層開挖設(shè)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 明挖法明挖法 圍護(hù)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

13、撐分為對口撐、角撐、斜撐口撐、角撐、斜撐等。在特殊情況下，也有設(shè)置成環(huán)形梁的。 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22 m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(fù)使用，較為經(jīng)濟(jì)。 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(fù)使用和回收。 明挖法明挖法 錨桿（索）支撐，適用于基坑寬度較大，難以設(shè)置內(nèi)支撐時，應(yīng)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。 土釘墻、噴錨支護(hù)、鋼板樁和工字型鋼樁等支護(hù)結(jié)構(gòu)，只能作為臨時支護(hù)結(jié)

14、構(gòu)，且宜適用于基坑較淺的情況。 當(dāng)內(nèi)支撐跨度較大時，還需在坑內(nèi)設(shè)臨時定柱，當(dāng)臨時立柱構(gòu)造和位置恰當(dāng)時以后就將其變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)的永久立柱。 (2)蓋挖法施工蓋挖法施工 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(hù)有了更加嚴(yán)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(hù)結(jié)構(gòu)后，須構(gòu)筑一個覆蓋結(jié)構(gòu)承載行車、人流交通，并在其支護(hù)下完成基坑土方開挖和主體結(jié)構(gòu)的施工。蓋挖順作法和蓋挖逆作法的2暗挖法暗挖法

15、暗挖法可分為盾構(gòu)法和礦山法。 (1)盾構(gòu)法施工 盾構(gòu)法(Sheild Method)是指采用盾構(gòu)施工機(jī)械一面防止土砂坍塌，一面進(jìn)行開挖、推進(jìn)，并在盾尾進(jìn)行襯砌作業(yè)，從而修建隧道的方法。是目前在含水軟土地層中修建暗挖隧道最常用的施工方法。土壓平衡盾構(gòu)機(jī)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)6.14m土壓平衡盾構(gòu)土壓平衡盾構(gòu)盾構(gòu)設(shè)備主要組成部分示意圖盾構(gòu)設(shè)備主要組成部分示意圖134576891011121314215土壓平衡盾構(gòu)機(jī)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)直徑6190mm；主機(jī)長度8100mm；整機(jī)全長57m；鉸接;推進(jìn)千斤頂:16對;推進(jìn)速度:08mm/min;螺旋輸送機(jī)直徑700mm.土壓平衡盾構(gòu)機(jī)后備臺車土壓平衡盾構(gòu)機(jī)后備臺車

16、管片吊放管片吊放管片運(yùn)至拼裝區(qū)管片運(yùn)至拼裝區(qū)管片拼裝管片拼裝成型隧道成型隧道盾構(gòu)施工示意圖盾構(gòu)施工示意圖(1)盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工 盾構(gòu)法施工的構(gòu)成要件 盾構(gòu)、襯砌以及豎井（工作井）是盾構(gòu)法施工的主要構(gòu)成要件。盾構(gòu)也稱為盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)(Shield Machine)，是一種即可以支承地層壓力，防止土砂坍塌，地下水滲入；又可以在地層中開挖、推進(jìn)的施工機(jī)械。一般說來盾構(gòu)由切口環(huán)、支承環(huán)及盾尾三部分組成：切口環(huán)設(shè)置有支承和開挖土體的裝置；支承環(huán)安裝有推進(jìn)所需的千斤頂；盾尾則可以拼裝預(yù)制隧道襯砌環(huán)。 襯砌( Lining)：是承受盾構(gòu)隧道周圍水土壓力，以確保隧道結(jié)構(gòu)凈空的結(jié)構(gòu)物。襯砌分為一次襯砌和二次襯砌

17、。一般說來，一次襯砌是將管片組裝成環(huán)形而形成的結(jié)構(gòu)物，也有代替管片而直接澆注混凝土形成一次襯砌的方法（壓注混凝土施工法）。二次襯砌是在一次襯砌內(nèi)側(cè)修筑，一般采用現(xiàn)澆混凝土施工。盾構(gòu)盾構(gòu) 豎井(Shaft)：為進(jìn)行盾構(gòu)隧道的施工。用來作為盾構(gòu)運(yùn)入運(yùn)出，轉(zhuǎn)向，組裝，解體，出渣，其他設(shè)備材料的運(yùn)入運(yùn)出，施工人員的出入，供電、給排水，通風(fēng)等的作業(yè)坑道。根據(jù)其作用和目的可分為出發(fā)豎井、中間豎井、轉(zhuǎn)向豎井和到達(dá)豎井。 盾構(gòu)法的主要優(yōu)點及不足 盾構(gòu)法施工可用于在各類軟土地層和軟巖地層中掘進(jìn)隧道，尤其適用于市區(qū)線路和水底隧道韻掘進(jìn)，在上海已有廣泛的應(yīng)用，并且隨著城市建設(shè)的發(fā)展得到廣泛的使用，有以下優(yōu)點：除豎井外地面無作業(yè)，噪聲、振動引起的公害小，對交通影響小；推進(jìn)速度快，盾構(gòu)的推進(jìn)、出土、拼裝等全過程可實現(xiàn)機(jī)械化、自動化作業(yè)，施工勞動強(qiáng)度低。施工不受季節(jié)，風(fēng)雨等氣候條件影響；當(dāng)隧道穿越河底及其他建筑時，不影響施