地铁车站结构设计重点分析

地铁车站结构设计重点分析

岑陈斌

身份证：4408821992070357**

摘要：近些年来，伴随着我国经济的发展，交通事业取得了很大的进步，地铁车站的数量越来越多。作为城市当中不可缺少重要交通枢纽，地铁车站对于城市的发展具有的重要意义，其具有这功能丰富、人流密集等的特点，因此必须要对地铁车站的结构设计引起高度重视。在对地铁车站进行结构设计的过程中，需要充分考虑到安全性和稳定性等各方面的问题。本文结合地铁车站设计过程的实际情况，针对地铁车站结构设计中需要注意的问题就行分析，希望能够对我国地铁建设事业的发展带来帮助。

关键词：地铁车站；结构设计；问题

1、引言

在我国经济发展的过程中，地铁工程发挥了非常重要的作用，其不但投资较大，并且还有着较长的建设周期。在对地铁车站进行施工的过程中，涉及到了众多的复杂线路及大量的数据。可以说，针对地铁的建设耗时耗力且关乎着国计民生的重要工程，因此必须要在规划建设的过程中做好对于地铁车站的结构设计，严格依据相关的要求来做好各方面的工作。通过对地铁车站结构的合理设计，能够确保地铁车站的作用得到更加充分的发挥，这对于我国地铁事业的发展具有重要意义。

2、地铁车站结构设计常见问题

2.1周边环境较为复杂

建设地铁车站的一个主要目的就是提高城市交通的便利性，避免在城市中出现交通堵塞的问题，因此，在对地铁进行规划建设时，无论是其路线还是站位一般都会选择城市当中比较繁华且人口密集的地方，因此周边的环境非常复杂。具体来看，其周边往往会涉及到地上电力线路装置、建筑物和地下管线等的各种事物，同时各方面的细部工程也涉及到了众多内容，如在地下管线方面，通常会涉及到污水管、天然气管等。因此针对地铁车站的结构设计往往要面临复杂的条件，这就要求相关设计人员在进行地铁车站结构设计时，要对这些方面的条件引起高度的重视，避免受到这些方面条件的影响，确保地铁车站结构设计的合理性。

2.2水文条件复杂，地域性特征显著

在对地铁车站进行建设的过程中，最为主要的就是地下项目，因此将会受到来自于水文地质环境的直接影响。我国地域辽阔，在不同的地区中水文地质环境往往有着较大的差异，因此地铁车站的结构设计人员应当对地区水文环境对结构设计的影响引起关注，结合实际情况来选择最为合适的地铁车站施工方式以及围护构造形式，从而保证地铁车站结构的安全性与合理性。因此，在水文地质环境的影响之下，地铁车站的结构设计是较为复杂的，设计人员需要在结构设计时结合以往的相关设计经验，并且还需要充分考虑到地铁车站地区的水文地质环境状况，保证设计的针对性。

2.3设计标准要求较高

伴随着社会经济的不断发展，城市交通压力越来越大，因此在城市中建设了越来越多的地铁工程，有效解决了城市中交通堵塞的问题。随着城市的迅速发展地铁以自身运输量大、安全性高且更加舒适等的特点，在交通运输体系中发挥了越来越大的作用。与此同时，地铁车站还是城市地铁交通系统内不可缺少的重要部分，主要包括了出入口、站台层以及站厅层等，因为建成以后不能够对关键的地下建筑实施大规模的维修，所以地铁车站的构造应用年限较长，且在安全性方面要求较高。所以在地铁车站结构设计的过程中，无论是防腐蚀、抗震还是防火等都有着很高的要求，同时还要求地铁车站具有更高的构造强度、耐久性和稳定性。

3、地铁车站结构设计的主要内容

3.1初步设计

在此部分往往需要耗费几个月甚至需要更长的时间才能够完成初步设计。第一，要收集地铁车站周边建构筑物基础资料，并且需要保证资料都是真实、可靠，在初步设计阶段需要到实地考察，确认是否有新建或与收集到的资料不一致的变化。第二，要充分结合地铁车站的附近条件和地质水文资料，保证出站位的合理性，同时还要对主体与围护结构形式及施工技术等进行确定，同时明确地铁车站设计的重点与难点。第三结合所确定的结构形式及施工方法，针对控制点建立相应的力学模型，同时将此作为依据进行相关的计算分析，确定最终的围护构造及主体构造相关构件，且还需要对抗震设计专册及风险评估报告进行编制。第四，要进行对初步设计文件的编制，并充分考虑到专家的审查建议，确保初步设计的顺利完成。

