盾构法与明挖法结合建造地铁车站的结构方案分析

盾构法与明挖法结合建造地铁车站的结构方案分析

郭瑶

粤水电轨道交通建设有限公司广东广州510407

摘要：相比一般地上道路交通工程，地铁交通工程修建难度更大，要求的技术性更强，为了全面保障地铁交通建设的合理性和可靠性，需要有效提升地铁车站结构方案科学性。盾构法与明挖法相结合进行地铁车站建设，能够对地铁构建当中盾构过站相关问题进行全面解决。基于此，本文结合具体案例，分析盾构法与明挖法结合建造地铁车站的结构方案，为相关设计工作提供一定参考。

关键词：盾构法；明挖法；地铁车站；结构方案

一、前言

在地铁修建当中，需要加强关注车站施工综合质量和施工进度，但是实际施工当中，区间盾构施工和车站施工两者在组织上以及速度上都存在一定冲突，两者之间难以协调主要在于盾构过站相关问题难以有效解决。盾构法结合明挖法能够有效解决这一问题，为了确保这一方法在实际施工当中有效应用，需要在结构方案方面进行全面分析和优化。

二、工程概况

某地铁站属于地下双层岛式换乘车站，车站设置的出入口一共四个，属于多层多跨钢筋混凝土结构，车站总长是159.8米。车站的四个出入口分别是两个风道，一个安全通道还有一个换乘通道。在风道和主体施工当中，主要通过明挖法进行，针对换乘通道则主要通过暗挖法进行施工。结合整条地铁线路工程筹划以及这一换乘站实际施工环境，通过盾构先实现过站，之后全环拆除车站区域当中大面积盾构管片，再通过明挖法进行地铁车站修建工作[1]。这种方式是在保留一些管片基础上进行车站拓展，为了验证这种方式的有效性，本文选择该车站从起程开始的19.2米进行试验，在这一区域首先对一部分的盾构管片进行拆除，之后按照明挖法对地铁车站进行拓展建造。

三、结构方案分析

1.结构设计原则

在进行地铁车站设计的时候，首先要对结构形式以及施工方法进行合理规划，并结合车站规模、技术经济指标、运行要求、地质条件以及地面环境等指标实现合理设计。设计的结构需要其净空尺寸符合施工工艺、建筑、使用以及设备等相关需要，还需要综合考虑工后沉降、施工误差以及结构变形等对净空尺寸产生的实际影响。盾构法联合明挖法作为地铁车站修建的一种新施工法，需要结合以下原则进行结构设计：①在目前直径区间当中的盾构基础上进行扩挖；②留下的一部分盾构管片在车站空间当中属于结构整体的重要组成，通过柔性连接实现主体结构和管片的相互连接；③在主体结构和盾构管片相应开口位置实现相互连接的部分，需要严格按照要求进行防水设计；④所有设计都要保障技术具有高度可行性，且施工步骤较为清晰明了，施工难度较低且要基于我国目前的经济水平和技术水平，所有技术都确保在技术攻关之后可以完全实现，并且相关施工工艺在不同环境和地层建设当中能够具有广泛推广价值；⑤造价以及工期都要相对合理，并且设计的结构方案不会对地面交通以及四周环境产生大的影响；⑥拼装的管片环要能够方便进行管片切割或者拆除；⑦所有管片要加强相互之间的纵向连接，以免在进行管片拆除的时候，相邻管片受到影响进而出现一定位移情况。

2.结构方案设计

结合选择的地铁站试验段实际建筑结构以及地理位置情况，对需要按照明挖法施工结构进行立柱式结构设计和塔柱式结构设计。

3.结构方案比选

从技术层面看，立柱式设计方案和塔柱式设计方案都具有高度可行性，不过塔柱式结构通常会在暗挖情况下别无选择的时候使用。这个车站自身具有突出的明挖有事，所有最佳的方式属于立柱式方案。

