地铁明挖车站主体结构设计与施工

地铁明挖车站主体结构设计与施工

李涛

中国电建市政建设集团有限公司518103

摘要：针对地铁明挖车站结构设计中最为重要的结构计算环节，结合相关规范要求和某市客运站主体结构设计实例，系统地介绍了地铁明挖车站结构计算的原则、计算模型的建立方法及有限元分析、模型简化的假定处理原则以及车站施工方案组织。

关键词：地铁明挖；主体结构设计；施工

引言

地铁明面开挖站的主体结构设计与施工方案，既是地铁工程的重点部分，更是一个难点所在。结构模型的合理采用直接关系到车站的安全和经济性。一般明挖车站埋置深度较小，车站主体部分既受到周边土体的压力和地下水压力的主动作用，同时主体结构的变形和位移又受到周围环境的约束，导致其受力复杂。另外，城市相对环境的复杂变化，也给地铁结构的受力带来了不确定性。这些不利因素都加大了车站主体设计的复杂性和难度。文章依据GB50157－2013《地铁设计规范》和GB50010－2010《混凝土结构设计规范》等，结合某地铁客运站主体结构计算的实例，对实际设计过程中遇到的一些关键问题进行了分析，并根据工程地质和水文地质情况及周边环境，对车站的主要施工方案进行了研究。

1地铁明挖车站主体结构设计

1.1工程概况

某市车站主体结构长565.45m，标准段宽19.90m，开挖面积约为13387.3m2。客运中心站地下结构标准段开挖深度约16.5m，底板标高7.20～7.70m;小里程端基坑开挖深度约29m，底板标高约－6.30m;大里程端基坑开挖深度约18m，底板底标高约4.70m。车站与某市快速通道高架桥平行，高架桥墩位于道路中央，目前考虑先期施工大里程端附属围护结构，然后施工车站围护、主体、附属与高架桥。高架桥为端承嵌岩桩+承台基础形式，车站主体结构周围空地较多。

1.2主体结构施工分段

某站，分为站前段、站后段和车站主体等五个部分进行施工，主体施工分段进行,每段长度根据设计情况初步确定为20米左右，共12节段。每节段的施工时间为25天，考虑到各阶段的搭接施工时间，节段施工按20天计算，南关岭车站主体结构采用“纵向分段、竖向分层”的原则施工,施工分段的原则是施工缝位于两个中间柱跨距的1/4～1/3处，并结合其它因素一并考虑。

1.3施工前准备工作

基坑开挖到设计标高，仔细进行测量、放样及验收，严禁超挖；掌握车站结构浇筑和支撑拆除的要求及操作程序，对侧墙、中（顶）板模型支撑系统进行设计、检算、报监理业主审批后，根据施工进度提前安排进料；对内部结构施工顺序，施工进度安排，施工方法及技术要求向工班及全体管理人员进行认真交底，做到人人心中有数；垫层浇筑前，认真做好接地网等的施工。

2钢筋施工

2.1钢筋加工制作

钢筋必须有质保书或试验报告单；钢筋进场时分批抽样物理力学试验。使用中发生异常（如脆断、焊接性能不良或机械性能显著不正常时），要补充化学成份分析试验；钢筋加工的形状、尺寸必须符合设计要求。钢筋的表面保持洁净、无损伤，油渍、漆污和铁锈等在使用前清除干净。不使用带有颗粒状或片状老锈的钢筋；钢筋的弯钩或弯折按国标GB规定执行。

2.2钢筋焊接

钢筋焊接使用焊条、焊剂的牌号、性能以及接头中使用的钢板和型钢均必须符合设计要求和有关规定；焊接成型时，焊接处封锁水锈、油渍等。焊接后在焊接处无缺口、裂纹及较大的金属焊瘤，用小锤敲击时，应发出与钢筋同样的清脆声。钢筋端部的扭曲、弯折必须校直或切除；钢筋焊接的接头形式、焊接工艺和质量验收，按国家现行标准《钢筋焊接及验收规程》的有关规定；轴心受拉和小偏心受拉杆件中的钢筋接头，均采用焊接。普通砼中直径大于22mm的钢筋和轻骨料砼中直径大于20mm的I级钢筋及直径大于25mm的Ⅱ、Ⅲ级钢筋的接头，均采用焊接。

