明挖地铁车站结构设计

2024-09-28

明挖地铁车站结构设计（通用9篇）

明挖地铁车站结构设计篇1

本文结合对某地铁车站招标设计的支护结构优化, 通过考虑两者共同作用的计算分析, 阐明了支护结构刚度的变化对主体结构内力的影响并不大, 可以不考虑其对主体结构的影响来优化支护结构的设计。

1 工程概况

南方某市某车站采用明挖顺作法施工, 基坑长174.6m, 标准段宽度15.3m, 设备区最宽处24.75m, 基坑开挖深度标准段深17.1m, 设备区深16.8m, 最深处17.2m。

2 工程与水文地质概况

2.1 工程地质条件

本站上覆第四系土层自上而下有:人工填土层〈1〉、冲积-洪积砂层〈3-2〉、冲积-洪积成因的粉质粘土〈4-1〉、淤泥质土〈4-2〉、红层可塑状残积土层〈5-1〉、红层硬塑状残积土层〈5-2〉、红层全风化带〈6〉、红层强风化带〈7〉、红层中风化带〈8〉、红层微风化带〈9〉。岩土主要物理力学参数见表1。

2.2 水文地质条件

勘察期间实测钻孔稳定水位埋深为1.30～3.50m, 平均埋深为1.97m。

3 原支护结构设计方案

原设计方案为:密排人工挖孔桩桩排墙加内支撑, 人工挖孔桩直径1.20m, 桩中心距1.2m, , 支撑选用φ600mm (t=12mm) 钢管, 沿车站纵向设二道横向水平支撑 (局部三道) , 水平间距4.0m。支护与主体结构侧墙采用重合墙模式, 详见图1。

4 支护结构优化设计

4.1 支护结构的优化原则

优化方案不改变原招标图中业主提供的内外边界条件、支护结构所起的作用及主体结构的受力形式。

说明:表中的抗剪强度:土层 (包括全风化层及强风化层) 为固结快剪强度, C值单位为k Pa;岩层中带*字符为抗剪断强度, C值单位为MPa。

4.2 支护结构优化方案

根据上述优化原则, 结合场地微风化岩埋藏较浅 (最浅处距地表7.60m) , 站台层多处于微风化岩中, 地下水较贫乏, 除局部地方存在砂层透镜体外无明显富水含水层的特点, 并参照工程类比经验。对原支护结构方案进行如下的优化设计:

⑴改原设计方案中的密排人工挖孔桩加内支撑结构的方案为疏排人工挖孔桩加内支撑结构的方案, 桩中心距2.4m, 支护结构与主体结构侧墙仍采用重合墙模式, 详见图2。

⑵支撑选用φ600mm (t=12mm) 钢管, 沿纵向分别在冠梁处及中板面以上架设。第一道支撑标准段的间距6米, 局部3～4m, 第二道支撑间距4m。

⑶人工挖孔桩桩间采用钢筋混凝土挡板进行连接, 桩外侧在局部存在砂层处加水泥土搅拌桩止水帷幕, 钢筋砼挡板随开挖过程模筑现浇。

4.3 支护结构计算

4.3.1 计算模式

⑴排桩按竖向弹性地基梁, 采用有限元法计算内力和位移 (图3) 。

⑵沿竖向将梁分为若干个单元。单元划分时考虑土层分布、地下水位、支锚位置、基坑深度等因素。

⑶整个施工过程分解为若干个施工工况, 而每个施工工况相应产生一个荷载增量, 依次分析在每个荷载增量作用下所产生的影响, 迭加其结果便可求得桩墙体的最终内力及位移状态。

4.3.2 荷载计算

⑴弹性地基梁M法土压力

基坑底上部主动侧 (迎土侧) 按朗肯主动土压力进行计算, 基坑底下部考虑两侧土压力相抵后形成矩形土压力荷载, 并在被动侧 (基坑侧) 设一组弹性支撑模拟地层抗力。

