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二級建造師《市政工程》考點(diǎn)：地鐵車站結(jié)構(gòu)與施工方法
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(輕軌交通)車站的分類 表2K313011
分類方式 | 分類情況 | 備注 |
車站與地面相對位置 | 高架車站 | |
地面車站 | ||
地下車站 | ||
結(jié)構(gòu)橫斷面 | 矩形 | 是車站中常選用的形式 |
拱形 | 多用于深埋或淺埋暗挖車站 | |
圓形 | 為盾構(gòu)法施工時(shí)常見形式 | |
其他 | 如馬蹄形、橢圓形 | |
站臺形式 | 島式 | 常用于較大客流量車站 |
側(cè)式 | 常用于客流不大的地下站和高架的中間站 | |
島、側(cè)混合式 |
(二)構(gòu)造組成
地鐵車站通常由車站主體(站臺、站廳、設(shè)備用房、生活用房)，出入口及通道， 通風(fēng)道及地面通風(fēng)亭等三大部分組成。
二、施工方法(工藝)與適用條件
(一)明挖法施工
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。
明挖法施工基坑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，周圍無建筑物或建筑物距離基坑邊很遠(yuǎn)，地面有足夠空地能滿足施工需要又不影響周圍環(huán)境，基坑深度不大時(shí)，則可采用敞口放坡基坑施工。這種基坑施工簡單、速度快、噪聲小，無須做圍護(hù)結(jié)構(gòu)。
如果因場地限制不能采用放坡開挖，則應(yīng)采用適當(dāng)?shù)膿跬两Y(jié)構(gòu)，如土釘加混凝土噴抹面對邊坡加以支護(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，無足夠空地滿足施工需要，沒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)的基坑以及錨噴護(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，具體見圖2K313011-1。
(二)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，對道路交通影響較小。
蓋挖法也存在一些缺點(diǎn)：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、蓋挖逆作法及蓋挖半逆作法。目前，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)場條件、地下水位高低、開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
蓋挖逆作法是在明挖內(nèi)支撐基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，施工過程中不需設(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，可營造一個(gè)相對安全的作業(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、無冬期施工要求，低噪聲、擾民少;設(shè)備簡單、不需大型設(shè)備，操作空間大、操作環(huán)境相對較好。
(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，受混凝土的收縮及析水影響，施工縫處不可避免地要出現(xiàn)3～10mm寬的縫隙，將對結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、耐久性和防水性產(chǎn)生不良影響。
(三)噴錨暗挖法
噴錨暗挖法對地層的適應(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.新奧法與淺埋暗挖法的區(qū)別
“新奧法”是利用圍巖的自承能力，使圍巖成為支護(hù)體系的組成部分，支護(hù)在與圍巖共同變形承受形變應(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。而作用于淺埋暗挖法施工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，由于需要減少城市地表沉陷，還要求初期支護(hù)有一定剛度。設(shè)計(jì)時(shí)基本不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.淺埋暗挖法的工藝特點(diǎn)
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、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測)進(jìn)行隧道的設(shè)計(jì)和施工，稱之為淺埋暗挖技術(shù)。
適用條件。首先，淺埋暗挖法不允許帶水作業(yè)。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挖面具有一定的自立性和穩(wěn)定性。
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。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)。
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。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)。
2.側(cè)墻
在地下墻中可采用預(yù)埋“直螺紋鋼筋連接器”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)在地下墻內(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)
噴錨暗挖法施工的地鐵車站， 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。
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;近年來國外在第四紀(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。
2.雙拱車站隧道
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。
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