地铁结构设计指引(第一版)

铁四院城建院业建项目合同编号2005-14地铁车站结构设计指引（第一版）铁道第四勘察设计院城建院2005-12地铁车站结构设计指引审查：朱丹、方继丹、熊朝辉项目负责人：周小华主要编写者：刘国宝、林作忠、徐军林、冯金海铁道第四勘察设计院城建院2005-12目录第一篇地铁车站施工方法与结构设计......................1第一章车站建筑.........................................1第二章地铁车站的施工方法...............................4第三章地铁车站结构方案................................11第四章明挖结构设计....................................18第五章暗挖结构设计....................................24第六章地下车站结构防水................................27附一上海地铁车站施工22条................................29附二北京地铁浅埋暗挖施工技术的特点.........................32附三若干重大工程的防水创新技术............................34附四复合衬砌结构和防水层设计施工..........................38第二篇工程实例........................................41第一章明(盖)挖法施工的车站结构工程实例................41第二章暗挖法结构工程实例..............................52地铁车站结构设计指引Page1of65地铁车站结构设计指引第一篇地铁车站施工方法与结构设计地铁，城市轨道交通的一种，其定义为“在城市中修建的快速、大运量用电力牵引的轨道交通。线路通常设在地下隧道内，也有的在城市中心以外地区从地下转到地面或高架桥上”。地铁作为城市轨道交通的一种重要形式，对大城市的客运交通正在发挥越来越大的作用，不仅改善了我国城市公共交通普遍存在的矛盾和结构的欠合理，也对城市的社会经济发展起到了巨大的推动作用。地铁车站属城市公共交通建筑，是乘客集散、乘降和换乘的地方。地铁车站应设置在交通枢纽、地铁线路之间及与其它轨道交通线路交会处、商业、居住、体育、文化中心等大的客流集散点。地铁车站根据构筑方式分为高架站、地面站、地下站，大多为地下站，少数为高架站和地面站，后两类车站的结构设计类同于地面铁路中间站，故本书内容不涉及高架站和地面站。第一章车站建筑1、地铁建筑的含义何谓地铁建筑，从广义上讲，即是指地下铁道工程的所有构筑物。从狭义上讲，专指直接为旅客服务，以及为保障地铁正常运行的设备运转所提供的房屋建筑。本文主要从狭义范围内对地铁车站建筑加以说明。2、地铁建筑的种类地铁车站按功能分三类：第一类是为旅客乘车提供服务的房屋建筑空间，主要指地铁车站；地铁车站第二类是为全线运行提供服务的房屋建筑空间，主要指车辆段、控制中心、变电站等；车辆段地铁车站结构设计指引Page2of65控制中心第三类是为配套服务提供的房屋建筑空间，主要指办公楼、公寓、公安派出所等。在上述地铁建筑中，最能体现地铁特色的，是指直接面对旅客的第一类，即地铁车站。3、地铁车站的种类和形式地铁车站的种类根据其使用功能有多种分类形式。从在全线中所处位置分析，分单线站和换乘站。单线站，即本身只为一条地铁线路服务的车站，该种站型主要的考虑的是如何吸引周边客流，一般规模较小；换乘站是为两条及以上地铁线路服务的车站，该站较单线站须另增考虑多线间旅客的换乘，一般规模较大。地铁2号线地铁1号线地铁1号线单线站单线站换乘站从站台形式上，分岛式车站、侧式车站和岛侧结合车站。岛式站台车站侧式站台车站岛侧结合式站台车站从施工方法上，分明（盖）挖车站、暗挖车站和明暗挖结合车站。