⑵水压力

地下水位按实际地下水位计且水压力不折减。地下水位以下, 对于岩土层中透水性较强的砂性土按水土分算, 其余土体按水土合算。

⑶计算结果及分析

采用整体分析功能较强的理正深基坑支护分析软件整体计算。考虑了支护结构、内支撑结构及土体空间整体协同作用。基坑整体计算结果如表2、表3。

经计算采用φ1200疏排挖孔桩, 桩身配筋率仍在经济配筋率范围内, 按最大支撑轴力计算, φ600 (t=12) 钢管支撑满足强度及稳定要求。

5 结论

⑴通过将原密排桩墙方案优化为疏排桩方案, 支护桩的数量减少近1/2, 大大节省了投资并可加快工程进度, 在地质条件较好时不必采用二序跳挖, 所有支护桩可同时施工。

⑵本文所提出的疏排人工挖孔桩+钢筋砼挡板的支护方案在民用建筑基坑设计中也有其实用意义。

摘要：以实际明挖地铁车站工程为背景, 在对基坑支护结构进行优化设计的同时, 分析了优化后支护结构的内力及配筋的变化, 对类似工程和普通民用建筑地下室支护结构设计均有借鉴作用。

关键词：支护结构,对比分析,优化设计

明挖地铁车站结构设计篇2

明挖地铁车站不同计算方法计算结果比较

通过对一个典型地铁车站的.结构受力的平面简化模型计算和空间模型计算进行分析比较,说明两者存在的差异性.从而提出地铁车站进行空间分析的必要性和对平面简化分析结果采用的建议.

作者：杨建学作者单位：中铁第一勘察设计院集团有限公司城建院,陕西,西安,710043刊名：甘肃科技英文刊名：GANSU SCIENCE AND TECHNOLOGY年，卷(期)：200925(13)分类号：U231.4 TU433关键词：地铁车站板壳模型实体模型有限元

明挖地铁车站防水工程设计与施工篇3

关键词：明挖法,地铁车站,防水,设计,施工

目前, 我国城市化处于高速发展时期, 修建具有超强运力的轨道交通工程, 已逐渐成为大城市的首选手段[1]。地铁车站属人员密集场所, 机电设备较多, 在修建地铁车站时工程防水显得尤为重要。如不能有效地做好地铁工程的防水, 渗漏的风险将造成工程成本增加、工期延期, 而且不能满足安全施工的要求, 倘若出现涌水、人员伤亡和财产损失事故, 将对社会造成很大的危害。结合参建的一些城市地铁工程情况, 就城市明挖地铁工程防水设计与施工作一些研究和探索。

1 地铁车站防水工程重要性

城市地铁, 特别是城市地铁车站, 长期处在有压地下水的环境中。因此, 防水工程设计与施工的质量, 直接关系到防水工程的效果, 关系到建设的成本、维修 (堵渗漏) 的难度与成败, 更是影响工程本身的坚固性和耐久性的关键, 是影响地铁工程能否正常运营的关键, 可以说是关系到城市地铁工程投资建设成败的重要内容。

2 明挖地铁车站横向变形缝的防水设计

明挖地铁车站主体结构接缝主要是车站横向的变形缝, 变形缝间设置衬垫板, 可减少相邻结构间因地震撞击导致的结构损坏。在车站的横向变形缝处, 可采用外贴式的橡胶止水带与可注浆的中埋式钢边橡胶止水带复合防水。顶板迎水面可嵌入低模量聚氨酯密封胶;在地铁隧道结构背水面的顶板、侧墙可设置嵌入式的接水盒, 以引排变形缝的少量渗水;在结构底板、侧墙设置外贴式的橡胶止水带, 并与顶板迎水面的嵌缝密封胶搭接形成封闭防水。设置中埋式钢边橡胶止水带注浆管的间距一般设计为3~5m。若发生渗漏水, 可采用聚氨酯或环氧类化学浆液通过注浆管注浆 (见图1~图3所示) 。

3 明挖地铁车站施工缝防水设计

横向施工缝采用中埋式钢边橡胶止水带 (可带注浆管, 亦可不带注浆管) 兜绕成环, 并在接缝面涂刷水泥基渗透结晶型防水材料, 如图4-图6所示。

地铁车站侧墙上设置一道纵向水平施工缝, 该处设计一般采用200mm宽的钢板止水带和遇水膨胀止水胶组合, 其接缝面再涂刷水泥基渗透结晶型防水材料。钢板止水带的连接应采用满焊的连接方式, 在浇筑混凝土之前要把接缝面清理干净, 以保证施工缝的防水效果。遇水膨胀止水胶使用密封胶枪挤压施工, 它能在潮湿环境下固化和膨胀, 为避免引起早期膨胀, 应确保在施胶后6h内浇筑混凝土。