另外，如果按照塔柱式方案进行此车站建设，在特殊情况的运营过程中，上下车的人流极有可能出现较大冲突，并且这个站台的宽度不够大，使用效果当面也比立柱式方案较差。通过对立柱式车站设计方案和塔柱式车站设计方案的详尽对比，发现该车站受到建筑空间以及实际地理位置的综合限制，塔柱式车站明显不如立柱式车站，基于此，择优选择立柱式方案。在立柱式方案中，侧站台实际宽度在不断增加过程中，车站立柱上实际偏心距也趋向于增大，主体结构相应顶纵梁自身宽度也逐渐增加[2]。我国地铁设计规范当中对侧站台有2.5米的要求，再结合实际施工难度等因素，该车站侧站台设计为2.5米，也就是车站立柱和站台边缘之间的距离是2.5米。

4.结构方案设计当中重点问题

盾构法与明挖法结合建造地铁车站，涉及到的结构设计主要有盾构管片和主体结构连接部分设计、盾构管片部分设计以及明挖主体结构部分设计[3]。这些设计内容当中，盾构管片与主体结构连接部分设计以及盾构管片设计属于结构设计的重点。

4.1盾构管片设计

在进行盾构管片设计的时候，主要有管片宽度、管片厚度、管片材料、管片形式管片衬砌环拼装位置和方式等设计。在确定好相关设计参数与设计内容之后，还需要在设计中加强关注以下几个方面：首先，确保区间盾构管片环与车站管片环两者拼装方式要保持精良衔接；其次，确保管片进行拆除或者切割的时候没有太大难度；再者，在对部分管片实现拆除的时候，要确保拆除过程中和拆除之后留下的管片能够和主体结构保持精良连接；最后，需要制作的特殊管片需要具有高度可操作性，且易于制作。

4.2主体结构和盾构管片两者连接节点设计

管片结构属于柔性结构，主体结构属于刚性结构，如果使刚柔两结构实现有效连接，则需要着重进行两者节点设计。盾构结构和主体结构相互连接位置相应开口比较适合通过盾构隧道修建联络通道这样的方式进行连接施工，并进行一部分管片拆除，以便于施工。不过由于盾构隧道联络通道位置通常属于钢管片，这种管片造价较高，站在经济性角度考虑，可以结合本车站实际设计，利用对钢筋量实现有效体征，促使管片自身承载能力全面提高[4]。通过方案优化设计，确定在这个车站设计当中，将盾构隧道重点块尽量布置在车站偏外侧，并把其中一块标准块进行拆除操作，同时将一块与之相邻标准块进行部分切割，作为开口通往车站。

5.结构防水方案分析

在明挖车站当中，一个重要部分就是盾构隧道过站段的设计，该部门需要严格依据一级设防标准实现防水处理，确保该部分不漏水不渗水。基于此，需要加强对管片连接缝以及管片和现浇混凝土连接缝的防水设计。在管片接缝防水设计中，主要是进行管片连接内嵌缝和管片密封垫的防水设计。为了确保管片密封垫保持长期防水，需要在确保密封垫总宽度不发生改变的条件下，对其高度层面进行一层3毫米遇水膨胀橡胶片的粘贴，将密封垫增高3毫米。为了保障内嵌缝具有高度防水性能，可以在内嵌缝槽部填入封堵密封材料以及膨胀类嵌缝材料实现防水处理。对管片和现浇混凝土连接缝进行防水设计，可以进行遇水膨胀止水条的设置，还可以设置注浆管，或者进行排水盒的设置，以此全面提升该连接缝防水性能。

四、结束语

近年来，城市化进程不断推进，城市交通网络日渐发达，地铁作为城市交通重要的组成部分，为了满足现代城市居民多样化和大量便利出行需求，近年来地铁修建数量不断增多，修建规模也不断扩大。在地跌车站修建过程中，施工进度直接影响着城市道路畅通度，为了全面提升施工进度，可以在地铁修建结构设计当中，积极利用盾构法和明挖法结合的方法进行结构方案设计，以此全面提升地铁施工进度，并在保障建设质量基础上有效减少工程造价。

参考文献

[1]冯彦.配合盾构法修建地铁车站的技术方案[J].工程技术：文摘版，2016（5）：00025-00025.

[2]李强，张海涛.复杂环境下地铁隧道工法比选[J].江西建材，2016（22）：140-141.

[3]王霞.明挖法在城市地铁车站结构设计中应用分析[J].中国科技投资，2017（28）：58-58.

[4]秦海洋，刘厚全，程飞，等.盾构施工问题统计与分析[J].筑路机械与施工机械化，2017，34（1）：13-17.