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第8章城市轨道交通车站结构及施工第8章城市轨道交通车站结构及施工城市轨道交通线路可能位于地面、地上和地下。当线路位于地面时，轨道结构铺设于路基之上，与传统的铁路基本相同；当线路位于地上时，采用高架结构；当线路位于地下时，采用地下结构。车站结构设计以满足使用功能为前提，体现车站与区间结构和谐统一的要求。结构体系的选择应结合线路功能以及车站平面布置，达到安全可靠、经济合理、受力明确、传力简捷并具有较好整体性的目的不同的结构采用不同的施工方法，本章重点介绍高架车站和地下车站的结构和地下车站的施工方法。8.1高架车站结构城市轨道交通车站结构设计必须符合安全、适用、经济、美观、环保、维护方便等基本原则。高架结构包括站间、区间和车站高架结构，是永久性城市建筑，结构寿命应按100年进行设计。车站的设计除满足运营使用要求外，应保证乘客出行过程中的安全、方便、舒适需求，和外部景观相协调、匀称。高架结构应采用先进的结构形式和施工方法，对上下部结构进行方案比选，选择最佳结构方案，在安全、适用和经济的前提下，尽可能使桥梁具有优美的造型并与城市建筑及环境相协调。由于施工速度快、工艺成熟，运用较多。高架桥墩除保证足够的强度和稳定性外，还应结合上部结构的造型使上下部结构协调一致，与城市景观相和谐。常用的桥墩形式有倒梯形桥墩、T形桥墩、双柱式桥墩和Y形桥墩。2．高架车站的上部结构设计高架车站一般采用钢筋混凝土框架结构、桥梁式结构、框架与桥梁式混合结构。(1)钢筋混凝土框架结构适用于用地范围大，车站体量大的地段，可做成双层、三层以利于开发利用。(2)桥梁式结构适用于用地范围小、客流量小、车站体积小的地段。(3)框架与桥梁式混合结构中，区间梁与站台部分的梁板脱开，以防止列车行驶时的振动对车站主体结构产生影响，适用于用地范围大的地段。8.2地下车站结构8.2.1地下车站结构设计原则地下车站应根据车站规模、运行要求、地面环境、地质、技术经济指标等条件选用合理的结构形式和施工方法。地下车站的设计应满足以下一般原则：(1)结构设计应根据各车站不同的结构类型、工程地质与水文地质、荷载特性、环境影响、施工工艺、建设周期等条件做深入细致的比较和研究。本着安全、可靠、适用、经济的要求，综合确定车站的结构形式，满足车站的使用要求。(2)车站结构方案应满足建筑、限界、机电设备、人防等专业的技术要求，并适当考虑施工误差、测量误差、结构变形和后期沉降的影响。设计原则(3)车站结构设计应分别按施工阶段和使用阶段，根据承载能力极限状态及正常使用极限状态的要求，进行承载力、稳定、变形、抗浮、抗裂及裂缝宽度等方面的计算和验算；当采用暗挖法施工时，可按容许应力法进行设计或验算；某些情况中的设计参数也可采用工程类比法确定。(4)地下车站普通钢筋混凝土结构中的最大计算裂缝宽度允许值应根据结构类型、使用要求、所处环境和防水措施确定。(5)车站结构设计应满足施工、运营、城市规划、防火、抗震、人防、防水、防杂散电流等要求。(6)车站主体结构的安全等级为一级，并按设计使用年限为100年的要求进行耐久性设计。(7)车站结构按同时适合平、战功能要求进行设计。设计原则(8)车站结构设计应根据车站周边不同的环境条件，确定变形的保护等级。对于施工中的重要阶段，需要分阶段提出控制变形的具体要求和指标。(9)对处于交通繁忙干道下，施工期间地面交通组织有特殊要求的车站，在结构实施方案中应充分考虑交通疏解的便捷性和可行性。(10)车站与规划线网中近期建设的换乘车站，按同步设计、一次实施的原则考虑；作为远期建设的换乘车站，只需预留接口，以利远期车站施工时对已建车站结构的变形控制，并尽量减少对已建车站结构的影响。8.2.2地下车站的结构和构造按照施工方法，地下车站可分为明挖法施工和暗挖法施工。不同的施工方法会形成不同的车站结构。1．明挖法施工的车站结构和构造明挖法施工的车站主要采用矩形框架结构或拱形结构。