每一个地铁车站即是上述种类和形式的具体体现。4、地铁车站与外部关系由于轨道交通线是为解决市区拥挤的交通应运而生的，因此，地铁线路大多在市区内穿行，作为地铁链式结构中的节点的地铁车站，会不可避免的受到已形成的建筑、道路等固有因素的限制，这些限制还包括规划、拆迁、投资、政治和人文因素等，这些限制造成了各种车站类型的产生。比如说，车站按规划要求设在交叉路口地下，则要求车站的出入口兼作过街通道，对车站的长度和宽度会产生影响。11（一，二层）商业网点服务用房社区（一，二层）商业网点(待建建筑)水池地2F(一、二层架水池硬地水池C0418F地下车库边界线11FC1218FC09C0711F18FC01C0811FC0611F2F2上上下上上乔木密林乔木密林10101110101110610115号楼66679101919910111011010999191966666716商铺商铺商铺7底层商铺8号楼6号楼4号3号2号另外，地铁车站与相关物业合建，也会形成不同的车站形式。地铁车站结构设计指引Page3of65而且，个别规模较大、难处理的市政设施（比如管线），又或自然条件（比如河流）等，会对车站的站位及施工方法形成限制，导致了暗挖车站的产生。5、地铁车站的内部空间组成虽然各种类型的地铁车站形态及空间各异，但目前国内由于受到管理体制上的限制，在功能上还是统一的，具体体现在，地铁车站由站台区、公共区和设备区三大功能空间组成。站厅层示意图站台层示意图公共区非付费区非付费区付费区设备区设备区车站有效站台中心设备区设备区站台区车站有效站台中心站台区是乘客上下车的空间，直接承担旅客的出发和到达，该空间规模受到列车编组数量和旅客客流量的控制，其中列车编组数量控制着站台区的长度，在国内一般采用70m、80m、100m、120m和140m不等；站台宽度则根据客流量，通过计算确定，在国内岛式站台宽度一般采用8m、10m、12m和14m不等，侧式站台一般采用3.5m、4m、4.5m和5m不等。站台区一般设在站台层。站台区公共区公共区是站台区和室外地面的过渡空间和缓冲区，旅客在此空间内办理问讯、售票、检票手续，其中检票设备将公共区划分为付费区和非付费区，付费区通过交通系统直接与站台区连通，非付费区则通过出入口通道与室外空间连通，在非付费区内一般还设有报刊、零售、银行、电话等小型商业设施。公共区的规模一般视客流大小和设备数量相应增加和减小。公共区一般设在站厅层。设备区在地铁通称为设备及管理用房区，其中包含和为维持车站、全线运转所需的设备，以及为车站管理和维修提供的办公空间，设备区一般围绕站台区和公共区布置。设备区的规模受车站内的设备种类、数量和相互关系控制，设备区内的综合管线布置从小的说影响车站的层高，往大的说，甚至影响到整个车站的规模大小。6、地铁车站建筑理念的现在和发展地铁从产生到现在已有100多年的历史，但在我国的历史也就20多年，今年来，地铁建设高速发展，地铁建筑作为地铁建设的直接表象，也逐渐发展成熟，通过这几年的设计和建设情况看，地铁建筑，特别是地铁车站的设计和建设，更多的是考虑控制规模和投资，在保证满足旅客基本条件的情况下，尽量压缩公共区和设备区的空间，以减小车站长度，相应减小车站规模，评定一个车站建筑设计的好坏，须从在形成了最小规模的前提下，考察公共区内的空间布置，这是现有的国内经济条件限制的，国外的早期地铁建设也是如此。在今后的地铁建设发展起来后，随着综合国力的提高，地铁建筑会向营造空间、创造舒适度上扩展，会有多种建筑形式的出现，比如说大尺度的公共区，站引入地面自然光线，室内空间（包括站台层）变通用性为地域和地方文化性等。当然结构设计、设备设计也须相应进行变化。地铁车站结构设计指引Page4of65站台侧墙加装饰物第二章地铁车站的施工方法地铁车站的施工方法的选择不仅要满足地铁工程本身的使用功能，同时也要满足合理开发利用地上、地下有效空间的要求，并考虑由于施工给周围环境带来的不良影响。