2.3钢筋绑扎与安装

所配置钢筋的级别、钢种、根数、直径等必须符合设计要求；焊接成型后的网片或骨架必须稳定牢固，在安装及浇注砼时无松动或变形；同一根钢筋上在30d且小于500mm的范围内,只准有一个接头；绑扎或焊接接头与钢筋弯曲处相距不小于10倍主筋直径，也不在最大弯矩处；当设计有防迷流要求时，严格按设计要求采用焊接贯通；钢筋与模板间设置足够数量与强度的垫块，确保钢筋的保护层达到设计要求；在绑扎双层钢筋网时，设置足够强度的钢筋撑脚，以保证钢筋网的定位准确。

3模板施工

3.1模板及支架体系的选择

车站主体为二层框架结构，脚手架采用φ48×3.5钢管扣件式金属脚手架系统。结构板采用组合钢模板，侧墙采用大块模板，结构板的掖角采用特制钢模板。

3.2侧墙模板施工

侧墙采用槽钢支承，φ48钢管斜撑与满堂脚手架结构固定的方法。在底板或中板上预埋φ25、50cm长钢筋（其中25cm锚入砼中）,其间距为1000mm，分3排设置，与侧墙边的距离分别为1.5m、3.0m、4.5m；按顺序先安装钢模板，然后竖向安设10cm×10cm长方木（方木间距为50cm），再装纵向[10槽钢（间距100cm），最后装φ48斜撑钢管。

3.3中、顶板模板脚手架施工

根据受力分析计算采用碗扣式脚手架搭设满堂脚手架支模。脚手架竖向间距1000mm，横向间距850mm。（注：中板模板在结构风管以上部分，待结构风管砼灌注完成后，不拆除下部脚手架，在风管内补全钢管碗扣式脚手架进行模板施工。）

3.4模板施工技术要求

模板必须支撑牢固、稳定、无松动、跑模、超标准的变形下沉等现象。对超重、大体积砼施工时模板支撑刚度须进行施工设计计算，并经监理验算；模板拼缝平整严密，并采取措施填缝，保证不漏浆，模内必须干净。模板安装后及时报验及浇砼；模板安装前，必须经过正确放样，检查无误后才立模安装；中、顶板结构支立支架后铺设模板，并考虑预留沉降量。当跨度大于4m时，模板起拱，起拱高度为跨度的3‰以确保净空和限界要求。侧墙模板采用大模板，模板拼缝处内贴止水胶带或玻璃胶，防止漏浆；结构变形缝处的端头安装填缝板，填缝板与中埋式止水带中心线和变形缝中心线重合并用模板固定牢固。止水带不打孔或用铁钉固定。填缝板的支撑必须牢固，确保不跑模。

3.7砼浇筑及振捣

地铁车站主体结构均采用防水砼，其抗压强度、抗渗标号必须满足设计要求，并具有良好的抗裂性能；砼浇注过程中应注意的事项：砼灌注必须采用串筒、溜槽或振动流管下落控制其自由倾落高度，避免因超高而使砼发生离析现象；砼必须采用振捣器振捣，振捣时间为10～30S，并以砼开始泛浆和不冒气泡为准；振捣器移距：插入式不大于作用半径一倍，插入下层砼的深度不小于5cm，振捣时不得碰撞钢筋、模板、预埋件和止水带等；表面振捣器移距与已振捣砼搭接宽度不小于10cm；砼从低处向高处分层连续灌注。如必须间歇时，其间歇时间尽量缩短，并在前层砼凝结之前，将次层砼灌注完毕；砼每层灌注厚度，当采用插入式振捣器时，不超过其作用部分长的1.25倍；表面振捣器不超过200cm；结构预埋件（管）和预留孔洞、钢筋密集以及其它特殊部位，必须事先制定措施，施工中加强振捣，不得漏振；结构施工缝留置在受剪力最小处，并符合下列规定：柱子施工缝留置在梁底交界处约50cm；板的施工缝留置在受剪力最小处，并符合下列规定：缝留在柱跨1/3～1/4范围内；施工缝处继续灌注砼时，按下列规定执行：按设计安置好止水带或膨胀止水条；②已灌注砼强度：水平施工缝处不低于1.2MPa,垂直施工缝处不低于2.5Mpa；施工缝处砼必须认真振捣，新旧砼结合紧密。

结束语

本文简述了明挖车站施工影响因素,并对重点工艺流程做了相应的阐述。本文针对某市车站施工成果进行了总结，为明挖车站主体结构施工提供一定借鉴和指导作用。

参考文献:

［1］刘钊，佘才高，周振强.地铁工程设计与施工.北京：人民交通出版社，2015.

［2］周顺华.城市地铁车站和开挖环境模拟［D］.成都:西南交通大学,2017.

［3］刘国崎，杜文库.我国地铁施工技术的发展与展望施工技术2017.