3.2施工图设计

此部分的工作往往需要一年左右的时间来完成。在进行此工作的过程中，需要充分结合初步设计专家学者所给出的审查建议，以招标设计及初步设计为依据，结合相关的勘察数据，做好对施工图的设计细化和优化，尤其是要做好对结构构件和构件连接设计的处理，以此来保证施工图与工程的实际情况能够相符，确保地铁工程的施工质量能够得到提高。与此同时，还需要充分结合现场量测监控的相关数据及实际施工状况，做好对于施工图的动态设计，在需要的情况下针对施工图进行变更设计，尽可能的提高施工图设计的科学性与合理性。

4、地铁车站结构设计要点

4.1初步设计要点

一方面，要针对现场资料数据和附近的环境信息进行收集，将此作为工程设计的主要依据。在实际进行设计时所收集的数据资料主要包括

4个方面的内容：①地面上所存在的山体、建筑物、电力线路装置，地面下所存在的建筑物、地下管线等；②地面交通的实际情况结合地铁车站站位，把握其附近的交通情况，以保证城市交通体系的稳定运行；③充分了解基坑开挖所影响的区域中的建筑物用途和重要性；④掌握地铁车站附近的施工条件等。

另一方面，要对地铁车站站位的可行性和结构施工工艺进行确定。在对地铁车站结构进行设计的过程中，需要充分分析地铁车站施工区域中各管线对车站所造成的影响，并且还需要了解各管线的类型、直径和埋深等，在此基础上选择最为合适的地铁车站迁改措施。同时，还要进一步核实在建地铁车站的站位对于城市交通系统的影响，结合本区域的交通情况，制定可行的疏解措施，以确保交通体系的稳定运行。此外，要结合本地区地铁车站以往的建设经验，分析地铁车站施工影响区域的周边环境，在此基础上制定更为完善的工法。

4.2施工图设计要点

首先是对围护结构的设计。在进行设计时，需要对以下方面引起高度重视：其一，需要结合地铁车站所在地的工程经验及实例，结合详勘报告确定施工工法，采取安全、经济、合理的支护形式；其二，要做到对地铁车站围护结构尺寸的统一，以便于工程施工的顺利进行；其三，集水坑与基坑底部外边线间距较小时，需要考虑集水坑的深度适当调整围护结构的插入深度，计算围护结构构件的受力情况，并采取有效的措施进行加固，从而保证围护结构的稳定性。

其次主体结构的设计。在不影响建筑功能使用的前提下，要充分考虑车站的安全、经济、合理性，采取有效的措施，尽可能的保证施工及运营过程中的稳定性和结构强度。在结构构件布置方面需要结合建筑、环控、给排水等专业的提资，确保结构布置合理，同时方便施工及美观性。车站主体结构设计不仅仅保证身安全的同时也要和其他专业做好对接，并且需要满足各专业的要求，这个过程是一个动态的过程，在不停的调整中需要各专业都做到合理可行。主要设计原则及设计标准：车站结构按极限状态设计，车站主体结构遵照有关设计规范按施工阶段和正常使用阶段对其进行强度计算，必要时进行刚度和稳定性计算。1车站结构尺寸拟定应满足建筑限界、施工允许误差、测量允许误差、结构变形、沉降及装修等要求，同时还应考虑地质条件、结构埋置深度、荷载、结构类型、施工工艺等情况，参照有关工程经验，并通过计算确定。2.计算理论模型：主体结构计算采用荷载-结构模式，计算模型为底板置于弹性地基上的平面框架，对主体结构按各阶段实际工况进行分析计算。结构构件根据承载力极限状态及正常使用极限状态要求，按荷载最不利组合进行结构的抗弯、抗剪、抗压、抗扭强度和裂缝宽度验算。3.设计使用年限：地下结构中的主体结构及其相连的重要构件，按可靠度理论设计时，设计使用年限为100年，设计基准期为50‘年。主要构件包括构成主体框架的结构各层楼板、侧墙、框架梁、框架‘柱以及其它在维护或更换时会影响正常运营的结构构件。4. 结构安全等级：地铁结构中主要构件的安全等级为一级，结构构件重要性系数取1.1，按荷载效应的偶然组合进行承载力‘计算时，结构重要性系数取 1.0。5.结构裂缝控制：钢筋混凝土的裂缝开展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等因素确定。当计及地震‘或其它偶然荷载作用时不验算结构的裂缝宽度。按荷载的准永久组合并考虑长期作用影响所求得的最大控制裂缝宽度为：顶、底板，顶、底纵梁，侧墙迎土侧0.2mm，其它部位0.3mm。6.与围护结构的相互关系：围护结构在施工阶段作为基坑的围护，在正常使用阶段参与结构抗浮。围护结构设计时考虑围护桩参与结构抗浮，且围护结构按永久结构设计满足耐久性要求，在竖向抗拔力作用下，按裂缝控制配筋‘。结构抗震设计、结构人防设计根据实际情况确定，9.耐火设计标准：地下结构中构件的耐火等级为一级‘。结构抗浮设计：结构设计应按最不利情况进行抗浮稳定性验算，车站抗浮水位取场地地面标高。在进行抗浮稳定性验算时，各荷载分项系数均取1.0。在不考虑侧壁摩阻力时，其抗浮安全系数不得小于1.05；当计及侧壁摩阻力时，其抗浮安全系数不得小于1.15。施工阶段顶板覆土前：应在底板下采用降水保证地下水位于底板以下以满足抗浮要求；使用阶段：采用压顶梁+抗拔桩形式综合抗浮。

