沈秋彬

摘 要：由于在地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)相關(guān)規(guī)范敘述不夠詳細(xì)，在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中難以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)原理的統(tǒng)一，這給設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了許多問(wèn)題。本文通過(guò)論述側(cè)向水土壓力，抗浮水位，側(cè)墻結(jié)構(gòu)體系和支架垂直布置方式四個(gè)方面，分析并討論了其存在的爭(zhēng)議和細(xì)節(jié)。

關(guān)鍵詞：地鐵車站;土壓力;水壓力;水浮力;復(fù)合墻

地鐵車站的施工方法主要有淺埋礦山法、明挖順作法和蓋挖逆作法，其中明挖順作法是目前我國(guó)地鐵車站采用最多的一種施工方法。地鐵結(jié)構(gòu)有自己獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征，例如，墻板結(jié)構(gòu)通常較厚，頂板覆土較深，通?？蛇_(dá)3m;車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)受到許多因素的影響，例如布線、通風(fēng)等。在地鐵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，設(shè)計(jì)人員經(jīng)常遇到許多難以明確的設(shè)計(jì)問(wèn)題，如側(cè)向水土壓力的計(jì)算以及抗浮水位的確定等。在下文中，我們將分析和討論一些地鐵車站設(shè)計(jì)中遇到的典型問(wèn)題。

一、地鐵車站的結(jié)構(gòu)形式

根據(jù)地鐵車站的功能要求，通常采用箱形框架結(jié)構(gòu)形式，地鐵車站被設(shè)計(jì)為長(zhǎng)條狀結(jié)構(gòu)，通常橫向布置成2～4跨，沿縱向設(shè)置多個(gè)跨距，橫梁通常不設(shè)置在車站結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，局部設(shè)置在結(jié)構(gòu)內(nèi)部的橫梁需要根據(jù)實(shí)際情況嚴(yán)格限制高度。同時(shí)，對(duì)于基坑的設(shè)計(jì)應(yīng)科學(xué)合理地適應(yīng)形勢(shì)，不應(yīng)影響地下管線。在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)頂板，側(cè)墻和底板時(shí)，厚度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，以承受各種荷載，如車輛荷載和施工荷載。在一般情況下，厚度為0.6m至1.0m，在對(duì)頂板梁和底板梁的設(shè)置時(shí)，應(yīng)根據(jù)荷載要求設(shè)定它的厚度，與一般民建樓板相比，中間板由于需要承載更大的荷載，因此設(shè)計(jì)時(shí)需要設(shè)置厚些。

二、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

（一）圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式

根據(jù)我國(guó)相關(guān)的施工標(biāo)準(zhǔn)，選擇連續(xù)墻作為設(shè)計(jì)過(guò)程主要結(jié)構(gòu)的組成部分不僅可以節(jié)省經(jīng)濟(jì)成本還可以保證施工質(zhì)量。通常側(cè)墻的主要結(jié)構(gòu)有三種形式：?jiǎn)螌訅?，?fù)合墻和疊合墻。本文簡(jiǎn)要介紹了這三種形式：

（1）單層墻。主體結(jié)構(gòu)的側(cè)墻直接呈現(xiàn)包裹結(jié)構(gòu)，沒(méi)有設(shè)置內(nèi)襯，并且使用特殊裝置來(lái)處理凹槽部分之間的連接。在具體的施工過(guò)程中，正向施工方法和反向施工方法采用不同的連接形式。在正常情況下，柔性防水連接用于正向施工中，剛性防水連接和整體連接應(yīng)用在反向施工中。

（2）疊合墻。疊合墻是將地下連續(xù)墻與車站內(nèi)襯墻做成一個(gè)整體。對(duì)于兩個(gè)相結(jié)合的位置，需要采取合理的措施，以確保剪切力的傳遞。此時(shí)地下連續(xù)墻既作為車站基坑開挖階段的支護(hù)結(jié)構(gòu)，又是車站主體結(jié)構(gòu)的一部分，在車站使用階段與內(nèi)襯墻一起受力。

（3）復(fù)合墻。復(fù)合墻包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)和內(nèi)襯墻，但與疊合墻有一些差別，主要是復(fù)合墻體不能實(shí)現(xiàn)剪力和彎矩的傳遞，但可以傳遞反向壓力。復(fù)合墻形狀各異，主要是排樁，防水層和內(nèi)襯墻的組合。結(jié)合這些實(shí)際情況，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該科學(xué)合理地選擇這些類型。

