【正文】 城市軌道交通工程建設(shè)施工方案1K413010 城市軌道交通工程結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)1K413011 掌握地鐵車站結(jié)構(gòu)與施工方法 地下鐵道(本書(shū)簡(jiǎn)稱為地鐵)工程，包括輕軌交通，已成為城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。本條文簡(jiǎn)要介紹車站形式、結(jié)構(gòu)組成及常用的施工方法。 一、地鐵車站形式與結(jié)構(gòu)組成 (一)地鐵車站形式分類 地鐵車站根據(jù)其所處位置、埋深、運(yùn)營(yíng)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)橫斷面、站臺(tái)形式等進(jìn)行不同分類，具體詳見(jiàn)表lK413011。 (二)構(gòu)造組成 1．地鐵車站通常由車站主體(站臺(tái)、站廳、設(shè)備用房、生活用房)，出人口及通道，通風(fēng)道及地面通風(fēng)亭等三大部分組成。 2．車站主體是列車在線路上的停車點(diǎn)，其作用既是供乘客集散、候車、換車及上、下車；又是地鐵運(yùn)營(yíng)設(shè)備設(shè)置的中心和辦理運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)的地方。 3．出人口及通道(包括人行天橋)是供乘客進(jìn)、出車站的建筑設(shè)施。 4．通風(fēng)道及地面通風(fēng)亭的作用是保證地下車站有一個(gè)舒適的地下環(huán)境。 二、施工方法(工藝)與選擇條件 地鐵工程通常是在城鎮(zhèn)中修建的，其施工方法選擇會(huì)受到地面建筑物、道路、城市交通、環(huán)境保護(hù)、施工機(jī)具以及資金條件等因素影響。因此，施工方法的決定，不僅要從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、修建地區(qū)具體條件考慮，而且還要考慮施工方法對(duì)城市生活的影響。 (一)明挖法施工 ，然后在基坑內(nèi)的預(yù)定位置由下而上地建造主體結(jié)構(gòu)及其防水措施，最后回填土并恢復(fù)路面。 2．明挖法是修建地鐵車站的常用施工方法，具有施工作業(yè)面多、速度快、工期短、易保證工程質(zhì)量、工程造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，因此，在地面交通和環(huán)境條件允許的地方，應(yīng)盡可能采用。 3．明挖法施工基坑(詳見(jiàn)1K413020)可以分為敞口放坡基坑和有圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑兩類。若基坑所處地面空曠，周圍無(wú)建筑物或建筑物間距很大，地面有足夠空地能滿足施工需要又不影響周圍環(huán)境時(shí)，則采用敞口放坡基坑施工。這種基坑施工簡(jiǎn)單、速度快、噪聲小，無(wú)需做圍護(hù)結(jié)構(gòu)。如果因場(chǎng)地限制，基坑邊坡坡度稍陡于規(guī)范規(guī)定時(shí)，則可采用適當(dāng)?shù)膿跬两Y(jié)構(gòu)，如土釘加混凝土噴抹面對(duì)邊坡加以支護(hù)。即使如此，該方法的造價(jià)仍然是較低的。 如果基坑很深，地質(zhì)條件差，地下水位高，特別是又處于繁華市區(qū)，地面建筑物密集，交通繁忙，無(wú)足夠空地滿足施工需要，沒(méi)有條件采用敞口放坡基坑時(shí)，則可采用有圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑。其中，敞口放坡基坑分為邊坡面不加支護(hù)的基坑以及噴混凝土面和錨桿護(hù)坡基坑兩類；有圍護(hù)結(jié)構(gòu)基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)又分為不同類型，具體見(jiàn)圖1K413011—1。 ()蓋挖法施工 1．蓋挖法施工也是明挖施工的一種形式，與常見(jiàn)的明挖法施工的主要區(qū)別在于施工方法和順序不同：蓋挖法是先蓋后挖。2．