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2K313000城市轨道交通工程2K313010城市轨道交通工程结构与特点2K313011地铁车站结构与施工方法一、地铁车站形式与结构组成(一）地铁车站形式分类地铁（轻轨交通）车站的分类表2K313011分类方式分类情况备注车站与地面相对位置高架车站地面车站地下车站运营性质中间站是最常用、数量最多的车站形式区域站设核两种不同行车密度交界处的车站换乘站位于两条及两条以上线路交叉点上的车站枢纽站枢纽站是由此站分出另一条线路的车站联运站联运站具有中间站及换乘站的双重功能终点站结构横断面矩形是车站中常选用的形式拱形多用于深埋或浅埋暗挖车站圆形为盾构法施工时常见形式其他如马蹄形、椭圆形站台形式岛式常用于较大客流量车站侧式常用于客流不大的地下站和高架的中间站岛侧混合式(二）构造组成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。二、施工方法（工艺)与适用条件(一）明挖法施工明挖法优点：施工作业面多、速度快、工期短、工程造价低。明挖法施工基坑可以分为敞口放坡基坑和有围护结构的基坑两类。若基坑所处地面空旷，周围无建筑物或建筑物距离基坑边很远，地面有足够空地能满足施工需要又不影响周围环境，基坑深度不大时，则可采用敞口放坡基坑施工。如果因场地限制不能采用放坡开挖，则应采用适当的挡土结构，如土钉加混凝土喷抹面对边坡加以支护，即使如此，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，地面建筑物密集，交通繁忙，无足够空地满足施工需要，没有条件采用敞口放坡基坑时，则可采用有围护结构的基坑。其中，敞口放坡基坑分为边坡面不加支护的基坑以及锚喷护坡基坑两类；（二）盖挖法施工（1）盖挖法施工也是明挖施工的一种形式,盖挖法是先盖后挖。（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；基坑底部土体稳定，隆起小，施工安全；盖挖逆作法施工一般不设内部支撑或锚锭，施工空间大；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。盖挖法也存在一些缺点：混凝土结构的水平施工缝的处理较为困难；盖挖逆作法施工时，暗挖施工难度大、费用高。（3）盖挖法可分为盖挖顺作法、盖挖逆作法及盖挖半逆作法。目前，城市中施工采用最多的是盖挖逆作法。1）盖挖顺作法盖挖顺作法。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为首选方案。目前，盖挖顺作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）盖挖逆作法盖挖逆作法是在明挖内支撑基础上发展起来的，施工过程中不需设置临时支撑，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、缩短中断交通的时间；顶板、中隔板及水平支撑体系刚度大；占地少、回填量小、可分层施工，也可分左右两幅施工，交通导改灵活；不受季节影响、无冬期施工要求，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。（3）盖挖半逆作法在半逆作法施工中，一般都必须设置横撑并施加预应力。采用逆作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往下浇筑的，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良影响。（三）喷锚暗挖法喷锚暗挖法对地层的适应性较广，适用于结构埋置较浅、地面建筑物密集、交通运输繁忙、地下管线密布，及对地面沉降要求严格的城镇地区地下构筑物施工。1.新奥法“新奥法”是以维护和利用围岩的自承能力为基点，使围岩成为支护体系的组成部分，支护在与围岩共同变形中承受的是形变应力。因此，要求初期支护有一定柔度，以利用和充分发挥围岩的自承能力。