车站结构形式的选择应在满足功能要求的前提下，兼顾经济和美观，力图与建筑形式相协调。(1)矩形框架结构这是明挖车站中采用最多的一种形式，根据功能要求，可以设计成单层、双层、单跨、双跨或多层多跨等形式。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。站台宽度≤10m时站台区宜采用双跨结构，有时也采用单跨结构。在道路狭窄的地段修楚地铁车站，采用正、下行线重叠的结构。明挖车站结构拱形结构明挖结构和构造明挖车站结构由底板、侧墙及顶板等围护结构和楼板、梁、柱及内墒等内部构件组合而成。主要用来承受施工和运营期间的内、外部荷载，提供列车运行必须的使用空间，同时也是车站建筑造型的有机组成部分。构件的形式和尺寸将直接影响车站内部的使用空间和管线布置等，所以必须综合受力、使用、建筑、经济和施工等因素，合理选定。(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，可以获得较好的建筑艺术效果。例如莫斯科地铁在拱顶覆土较薄的车站中采用的一种断面形式。结构呈拱形，墙脚与底板之间采用铰接，并在其外侧设有与底板整浇的挡墙，用以抵抗刚架的水平推力。明斯克地铁在10m站台的车站中，采用了多种形式的单拱车站，顶盖为变截面的无铰拱，地下连续墙直接作为主体的侧墙，变截面的底板与墙体铰接。上海轨道交通1号线的衡山路车站则采用了拱形车站的变化形式。2．盖挖法施工的车站结构与构造上海轨道交通1号线常熟路等3座车站是我国首批用逆作法施工的地下车站，地下连续墙既是基坑的侧壁支护，又是主体结构的侧墙，槽段之间采用十字钢板接头防渗抗剪，中间竖向临时支撑系统采用H钢立柱和钢管打入桩基础。北京地铁1号线永安里站在我国首次采用桩墙组合结构作为车站永久结构的侧墙。天安门车站边墙灌注桩和中间立柱均采用条形基础，不仅较常规方法缩短了桩长，避免了水下成桩的困难，而且减少了施工占路时间。3．矿山法施工的车站结构矿山法施工的地下车站，视地层条件、施工方法及其使用要求的不同，可采用单拱式车站、双拱式车站或三拱式车站，并根据需要可作成单层或双层。此类车站的开挖断面一般为150～250m²，由于断面较大，开挖方法对洞室稳定、地面沉降和支护受力等有重大影响，在第四纪地层中开挖时常需采用辅助施工措施。8.2.3地下车站的施工方法1．明挖法和盖挖法施工浅埋式车站经常采用明挖法或盖挖法施工，明挖法与盖挖法施工属于深基坑工程技术。由于地下车站一般位于建筑物密集的城区，因此深基坑工程的主要技术难点茌于对基坑周围原状土体的保护，防止地表沉降，减少对既有建筑物的影响（1）明挖法施工LOREMIPSUMDOLORLOREM明挖法明挖法施工技术简单、快速、经济，常被作为首选方案。明挖法施工程序一般可分为四步：围护结构施工——内部土方开挖——工程结构施工——管线恢复及覆土。明挖法施工中围护结构的选择，应充分考虑地质条件的差异、围护结构的刚度以及对基坑防水的要求等来确定。围护结构可分为排桩围护结构(钢板桩、挖孔桩、钻孔桩、水泥土搅拌桩或劲性水泥土搅拌桩(SMW))、地下连续墙围护结构、钉墙围护结构等。当侧压力比较小、基坑较浅时可以不设支撑，设置支撑还是采用锚杆等措施可根据当地已有的施工经验以及具体情况来定。内部土方开挖主要是根据土质情况采取分层、分块，同时考虑一定的空间及时间因素来进行。对地下水位较高的地区，土方开挖应注意因水土流失引起的支撑不平衡导致的基坑坍塌或因水土流失引起对周围环境的不利影响。内部结构的施工由下至上分步实施、最后施工防水层和上部覆土。明挖法明挖顺筑法施工工序，可概括性地描述如下；围护结构施工——内井点降水（或基坑底土体加固）——第一层开挖——设置第一层支撑——第n层开挖——设置第n层支撑——最底层开挖——底板混凝土浇筑——最下层支撑拆除——混凝土内衬浇筑——自下而上逐步拆支撑——顶板混凝土挠筑明挖法围护结构及其支撑体系关系到明挖法实施的成败。常见的内支撑结构形式有：现浇混凝土水平面格构（或框架）、圆形钢管、H型钢等。