（二）圍護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算

通常地鐵車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用包絡(luò)設(shè)計(jì)，既對(duì)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的各個(gè)工況分別計(jì)算，取最不利值設(shè)計(jì)。作者在進(jìn)行實(shí)踐中總結(jié)了以下幾個(gè)方面：（1）在施工過(guò)程中，有必要對(duì)樁墻施加預(yù)應(yīng)力，對(duì)于預(yù)加壓力的大小，應(yīng)充分考慮各種因素，包括溫度變化，支撐類型等，以確保預(yù)加壓力的充分性。（2）通常情況下，需要對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)中使用的鋼筋進(jìn)行均衡設(shè)計(jì)，但實(shí)際上這種結(jié)構(gòu)會(huì)造成很大的浪費(fèi)，所以在進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過(guò)兩種方式進(jìn)行配置：一種是在橫截面受拉和受壓的地方，將鋼筋縱向布置，且使周邊配置均勻化;另一種是當(dāng)樁的截面是圓形時(shí)，鋼筋可以集中縱向布置。

（三）主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在主體的圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，首先應(yīng)確定其類型。從上面的討論中我們知道圍護(hù)結(jié)構(gòu)的一般形狀分為單層墻，復(fù)合墻和疊合墻。在計(jì)算中，單個(gè)墻和疊合墻的計(jì)算模型應(yīng)采用單面墻，而復(fù)合墻的計(jì)算模型應(yīng)采用兩面墻。

（1）在地鐵基礎(chǔ)施工過(guò)程中，在地基中會(huì)設(shè)置拉力或壓力彈簧，在對(duì)設(shè)置地基彈簧時(shí)需要根據(jù)設(shè)計(jì)要求合理布置，對(duì)于受拉彈簧，必須在基坑下方圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，受壓彈簧主要位于基坑上方的圍護(hù)結(jié)構(gòu)中。

（2）荷載計(jì)算在主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中也非常重要。主要結(jié)構(gòu)荷載通常包括垂直荷載，水平荷載，地面超載和底板有利荷載。荷載的計(jì)算直接影響主體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。垂直荷載主要是指覆土的重量，該部分應(yīng)根據(jù)具體公式計(jì)算。水平荷載主要來(lái)自土的側(cè)向壓力和水平方向的側(cè)向水壓。荷載計(jì)算應(yīng)針對(duì)不同的設(shè)計(jì)內(nèi)容使用不同的計(jì)算方法，例如，針對(duì)砂性成分土層應(yīng)采用水土合算，否則需要水土分算。超載主要是指地面上一些機(jī)械裝置和材料施加的壓力。

（3）由于地鐵車站的支座處構(gòu)件與平面計(jì)算模型相比較弱，在車站橫斷面模型支座的地方添加剛域，以減少支座處的內(nèi)力，設(shè)置剛域時(shí)，可以根據(jù)墻厚或柱寬調(diào)整。同時(shí)根據(jù)相關(guān)要求，應(yīng)相應(yīng)增加跨度中間的彎矩，并減小支座處的彎矩。

（四）設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)問(wèn)題

在設(shè)計(jì)地下軌道工程結(jié)構(gòu)時(shí)，有必要注意一些細(xì)節(jié)問(wèn)題，例如，在計(jì)算覆土荷載時(shí)，要考慮到深淺的問(wèn)題。同時(shí)，頂板、中板和底板配筋設(shè)計(jì)建議根據(jù)純彎構(gòu)件計(jì)算，側(cè)墻配筋設(shè)計(jì)可根據(jù)壓彎結(jié)構(gòu)構(gòu)件計(jì)算。在計(jì)算側(cè)墻配筋時(shí)，應(yīng)充分考慮兩個(gè)因素，一是支座的腋角設(shè)置，二是在支座處設(shè)置的剛性區(qū)域。對(duì)于側(cè)墻支座處，如果剪切力較大，應(yīng)通過(guò)設(shè)置加強(qiáng)鋼筋來(lái)解決，以確保結(jié)構(gòu)符合設(shè)計(jì)要求。

三、結(jié)語(yǔ)

總之，地鐵出行越來(lái)越受人們的歡迎，目前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)施工期間的質(zhì)量具有顯著影響，并且通過(guò)合理的設(shè)計(jì)能節(jié)省經(jīng)濟(jì)和成本。因此地下車站設(shè)計(jì)過(guò)程應(yīng)充分考慮各種因素，包括車站結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算，確保地鐵建設(shè)質(zhì)量，為人民提供好的出行條件，緩解城市交通壓力，促進(jìn)社會(huì)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

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