城市轨道交通工程.doc

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第一章城市轨道交通工程结构与特点

第一节地铁车站结构与施工方法

地下铁道（简称地铁）工程，包括轻轨交通，已成为城市基础设施的重要组成部分。

一、地铁车站形式与结构组成

地铁车站根据其所处位置、埋深、运营性质、结构横断面、站台形式等进行不同分类，见下表：

分类方式

分类情况

备注

车站与地面的相对位置

高架车站

车站位于地面高架结构上，分为路中设置和路测设置两种

地面车站

车站位于地面，采用岛式、侧式均可，路堑为其特殊形式

地下车站

车站位于地面之下，分为浅埋和深埋车站两种

运营性质

区域站

在一条轨道交通线中，由于各区段客流的不均匀性，行车组织往往采取长、短交路（也成大、小交路）的运营模式，设于两种不同行车密度交界处的车站，称之为区域站（即中间折返站，短交路列车在此折返）

换乘站

位于两条及两条以上线路交叉点的上的车站，具有中间站的功能外，还可以让乘客在不同线路上换乘

枢纽站

由此站分出另外一条线路的车站。

该站可以接送两条线路上的列车。

联运站

指车站内设有两种不同性质的列车线路进行联运及客流换乘，联运站具有中间站和换乘站的双重功能

终点站

设在线路两端的车站，就列车上下行而言，终点站也是起点站（始发站）。

终点站设有可供列车全部折返线和设备，也可供列车临时停留检修。

按结构断面

矩形

车站中最常用的形式，一般用于浅埋、明挖车站。

车站可设计成双层，跨度可采用单跨、双跨、三跨等形式。

拱形

多用于浅埋暗挖车站，有单拱和多跨连拱等形式，单拱断面由于中部起拱较高，而两侧拱脚相对较低，中间无柱，因此建筑空间显得高大宽阔，如建筑处理得当，常会得到理想的建筑艺术效果，明挖车站采用单跨结构时也有采用拱形断面的。

圆形

原型车站为盾构法常见的形式

其他

马蹄形、椭圆形

站台形式

岛式站台

站台位于上下行线路之间，具有站台面积利用率高，提升设施公用，能灵活调剂客流，使用方便，管理集中等优点，常用于较大客流量的车站，其派生形式有曲线式、双鱼腹式、单鱼腹式、梯形式和双岛式等。