支撑的总体结构形状取决于开挖工作面，根据支撑方向的不同，可将支撑分为对口撑、角撑、斜撑等。在特殊情况下，也有设置成环形梁的。①钢管支撑和钢支撑，适用于基坑宽度不大的车站，基坑宽度一般在22m左右。钢支撑承载力较大，对控制变形较好，安拆灵活方便，可以倒换重复使用，较为经济。②钢筋混凝土对称支撑，适用于基坑宽度不大，施工工期要求不高。该支撑承载力较大，但拆除困难，无法重复使用和回收。明挖法③锚杆（索）支撑，适用于基坑宽度较大，难以设置内支撑时，应优先选用。该支撑系统可为施工提供宽敞的施工环境，但不宜在淤泥、饱水砂层等地层中使用，对周边地下空间的利用有影响，造价较高。④土钉墙、喷锚支护、钢板桩和工字型钢桩等支护结构，只能作为临时支护结构，且宜适用于基坑较浅的情况。当内支撑跨度较大时，还需在坑内设临时定柱，当临时立柱构造和位置恰当时．以后就将其变为结构的永久立柱。(2)盖挖法施工明挖车站可以较好的利用地下空间，但明挖法需要较长时间地中断交通，干扰城市居民生活、正常地商业、政治文化和社会活动。随着城市居民生活质量的提高，对于环境保护有了更加严格的要求，盖挖法逐渐成为城市地下车站主要的施工方法。按主体结构的施工顺序，盖挖法可分为盖挖顺作法、盖挖逆作法、盖挖半逆作法。其特点都是在完成围护结构后，须构筑一个覆盖结构承载行车、人流交通，并在其支护下完成基坑土方开挖和主体结构的施工。盖挖顺作法和盖挖逆作法的2．暗挖法暗挖法可分为盾构法和矿山法。(1)盾构法施工盾构法(SheildMethod)是指采用盾构施工机械一面防止土砂坍塌，一面进行开挖、推进，并在盾尾进行衬砌作业，从而修建隧道的方法。是目前在含水软土地层中修建暗挖隧道最常用的施工方法。土压平衡盾构机6.14m土压平衡盾构盾构设备主要组成部分示意图134576891011121314215土压平衡盾构机直径6190mm；主机长度8100mm；整机全长57m；铰接;推进千斤顶:16对;推进速度:0~8mm/min;螺旋输送机直径700mm.土压平衡盾构机后备台车管片吊放管片运至拼装区管片拼装成型隧道盾构施工示意图(1)盾构法施工①盾构法施工的构成要件盾构、衬砌以及竖井（工作井）是盾构法施工的主要构成要件。盾构也称为盾构掘进机(ShieldMachine)，是一种即可以支承地层压力，防止土砂坍塌，地下水渗入；又可以在地层中开挖、推进的施工机械。一般说来盾构由切口环、支承环及盾尾三部分组成：切口环设置有支承和开挖土体的装置；支承环安装有推进所需的千斤顶；盾尾则可以拼装预制隧道衬砌环。衬砌(Lining)：是承受盾构隧道周围水土压力，以确保隧道结构净空的结构物。衬砌分为一次衬砌和二次衬砌。一般说来，一次衬砌是将管片组装成环形而形成的结构物，也有代替管片而直接浇注混凝土形成一次衬砌的方法（压注混凝土施工法）。二次衬砌是在一次衬砌内侧修筑，一般采用现浇混凝土施工。盾构竖井(Shaft)：为进行盾构隧道的施工。用来作为盾构运入运出，转向，组装，解体，出渣，其他设备材料的运入运出，施工人员的出入，供电、给排水，通风等的作业坑道。根据其作用和目的可分为出发竖井、中间竖井、转向竖井和到达竖井。②盾构法的主要优点及不足盾构法施工可用于在各类软土地层和软岩地层中掘进隧道，尤其适用于市区线路和水底隧道韵掘进，在上海已有广泛的应用，并且随着城市建设的发展得到广泛的使用，有以下优点：除竖井外地面无作业，噪声、振动引起的公害小，对交通影响小；推进速度快，盾构的推进、出土、拼装等全过程可实现机械化、自动化作业，施工劳动强度低。施工不受季节，风雨等气候条件影响；当隧道穿越河底及其他建筑时，不影响施工；在松软含水地层中修建深埋的长隧道时具有经济、技术的优越性。盾构盾构法的不足包括：当覆土较浅时，开挖面稳定较为困难，甚至不能施工；在曲率半径较小时，施工比较困难；在隧道上方一定范围内，特别是在饱和含水层中，地表沉陷难以防止；盾构机本身价格昂贵，且针对性强。③盾构法隧道的设计盾构法隧道的设计内容基本上可以分为三个阶段进行，第一阶段为隧道的方案设计，以确定隧道的线路、线形、埋