蓋挖法具有諸多優(yōu)點(diǎn)：圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形小，能夠有效控制周圍土體的變形和地表沉降，有利于保護(hù)臨近建筑物和構(gòu)筑物；基坑底部土體穩(wěn)定，隆起小，施工安全；蓋挖逆作法施工一般不設(shè)內(nèi)部支撐或錨錠，施工空間大；蓋挖逆作法用于城市街區(qū)施工時(shí)，可盡快恢復(fù)路面，對(duì)道路交通影響較小。 蓋挖法也存在一些缺點(diǎn)：蓋挖法施工時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)的水平施工縫的處理較為困難；蓋挖逆作法施工時(shí)，暗挖施工難度大、費(fèi)用高； 3．蓋挖法可分為蓋挖順作法、城市中施工采用最多的是蓋挖逆作法。 (1)蓋挖順作法 蓋挖順作法主要依賴堅(jiān)固的擋土結(jié)構(gòu)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件、地下水位高低、開(kāi)挖深度以及 周圍建筑物的鄰近程度可選擇鋼筋混凝土鉆(挖)孔灌注樁或地下連續(xù)墻，對(duì)于飽和的軟弱地層應(yīng)以剛度大、止水性能好的地下連續(xù)墻為首選方案。目前，蓋挖順作法中的擋土結(jié)構(gòu)常用來(lái)作為主體結(jié)構(gòu)邊墻體的一部分或全部。 (2)蓋挖逆作法 蓋挖逆作法施工時(shí)，先施作車站周邊圍護(hù)樁和結(jié)構(gòu)主體樁柱，然后將結(jié)構(gòu)蓋板置于樁(圍護(hù)樁)、柱(鋼管柱或混凝土柱)上，自上而下完成土方開(kāi)挖和邊墻、中隔板及底板襯砌的施工。蓋挖逆作法是在明挖內(nèi)支撐基腮礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，施工過(guò)程中不需設(shè)置臨時(shí)支撐，而是借助結(jié)構(gòu)頂板、中板自身的水平剛度和抗壓強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)對(duì)基坑圍護(hù)樁(墻)的支護(hù)作用。 其工法特點(diǎn)是：快速覆蓋、縮短中斷交通的時(shí)間；自上而下的頂板、中隔板及水平支撐體系剛度大，可營(yíng)造一個(gè)相對(duì)安全的作業(yè)環(huán)境；占地少、回填量小、可分層施工，也可分左右兩幅施工，交通導(dǎo)改靈活；不受季節(jié)影響、無(wú)冬期施工要求，低噪聲、擾民少；設(shè)備簡(jiǎn)單、不需大型設(shè)備，操作空間大、操作環(huán)境相對(duì)較好。 (3)蓋挖半逆作法 在半逆作法施工中，一般都必須設(shè)置橫撐并施加預(yù)應(yīng)力。 采用逆作或半逆作法施工時(shí)都要注意混凝土施工縫的處理問(wèn)題，由于它是在上部混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后再接著往下澆筑的混凝土的收縮及析水，施工縫處不可避免地要出現(xiàn)3～10mm寬的縫隙，將對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、耐久性和防水性產(chǎn)生不良影響。 在逆作法和半逆作法施工中，如主體結(jié)構(gòu)的中間立柱為鋼管混凝土柱，而柱下基礎(chǔ)為鋼筋混凝土灌注樁時(shí)，需要解決好兩者之間的連接問(wèn)題。一般是將鋼管柱直接插入灌注樁的混凝土內(nèi)1Om左右，并在鋼管柱底部均勻設(shè)置幾個(gè)孔，以利混凝土流動(dòng)+同時(shí)也可加強(qiáng)樁、柱間連接。有時(shí)也可在鋼管柱和灌注樁之間插入H型鋼加以連接。 (三)噴錨暗挖法 噴錨暗挖法(又稱礦山法，詳見(jiàn)1K413041)對(duì)地層的適應(yīng)性較廣，適用于結(jié)構(gòu)埋置較淺、地面建筑物密集、交通運(yùn)輸繁忙、地下管線密布，及對(duì)地面沉降要求嚴(yán)格的城鎮(zhèn)地區(qū)地下構(gòu)筑物施工。 1．新奧法 “新奧法”是以維護(hù)和利用圍巖的自承能力為基點(diǎn)，使圍巖成為支護(hù)體系的組成部分，支護(hù)在與圍巖共同變形中承受的是形變應(yīng)力。