侧式站台

位于上下行线路的两侧。

侧式站台的高架车站能使高架区间断面更趋合理，常见于客流量不大的地下车站和高架的中间站，其派生形式有曲线式、单端喇叭式、双端喇叭式、平行错开式和上下错开式等形式

岛侧混合式站台

将岛式车站及侧式车站同设在一个车站内，常见的有一岛一侧、或一岛两侧形式。

此种车站可在同时在两侧站台上下车，共线车站往往会出现此种形式

（二）构造组成

1.地铁车站通常由车站主体（站台、站厅、设备用房、生活用房），出入口及通道，通风道及地面通风亭等三大部分组成。

2.车站主体是列车在线路上的停车点，其作用既是供乘客集散、候车、换车及上、下车；又是地铁运行设备设置的中心和办理运营业务的地方。

3.出入口及通道（包括人行天桥）是供乘客进、出车站的建筑设施。

4.通风道及地面通风亭的作用是保证地下车站有一个舒适的地下环境。

二、施工方法（工艺）与选择条件

地铁工程通常是在城镇中修建的，其施工方法选择受到地面建筑物、道路、城市交通、环境保护、施工机具及资金条件等因素影响。

因此，施工方法的确定，不仅要从技术、经济、修建地区具体条件考虑，而且还要考虑施工方法对城市生活的影响。

（一）明挖法施工

1.明挖法施工时先从地表面向下开挖基坑至设计标高，然后在基坑内的预定位置由下而上建造主体结构及其防水措施，最后回填土并恢复路面。

2.明挖法是修建地铁车站的常用施工方法，具有作业面多，速度快、工期短，易保证工程质量、工程造价低等优点，因此，在地面交通和环境条件允许的地方，应尽可能采用。

3.明挖法基坑可以不设围护敞口开挖，可以设置围护结构。

若基坑所处地面空旷，周围无建筑物或建筑物间距很大，地面有足够的空地能满足施工需要又不影响周围环境时，则采用放坡基坑施工。

这种基坑施工简单，速度快，噪声小，无需做维护结构。

如果因场地限制，基坑边坡坡度稍陡于规范规定时，则可采用适当的加固措施，如土钉加混凝土喷抹面对边坡加以支护；也可设置重力式挡墙后垂直开挖。

即便如此，该方法的造价仍然是较低的。

如果基坑很深，地质条件差，地下水位高，特别是又处于繁华市区，地面结构密集，交通繁忙，无足够空地满足施工需要，没有条件采用敞口基坑时，则应采用有围护结构的基坑。

4.明挖法基坑支护结构选择时，应综合考虑基坑周边环境和地质条件的复杂程度，先确定基坑安全等级，然后根据等级选用基坑支护结构。

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120—2012的基坑支护结构的安全等级划分见下表

安全等级

破坏后果

一级

支护结构失效，土体过大变形对基坑周边环境或主体施工安全的影响很严重

二级

支护结构失效，土体过大变形对基坑周边环境或主体施工安全的影响严重

三级

支护结构失效，土体过大变形对基坑周边环境或主体施工安全的影响不严重

对于同一基坑的不同位置，可以采用不同的安全等级，依据该等级，基坑支护结构按下表选型。

地铁车站基坑形式有所差异，可参考《建筑基坑支护技术规程》进行基坑设计和施工。

结构类型

使用条件

安全等级

基坑深度、环境条件、土类和地下水条件

支挡式结构

拉锚式

一级

二级

三级

适用于较深基坑

1排桩适用于可采用降水或截水帷幕的基坑；2地下连续墙可同时用于截水；3锚杆不宜用在软土层和高水位的碎石土、砂土中；4当临近基坑有地下室、地下构筑物等，锚杆的有效长度不足时，不应采用锚杆；5当锚杆施工会造成基坑周边建（构）筑物的损害或影响城市地下空间规划等规定时，不应采用锚杆。

支撑式

适用于较深基坑

悬臂式

适用于较深基坑

双排式

当拉锚式、支撑式和悬臂式结构不适用时，可采用双排桩

土钉墙

单一土钉墙

二级

三级

适用地下水位以上或降水的非软土基坑，深度不大于12米

当基坑潜在滑动面内有建筑物、重要地下管线时，不宜采用土钉墙。

预应力锚杆符合土钉墙

适用地下水位以上或降水的非软土基坑，深度不大于15米

水泥土符合土钉墙

适用于非软土基坑，且基坑深度不宜大于12米，用于淤泥质土基坑时，基坑深度不宜大于6米，不宜用于高水位的碎石土、砂土层中

微型桩符合土钉墙

适用于地下水位以上或降水基坑，用于非软土基坑时，基坑深度不宜大于12米，用于淤泥质土基坑时，基坑深度不宜大于6米

重力式水泥土墙

二级三级

适用于淤泥质土、淤泥基坑，且基坑深度不宜大于7米

放坡

三级

施工场地满足放坡条件，放坡与支护结构形式结合

（二）盖挖法施工

1.盖挖法施工也是明挖法施工的一种形式，与常见的明挖法施工的主要区别在于施工方法和顺序的不同：

盖挖法时先盖后挖，即先以临时路面或结构顶板维持地面交通，再向下施工。

施工基本流程：

在现有道路上按所需宽度，以定型标准的预制棚盖结构（包括纵、横梁和路面板）或现浇混凝土顶（盖）板桩结构置于桩（或墙）柱结构上维持地面交通，在棚盖结构支护下进行开挖和施做主题结构、防水结构，然后回填土并恢复管线、路或埋设显得管线、路，最后恢复路面结构。

2.盖挖法具有诸多优点：

围护结构变形小，能够有效控制周围土体的变形和地表沉降，有利于保护临近建筑物和构筑物，基坑土体稳定，隆起小，施工安全；盖挖逆作法用于城市街区施工时，可尽快恢复路面，对道路交通影响较小。

盖挖法也存在一定缺点：

施工时，混凝土结构的水平施工缝处理较为困难，盖挖逆作法施工时，暗挖施工难度大，费用高；盖挖法每次分部开挖与浇筑或衬砌的深度，应综合考虑基坑稳定、环境保护、永久结构形式和混凝土浇筑作业等因素来确定。

3.盖挖法可分为盖挖顺做法、盖挖逆作法和盖挖半逆做法，目前城市中施工采用采用最多的是盖挖逆做法。

1）盖挖逆做法：

具体施工流程见下图

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a.构筑连续墙；b构筑中间支承桩；c。

构筑连续墙及覆盖板；d.开挖及支撑安装；e.开挖及构筑底板；f.构筑侧墙、柱；g.构筑侧墙及顶板；h.构筑内部结构及路面复旧。

盖挖顺做法主要依靠坚固的挡土结构，根据现场条件、地下水位高低、开挖深度以及周围建筑物的临近程度可选择钢筋混凝土钻（挖）孔灌注桩或地下连续墙，对于饱和的软弱地层应以刚度大、止水性能好的地下连续墙作为首选方案。