而作用于浅埋隧道上的地层压力是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，从减少地表沉陷的城市要求角度出发，还要求初期支护有一定刚度。设计时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”主要区别。2.浅埋暗挖法在城镇软弱围岩地层中，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,按照“十八字”原则（即管超前、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。适用条件。首先，浅埋暗挖法不允许带水作业。大范围的淤泥质软土、粉细砂地层，降水有困难或经济上选择此工法不合算的地层，不宜采用此法。第二，采用浅埋暗挖法要求开挖面具有一定的自立性和稳定性。三、不同方法施工的地铁车站结构（一）明挖法施工车站结构明挖法施工的车站主要采用矩形框架结构或拱形结构。1.矩形框架结构这是明挖车站中采用最多的一种形式，。侧式车站一般采用双跨结构；岛式车站多采用双跨或三跨结构。2.拱形结构一般用于站台宽度较窄的单跨单层或单跨双层车站。结构由拱形和平底板组成，墙脚与底板之间采用铰接，并在其外侧设有与底板整体浇筑的挡墙，用以抵抗刚架的水平推力。（二）盖挖法施工车站结构1.结构形式在城镇交通要道区域采用盖挖法施工的地铁车站多采用矩形框架结构。软土地区地铁车站一般采用地下墙或钻孔灌注桩作为施工阶段的围护结构。地下墙可作侧墙结构的一部分，与内部现浇钢筋混凝土组成双层衬砌结构；也可将单层地下墙作为主体结构侧墙结构。2.侧墙在地下墙中可采用“预埋锥螺纹钢筋连接器”将板的钢筋与地下墙的钢筋相接，确保单层侧墙与板的连接强度及刚度。砂性地层中不宜采用单层侧墙。双层侧墙即地下墙在施工阶段作为围护结构，回筑时在地上墙内侧现浇钢筋混凝土内衬侧墙，与先施工的地下墙组成叠合结构，共同承受使用阶段的水土侧压力，板与双层墙组成现浇钢筋混凝土框架结构。3.中间竖向临时支撑系统中间竖向临时支撑系统由临时立柱及其基础组成，系统的设置方法有三种：①在永久柱的两侧单独设置临时柱；②临时柱与永久柱合一；③临时柱与永久柱合一，同时增设临时柱。（三）喷锚暗挖（矿山）法施工车站结构喷锚暗挖法施工的地铁车站，可采用单拱式车站、双拱式车站或三拱式车站。1.单拱车站隧道这种结构形式由于可以获得宽敞的空间和宏伟的建筑效果，在岩石地层中采用较多；近年来国外在第四纪地层中也有采用的实例，但施工难度大，技术措施复杂，造价也高。2.双拱车站隧道双拱车站有两种基本形式，即双拱塔柱式和双拱立柱式。3.三拱车站三拱车站亦有塔柱式和立柱式两种基本形式，但三拱塔柱式车站现已很少采用，土层中大多采用三拱立柱式车站。2K313012地铁区间隧道结构与施工方法一、不同方法施工地铁区间隧道（一）明挖法施工隧道在场地开阔、建筑物稀少、交通及环境允许的地区,应优先采用施工速度快、造价较低的明挖法施工。明挖法施工的地下铁道区间隧道结构通常采用矩形断面，一般为整体浇注或装配式结构，整体式衬砌结构整体性好，防水性能容易得到保证，适用于各种工程地质和水文地质条件，缺点：工序较多，速度较慢。预制装配式衬砌整体性差。2.整体式衬砌结构明挖现浇隧道结构断面分单跨、双跨等形式，由于结构整体性好，防水性能容易得到保证，可适用于各种工程地质和水文地质条件；但是，施工工序较多，速度较慢。（二）喷锚暗挖（矿山）法施工隧道在城市区域、交通要道及地上地下构筑物复杂地区,隧道施工喷锚暗挖法常是一种较好的选择；隧道施工时，一般采用拱形结构,其基本断面形式为单拱、双拱和多跨连拱。前者多用于单线或双线的区间隧道或联络通道，后两者多用在停车线、折返线或喇叭口岔线上。2.复合衬砌锚暗挖法施工隧道的衬砌主要是复合式衬砌。这种衬砌结构是由初期支护、防水隔离层和二次衬砌所组成，复合式衬砌外层为初期支护，其作用是加固围岩，控制围岩变形，防止围岩松动失稳，是衬砌结构中的主要承载单元。一般应在开挖后立即施作，并应与围岩密贴。所以，最适宜采用喷锚支护。3.