因此，要求初期支護(hù)有一定柔度，以利用和充分發(fā)揮圍巖的自承能力。而作用于淺埋隧道上的地層壓力是覆蓋層的全部或部分土柱重，其地層壓力和支護(hù)剛?cè)岫汝P(guān)系不大，從減少地表沉陷的城市要求角度出發(fā)，還要求初期支護(hù)有一定剛度。設(shè)計(jì)時(shí)并沒(méi)有充分考慮利用圍巖的自承能力，這是淺埋暗挖法與“新奧法”主要區(qū)別。 2．淺埋暗挖法 在城鎮(zhèn)軟弱圍巖地層中，在淺埋條件下修建地下工程，以改造地質(zhì)條件為前提，以控制地表沉降為重點(diǎn)，以格柵(或其他鋼結(jié)構(gòu))和錨噴作為初期支護(hù)手段，遵循“新奧法” 大部分原理，按照“十八字”原則(即管超前、嚴(yán)注漿、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè))進(jìn)行隧道的設(shè)計(jì)和施工，稱之為淺埋暗挖技術(shù)。 淺埋暗挖技術(shù)從減少城市地表沉陷考慮，還必須輔之以其他配套技術(shù)，比如地層加固、降水等。淺埋暗挖法十分講究施工方法的選擇(尤其是地鐵車站多跨結(jié)構(gòu)和大跨結(jié)構(gòu))，一個(gè)合理的結(jié)構(gòu)形式和正確的施工方法能起到事半功倍的作用。 采用淺埋暗挖法時(shí)要注意其適用條件。首先，淺埋暗挖法不允許帶水作業(yè)。如果含水層達(dá)不到疏干，帶水作業(yè)是非常危險(xiǎn)的，開(kāi)挖面的穩(wěn)定性時(shí)刻受到威脅，甚至發(fā)生塌方。大范圍的淤泥質(zhì)軟土、粉細(xì)砂地層，降水有困難或經(jīng)濟(jì)上選擇此工法不合算的地層，不宜采用此法。第二，采用淺埋暗挖法要求開(kāi)挖面具有一定的自立性和穩(wěn)定性。我國(guó)規(guī)范對(duì)土壤的自立性從定性上提出了要求：工作面土體的自立時(shí)間，應(yīng)足以進(jìn)行必要的初期支護(hù)作業(yè)。對(duì)開(kāi)挖面前方地層的預(yù)加固和預(yù)處理，視為淺埋暗挖法的必要前提，目的就在于加強(qiáng)開(kāi)挖面的穩(wěn)定性，增加施工的安全性。 三、不同方法施工的地鐵車站結(jié)構(gòu) (一)明挖法施工車站結(jié)構(gòu) 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)。 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，可以雙層于單跨、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(tái)寬度≤10m時(shí)宜采用雙跨結(jié)構(gòu)，有時(shí)也采用單跨結(jié)構(gòu)。在道路狹窄的地段建地鐵車站，也可采用上、下行線重疊的結(jié)構(gòu)。 明挖地鐵車站結(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)墻等內(nèi)部構(gòu)件組合而成。它們主要用來(lái)承受施工和運(yùn)營(yíng)期間的內(nèi)中外部荷載，提供地鐵必需的使用空間，同時(shí)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。 (1)頂板和樓板 可采用單向板(或梁式板)、井字梁式板、無(wú)梁板或密肋板等形式。井字梁式板和無(wú)梁板可以形成美觀的頂棚或建筑造型，但造價(jià)較高，只有在板下不走管線時(shí)方可考慮采用。 (2)底板 底板主要按受力和功能要求設(shè)置。幾乎都采用以縱梁和側(cè)墻為支承的梁式板結(jié)構(gòu)，這有利于整體道床和站臺(tái)下縱向管道酌鋪設(shè)。埋置于無(wú)地下水的巖石地層中的明挖車站，可不設(shè)受力底板，但鋪底應(yīng)滿足整體道床的使用要求。 (3)側(cè)墻 當(dāng)采用放坡開(kāi)挖或用工字鋼樁、鋼板樁等作基坑的臨時(shí)護(hù)壁時(shí)，側(cè)墻多采用以頂、底板及樓板為支承的單向板，裝配式構(gòu)件也可采用密肋板。 當(dāng)采用地下連續(xù)墻或鉆孔樁護(hù)壁時(shí)，可利用它們作為主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻的一部分或全部。