目前，盖挖顺做法中的挡土结构常用来作为主体结构边墙体的一部分或全部。

2）盖瓦逆作法

具体施工流程见下图

A.构筑围护结构；b.构筑主体结构中间立柱；c.构筑顶班；d.回填土、恢复路面；e.开挖中层土；f.构筑上层主体结构；g.开挖下层土；h.构筑下层主体结构。

盖挖逆做法施工时，先施做车站周边围护桩和结构主体桩柱，然后将结构盖板置于桩（围护桩）、柱（钢管柱或混凝土柱）上，自上而下完成土方开挖和边墙、中隔板及底板衬砌施工。

盖挖逆做法是在明挖内支撑基坑基础上发展起来的，施工过程中不需要设置临时支撑，而是借助结构顶板、中板自身的水平刚度和抗压强度实现对基坑围护桩（墙）的支护作用。

其工法特点是，快速覆盖，缩短中断交通时间；自上而下的顶板、中隔板及水平支撑体系刚度大，可以营造一个相对安全的作业环境，占地少、回填量小，可以分层施工，也可以左右两幅施工，交通导改灵活，不受季节影响、无冬季施工要求，低噪声、扰民少；设备简单、不需大型设备，操作空间大，操作环境相对较好。

盖挖逆做法没有太复杂的技术，他是将若干简单的、原始的技术巧妙地有机结合，形成的一套完整的施工方法，盖挖逆作法对钢管桩的加工、吊装、运输、就位要求精度极高，不论是旋挖桩钢管基础或条形基础都有一套完整的工艺流程。

3.盖挖半逆作法

类似逆做法，其区别仅在于顶板完成及恢复路面的过程。

盖挖半逆做法的施工步骤见下图

a构筑连续墙中间支承桩及临时挡土设备；b.构筑顶板1；c.打设中间桩、临时性挡土及构筑顶板2;d.构筑连续墙及顶板3；e.依次向下开挖及逐层安装水平支承；f.构筑侧墙、柱及模板；h.构筑侧墙及内部之其余构筑物。

在半逆作法施工中，一般都需设置横撑并施加预应力。

采用逆做或半逆作法施工时都要注意混凝土施工缝的处理问题，由于它是在上部混凝土达到设计强度后再接着向下浇筑的，而混凝土的收缩及析水，施工缝处不可避免地要出现3~10mm宽的缝隙，将对结构的强度、耐久性和防水性产生不利影响。

在逆做和半逆作法施工中，如主体结构的中间立柱为钢管混凝土柱，而柱下基础为钢筋混凝土灌注桩时，需要解决好两者之间的连接问题。

一般是将钢管柱直接插入灌注桩的混凝土内1米左右，并在钢管柱底部均匀设置几个孔，以利于混凝土流动，同时也可加强桩、柱间连接。

有时也可以在钢管柱和灌注桩之间插入H型钢加以连接。

（三）喷锚暗挖法

喷锚暗挖法（又称为矿山法）对地层的适应性较广，适用于结构埋设较浅、地面建筑物密集、交通运输繁忙、地下管线密布，以及地面沉降要求严格的城镇地区地下构筑物施工。

1.新奥法：

以维护和利用围岩的自承能力为基点，使围岩称为支护体系的组成部分，支护在围岩共同变形中承受的是形变能力。

因此，要求初期支护有一定的柔度，以利用和充分发挥围岩的自承能力。

而作用在浅埋隧道上的地层压力时覆盖层的全部或部分土柱重，其地层压力和支护刚柔度关系不大，从减少地面沉降的城市要求角度出发，还要求初期支护有一定的刚度。

设计时并没有充分考虑利用围岩的自承能力，这是浅埋暗挖法与“新奥法”的主要区别。

2.浅埋暗挖法

在城镇软弱围岩地层中，在浅埋条件下修建地下工程，以改造地质条件为前提，以控制地表沉降为重点，以格栅（或其他钢结构）和锚喷作为初期支护手段，遵循“新奥法”的大部分原理，按照“十八字”方针（管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测）进行隧道的设计和施工，称之为浅埋暗挖技术。

浅埋暗挖技术从减少城市地表沉陷考虑，还必须辅之以其他配套技术，譬如地层加固、降水等。

浅埋暗挖法十分讲究施工方法的选