其施工方法的选择是否合理，对线路埋深、车站结构型式、工期及土建工程造价等具有极大的影响，直接影响到全线的社会效益、经济效益和环保效益。地铁车站的施工方法有明挖法、盖挖法、暗挖法。根据《地铁设计规范》（GB50157-2003），盖挖法现已归并到明挖法中；暗挖法包括盾构法和矿山法，在我国，一般特指矿山法。各施工方法详述如下：1、明挖法-系指由地面挖开的基坑中修筑地下构筑物的方法明挖法施工系指从地面向下开挖至基坑底面后，再自下而上浇注车站结构，然后回填土方，恢复路面。明挖法施工具有以下特点：1）施工安全，质量容易保证。2）结合地面工程改造及开发，其综合工程造价优势显著。3）施工作业面开阔，有利于提高工效、缩短工期。4）施工降、排水容易。结构防水简单，质量可靠。5）施工期间对周围环境或道路交通影响大，且易受到气象条件的影响。6）基坑较深时，须采取措施防止基坑变形及其周围地面沉降。明挖顺作法一般适用于地面有条件敞口开挖，且有足够施工场地的情况。当站位设在现状道路范围外；或站位设在现状道路下，但施工允许暂时中断交通或结合地面拆迁及道路拓宽，使地面交通客流得以疏散时，就有可能采用明挖法施工。当车站位于“十”字交通道路下时，为减少与车站垂直方向道路的影响，也可纵向分段施工，此时，前后施工段之间需设置临时封堵墙。具体实例如图2-1、2、3：地铁车站结构设计指引Page5of65图2-1明挖法施工现场图一图2-2明挖法施工现场图二图2-3明挖法施工现场图三第一次基坑开挖面地表面第一步第二步第二次基坑开挖面地表面第一道支撑第三步第一道支撑地表面第二道支撑第四步第一道支撑地表面第五步第二道支撑第三道支撑第四道支撑基坑底面第六步第三道支撑第一道支撑第二道支撑地表面第七步第二道支撑第三道支撑第一道支撑地表面第一道支撑第三道支撑第八步地表面第九步第三道支撑地表面地表面结构底板结构中板结构底板结构中板结构顶板结构顶板结构中板结构底板结构中板结构顶板结构底板第三次基坑开挖面第四次基坑开挖面第十步（使用阶段）结构底板结构中板结构顶板地表面图2-4明挖法施工工序图-叠合墙结构钻孔桩钢支撑格构柱土钉墙托换桩锚索仍在运营的铁路地铁车站结构设计指引Page6of65图2-5明挖法施工工序图-复合墙结构在施工过程中，常会碰到一些不可预见或者临时发现而且难以改移的地下管线通过明挖区域，此时需要采取一些悬吊或者临时保护的措施，出现此种情况往往要消耗较多的时间和精力去处理，对施工也会带来较大的不便，在设计时应引起重视。2、盖挖法—先修建临时（或永久）路面系统后分层开挖、修筑主体结构的方法盖挖法是在地面修筑维持地面交通的临时（或永久）路面系统后，构筑地铁车站的施工方法。盖挖法根据其临时路面系统的构成及修建顺序，可分为盖挖顺作法和盖挖逆作法。分述如下：1）盖挖顺筑法其方法是在地面修筑维持地面交通的临时路面及其支撑后，自上而下开挖土方至坑底设计标高，再自下而上修筑结构的方法。盖挖顺筑法的路面系统由钢梁及路面盖板、围护结构组成，其中钢梁及路面盖板为临时结构，车站施工完成后需拆除，其作业程序是：（1）局部的交通疏解或围挡，作好外围结构；（2）用钢梁及路面盖板组成的盖挖系统覆盖路面，恢复交通；（3）在盖挖系统的保护下顺序的进行车站主体结构的作业；（4）拆除盖挖系统，恢复永久路面。当路面盖板根据需要仅铺设一部分时，为半盖挖顺筑法。除了临时路面系统外，盖挖顺筑法的作业程序、结构方案与明挖法完全一致。其特点为：（1）封闭道路时间比较短暂，而且允许分段实施，一旦路面先期恢复（或盖挖系统完成后），后续施工对地面交通几乎不再产生影响。（2）盖挖系统的存在，使得工程造价较高；而且挖土是在顶部封闭（或半封闭的）状态下进行，大型机械应用受到限制，施工工期较明挖法长。图2-6盖挖顺作法施工现场典型的半盖挖顺作法的施工工序如图2-7，其要点是每步施工过程（工序）时，均根据路面通行要求设置相应宽度的路面系统。临时路面系统地铁车站结构设计指引P