衬砌结构的变化方案在干燥无水的坚硬围岩中，区间隧道衬砌亦可采用单层的喷锚支护，不做防水隔离层和二次衬砌，但此时对喷混凝土的施工工艺和抗风化性能都应有较高的要求，衬砌表面要平整，不允许出现大量的裂缝。在防水要求不高，围岩有一定的自稳能力时，区间隧道亦可采用单层的模注混凝土衬砌，不做初期支护和防水隔离层。单层模注衬砌又称为整体式衬砌，为适应不同的围岩条件，整体式衬砌可做成等截面直墙式和等截面或变截面曲墙式，前者适用于坚硬围岩，后者适用于软弱围岩。（三）盾构法施工隧道在松软含水地层、地面构筑物不允许拆迁，施工条件困难地段，采用盾构法施工隧道能显示其优越性：振动小、噪声低、施工速度快、安全可靠，对沿线居民生活、地下和地面构筑物及建筑物影响小等。盾构法修建的区间隧道衬砌有预制装配式衬砌、预制装配式衬砌和模注钢筋混凝土整体式衬砌相结合的双层衬砌以及挤压混凝土整体式衬砌三大类。管片种类按材料可分为钢筋混凝土、钢、铸铁以及由几种材料组合而成的复合管片。钢筋混凝土管片的耐压性和耐久性都比较好；钢和铸铁管片价格较贵,现在除了在需要开口的衬砌环或预计将承受特殊荷载的地段采用外，一般都采用钢筋混凝土管片。二、施工方法比较与选择(一）喷锚暗挖（矿山）法2.新奥法施工采用喷砼锚杆作为初期支护的施工顺序一般为：先喷砼后打锚杆；围岩条件恶劣时，则采用初喷砼—架钢支撑—打锚杆—二次喷砼。3.浅埋暗挖法施工浅埋暗挖法的工艺流程和技术要求主要是针对埋置深度较浅、松散不稳定的土层和软弱破碎岩层施工面而形成的。浅埋暗挖法与新奥法相比，更强调地层的预支护和预加固。（1）地层预加固和预支护常用的预加固和预支护方法有：小导管超前预注浆、开挖面深孔注浆及管棚超前支护。（2）隧道土方开挖与支护总原则是：预支护、预加固一段，开挖一段；开挖一段，支护一段；支护一段，封闭成环一段。（3）初期支护形式在软弱破碎及松散、不稳定的地层中采用浅埋暗挖法施工时，除需对地层进行预加固和预支护外，隧道初期支护施作的及时性及支护的强度和刚度，对保证开挖后隧道的稳定性、减少地层扰动和地表沉降。在诸多支护形式中，钢拱锚喷混凝土支护是满足上述要求的最佳支护形式。（4）二次衬砌在浅埋暗挖法中，初期支护的变形达到基本稳定，且防水结构施工验收合格后，可以进行二次混凝土衬砌灌注工序。通过监控量测，掌握隧道动态，提供信息，指导二次衬砌施作时机。这是浅埋暗挖法中二次衬砌施工与一般隧道衬砌施工的主要区别。二次衬砌模板可以采用临时木模板或金属定型模板，更多情况则使用模板台车，因为区间隧道的断面尺寸基本不变，有利于使用模板台车，加快立模及拆模速度。（5）监控量测经验证明拱顶下沉是控制稳定较直观的和可靠的判断依据，水平收敛和地表下沉有时也是重要的判断依据。对于地铁隧道来讲，地表下沉测量显得尤为重要。（P267页7个必测项目）(二）盾构法施工1、盾构法施工设备盾构是用来开挖土砂类围岩的隧道机械，由切口环、支撑环及盾尾三部分组成，也称盾构机械。盾构机的种类繁多，按开挖面是否封闭划分有密闭式和敞开式两类；按平衡开挖面的土压与水压的原理不同，密闭式盾构机分为土压式（常用泥土压式）和泥水式两种。土压式盾构，以土压和塑流性改良控制为主，辅以排土量、盾构参数控制。泥水式盾构，以泥水压和泥浆性能控制为主，辅以排土量控制。3.盾构法的适用条件(1)在松软含水地层，相对均质的地质条件。(2)盾构法施工隧道应有足够的埋深，覆土深度宜不小于6m。(3)地面上必须有修建用于盾构进出洞和出土进料的工作井位置。(4)隧道之间或隧道与其他建（构）筑物之间所夹土（岩）体加固处理的最小厚度为水平方向1.0m，竖直方向1.5m。(5)从经济角度讲，连续的盾构施工长度不宜小于300m。4、盾构法施工隧道具有以下优点（1）除竖井施工外，施工作业均在地下进行，既不影响地面交通，又可减少对附近居民的噪声和振动影响；（2）盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，施工易于管理，施工人员也较少；（3）隧道的施工费用不受覆土量多少影响，适宜于建造覆土较深的隧道;（4）施工不受风雨等气候条件影响；（5）当隧道穿过河底或其他建