這種情況下的側(cè)墻，視場(chǎng)地土質(zhì)條件不同，基本可分為兩大類：一類是由灌注樁與內(nèi)襯墻組成的樁墻結(jié)構(gòu)；另一類是地下連續(xù)墻或地下連續(xù)墻與內(nèi)襯墻組成的結(jié)構(gòu)。在無(wú)水地層中，可選用分離式灌注樁；在保證柱間土穩(wěn)定(必要時(shí)可施作噴混凝土層)的前提下，選擇較大的樁徑；當(dāng)有地下水時(shí)，可結(jié)合注漿形成止水帷幕或改用相互搭接的灌注樁(鉆孔咬合樁)。但在飽和軟土或流沙地層中，從提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、止水性和保護(hù)環(huán)境等方面考慮，尤其當(dāng)挖深超過(guò)lOm時(shí)，多采用地下連續(xù)墻。 當(dāng)連續(xù)墻直接作為主體結(jié)構(gòu)的側(cè)墻或與內(nèi)襯墻形成整體結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)計(jì)中需要考慮先期修建的連續(xù)墻與頂、樓、底板等水平構(gòu)件的連接。 (4)立柱 明挖車站的立柱一般采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可采用方形、矩形、圓形或橢圓形等截面。按常規(guī)荷載設(shè)計(jì)的地鐵車站站臺(tái)區(qū)的柱距一般取6—8m。當(dāng)車站與地面建筑合建或?yàn)樘厥夂奢d控制設(shè)計(jì)，柱的設(shè)計(jì)荷載很大時(shí)，可采用鋼管混凝土柱、勁性鋼筋高強(qiáng)凝土柱。 2．拱形結(jié)構(gòu) 一般用于站臺(tái)寬度較窄的單跨單層或單跨雙層車站。結(jié)構(gòu)由拱形和平底板組成，墻腳與底板之間采用鉸接，并在其外側(cè)設(shè)有與底板整體澆筑的擋墻，用以抵抗剛架的水平推力。 (二)蓋挖法施工車站結(jié)構(gòu) 1．結(jié)構(gòu)形式 在城鎮(zhèn)交通要道區(qū)域采用蓋挖法施工的地鐵車站多采用矩形框架結(jié)構(gòu)。 軟土地區(qū)地鐵車站一般采用地下墻或鉆孔灌注樁作為施工階段的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。地下墻可作側(cè)墻結(jié)構(gòu)的一部分，與內(nèi)部現(xiàn)澆鋼筋混凝土組成雙層襯砌結(jié)構(gòu)；也可將單層地下墻作為主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻結(jié)構(gòu)。單、雙層墻應(yīng)經(jīng)工程造價(jià)、進(jìn)度、結(jié)構(gòu)整體性、防水堵漏、施工處理等綜合比較后，根據(jù)不同地質(zhì)、周圍環(huán)境等選用。 2．側(cè)墻 單層側(cè)墻即地下墻在施工階段作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，建成后使用階段又是主體結(jié)構(gòu)的側(cè)墻，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的板直接與單層墻相接。在地下墻中可采用預(yù)埋“錐螺紋鋼筋連接器”將板的鋼筋與地下墻的鋼筋相接，確保單層側(cè)墻與板的連接強(qiáng)度及剛度。砂性地層中不宜采用單層側(cè)墻。 雙層側(cè)墻即地下墻在施工階段作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，回筑時(shí)在地上墻內(nèi)側(cè)現(xiàn)澆鋼筋混凝土內(nèi)襯側(cè)墻，與先施工的地下墻組成疊合結(jié)構(gòu)，共同承受使用階段的水土側(cè)壓力，板與雙層墻組成現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。 3．中間豎向臨時(shí)支撐系統(tǒng) 中間豎向臨時(shí)支撐系統(tǒng)由臨時(shí)立柱及其基礎(chǔ)組成，系統(tǒng)的設(shè)置方法有三種：①在永久柱的兩側(cè)單獨(dú)設(shè)置臨時(shí)柱；②臨時(shí)柱與永久柱合一；③臨時(shí)柱與永久柱合一，同時(shí)增設(shè)臨時(shí)柱。 (三)噴錨暗挖(礦山)法施工車站結(jié)構(gòu) 噴錨暗挖(礦山)法施工的地鐵車站，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。此類車站開(kāi)挖斷面一般為150～250m2。由于斷面較大，開(kāi)挖方法對(duì)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(kāi)挖時(shí)常需采用輔助施工措施。 1．單拱車站隧道這種結(jié)構(gòu)形式由于可以獲得寬敞的空間和宏偉的建筑效果，在巖石地層中采用較多；近年來(lái)國(guó)外在第四紀(jì)地層中也有采用的實(shí)例，但施工難度大，技術(shù)措施復(fù)雜，造價(jià)也高。 雙拱車站有兩種基本形式，即雙拱塔柱式和雙拱立柱式。 3．三拱車站 三拱車站亦有塔柱式和立柱式兩種基本形式，但三拱塔柱式車站現(xiàn)已很少采用，土層中大多采用三拱立柱式車站。1K413012 掌握地鐵區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)與施工方法 本條文簡(jiǎn)要介紹地鐵區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)形式及施工方法。 一、不同方法施工地鐵區(qū)間隧道 (一)明挖法施工隧道 、建筑物稀少、交通及環(huán)境允許的地區(qū)，應(yīng)優(yōu)先采用施工速度快、造價(jià)較低的明挖法施工。明挖法施工的地下鐵道區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)通常采用矩形斷面，一般為整體澆注或裝配式結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是其內(nèi)輪廓與地下鐵道建筑限界接近，內(nèi)部?jī)艨湛梢缘玫匠浞掷?，結(jié)構(gòu)受力合理，頂板上便于敷設(shè)城市地下管網(wǎng)和設(shè)施。 2．整體式襯砌結(jié)構(gòu) 明挖現(xiàn)澆隧道結(jié)構(gòu)斷面分單跨、雙跨等形式，由于結(jié)構(gòu)整體性好，防水性能容易得到保證，可適用于各種工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件；但是，施工工序較多，速度較慢。 3．預(yù)制裝配式襯砌 預(yù)制裝配式襯砌的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)工業(yè)化生產(chǎn)水平、施工方法、起重運(yùn)輸條件、場(chǎng)地條件等因地制宜選擇，目前以單跨和雙跨較為通用。關(guān)于裝配式襯砌各構(gòu)件之間的接頭構(gòu)造，除了要考慮強(qiáng)度、剛度、防水性等方面的要求外，還要求構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便。裝配式襯砌整體性較差，對(duì)于有特殊要求(如防護(hù)、抗震等)的地段要慎重選用。 (二)噴錨暗挖(礦山)法施工隧道 1．在城市區(qū)域、交通要道及地上地下構(gòu)筑物復(fù)雜地區(qū)，隧道施工噴錨暗挖法常是一種較好的選擇；隧道施工時(shí)，一般采用拱形結(jié)構(gòu)，其基本斷面形式為單拱、雙拱和多跨連拱。前者多用于單線或雙線的區(qū)間隧道或聯(lián)絡(luò)通道，后兩者多用在停車線、折返線或喇叭口岔線上。采用噴錨暗挖法隧道襯砌又稱為支護(hù)結(jié)構(gòu)，其作用是加固圍巖并與圍巖一起組成一個(gè)有足夠安全度的隧道結(jié)構(gòu)體系，共同承受可能出現(xiàn)的各種荷載，保持隧道斷面的使用凈空，防止地表下沉，提供空氣流通的光滑表面，堵截或引排地下水。根據(jù)對(duì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)的基本要求以及隧道所處的圍巖條件、地下水狀況、地表下沉的控制、斷面大小和施工方法等，可以采用基本結(jié)