车站主体结构防水设计为一重要环节。车站防水等级和设计标准：1）车站防水等级为一级，不得渗水，结构表面应无湿渍。2）车站的风道、风井、区间防水等级应为二级，顶部不得滴漏，其他部位不得漏水；结构表面可有少量湿渍，但总湿渍面积不应大于总防水面积的2/1000，任意 100m2/防水面积上湿渍不应超过3处，单个湿渍的最大面积不应大于0.2m2/。设计原则 1）明挖结构防水设计应遵循“以防为主，刚柔结合，多道设防，因地制宜，综合治理”的原则。2）地下工程应以混凝土结构自防水为主，以接缝防水为重点，并辅以防水层加强防水，并应满足结构使用要求。

3）强调结构自防水首先应保证混凝土、钢筋混凝土结构的自防水能力。为此应采取有效技术措施，保证防水混凝土达到规范规定的密实性、抗渗性、抗裂性、 防腐性和耐久性。加强变形缝、施工缝、穿墙管、预埋件、预留孔洞、各型接头、各种结构断面接口、桩头等细部结构的防水措施。4）针对广州地区的气候，附加防水层应吸取国内外类似工程结构防水经验，以达到技术先进、经济合理、安全适用、确保防水目的。5）对于中等及以上腐蚀地段，混凝土内可添加防腐蚀添加剂或采用抗硫酸水泥。

防水设计的一般规定：1）防水设计应技术先进、方案可靠、施工简便、经济合理、使用安全，确保质量要求。2）防水是一个系统工程，建筑结构与防水必须密切配合，当建筑结构与防水发生矛盾时，在保证建筑结构适用安全的前提下，建筑结构与防水协调统一。3）地下主体结构以结构自防水为主，车站临水面构件均采用防水抗渗钢筋混凝土；4）变形缝、施工缝、穿墙管、预埋件、预留通道接头、各种结构的接口、桩头等部位是防水的薄弱环节，必须加强防水措施。5）车站防水混凝土的施工必须保证无水作业，须采用降排水措施，以保证整个施工过程基坑水位均在垫层下500mm。 6）防水混凝土的施工配合比应通过试验确定，试配混凝土的抗渗等级应比设计要求提高一级（0.2MPa）。7）所有防水构件、附加防水层、混凝土外加剂必须满足相关技术要求并附有相关材质证明材料。 8）防水施工必须由具有相应资质的专业防水施工队承担，或由防水施工上岗资格证并有类似工程成功施工经验的防水施工队承担。

5、结语

总而言之，在对地铁工程进行建设的过程中，地铁车站的结构设计是保证车站安全使用的前提，必须要确保地铁车站结构设计的合理性。因此，地铁车站结构设计过程中在满足建筑功能的同时必须符合国家的规范、标准等相关条文，采取相应的措施来进行处理，充分把握地铁车站结构设计的要点，从而确保地铁车站建设的顺利及后期安全营运。

参考文献：

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[4]北京市规划委员会.地铁设计规范:GB 50157—2013 [S].北京：中国建筑工业出版社,2013: 94.

作者简介：

岑陈斌，男，汉，籍贯广东湛江雷州市，本科，主要从事轨道交通土建类设计工作。