4 明挖隧道的防水施工技术研究

明挖地铁的基坑可分成放坡开挖和护壁施工两类。地铁线路大多穿越市区, 且埋深较大, 基坑以护壁施工为主。放坡开挖仅在场地开阔、埋深浅和环境允许时采用。明挖法施工可以简要地概括为开挖工序、构筑工序、回填工序这3个步骤。

我国大多数明挖地铁车站都是把地下连续墙和灌注桩等基坑支护作为主体结构的一部分加以利用, 既可以节约工程投资, 又减少了资源的消耗, 符合可持续发展的要求。此时, 主体结构的侧墙可有单一墙、叠合墙和复合墙等三种形式。

侧墙支模的传统方法是用对拉螺栓固定, 但由于对拉螺最终留在混凝土中, 在潮湿的环境中, 随着时间的推移, 对拉螺栓会发生一系列的化学变化, 导致体积膨胀, 对混凝土产生不利的影响, 严重时甚至会致使混凝土“爆炸”, 对结构的永久防水和耐久性都极其不利。地铁车站侧墙支模采用传统方法, 从理论上是经济可行的, 但前提条件是防水对拉螺栓上的止水环片质量要有保障。如果止水环片焊接不好, 混凝土振捣不密实, 水就有可能顺着对拉螺栓渗入地铁隧道。而在工期紧张的情况下, 要确保每根对拉螺栓不渗水几乎是不可能的。根据工程实践, 并经专家多次论证, 对外侧墙支模均不应采用对拉螺栓, 可改用钢大模加型钢支架撑的“内撑外顶”的方法进行支模, 提高结构的防水效果。

5 结语

地铁车站防水工程是轨道交通工程界的热点和难点, 防水是地下工程永恒的主题, 地铁车站防水作为一项系统工程, 要做好防水必须多道设防、层层把关, 充分利用各道防线的防水功能, 确保每道防线的防水效果。在防水系统工程中, 要使防水起到良好的效果, 前提是合理设计好防水构造, 关键是精心做好防水施工。因此, 要建造好地铁车站工程, 须高度重视防水问题, 且对防水问题要系统化解决, 并切实系统地做好防水工程的研究工作, 依据工程特点、现场情况等信息来优选防水设计构造及防水材料, 然后统筹优化、系统组织防水施工。

参考文献

[1]杨永平、边颜东、周晓勤、叶霞飞.我国城市轨道交通存在的主要问题及发展对策.城市轨道交通研究, 2013年第16卷第10期

[2]《地铁设计规范》 (GB 50157-2003) .北京:中国计划出版社, 2003.

明挖地铁车站结构设计篇4

①检查底板垫层混凝土和围护桩表面是否有线状流水现象，如有必须进行堵漏处理，

②凿除围护桩表面突出物，桩间挂网喷射混凝土的平整度符合D/L≤1/6(D为相邻两凹凸面间的深度，L为相邻凹凸面间的距离);并保证垫层平整，平整度用靠尺检查，最大空隙不得超过5mm，且每米长度内不允许多于1处，并要求平缓变化，

③所有阴阳角部位用水泥砂浆做成R=5cm的圆角或50mm×50mm倒角。

明挖地铁车站结构设计篇5

明挖法是世界各国地铁车站施工的首选方法, 明挖法施工简单、经济、快捷、安全的优点使其在地铁施工中占据着不可替代的重要地位。而明挖法地铁车站的结构设计更需要在保证地铁车站结构安全的条件下, 采用方便施工的结构设计方法, 以期取得综合效益的提高, 所以对地铁车站结构设计进行分析和探讨具有非常重要的意义。良好的地铁车站结构设计不仅能保证结构的安全、降低成本, 而且还可以给施工提供极大的便利, 然而在实际设计中, 仍存在一些问题, 如交通导改困难、管线迁改等, 影响了设计人员的判断, 甚至在一定程度上困惑了部分设计人员, 本文将对明挖法地铁车站结构设计进行分析和探讨, 仅供参考。

2、明挖法地铁车站结构设计原则

(1) 车站结构应根据选择的结构型式、施工方法、荷载特性等条件进行设计。

(2) 车站结构的净空尺寸应满足地铁建筑限界和其他使用及施工工艺等要求并考虑施工误差、测量误差、结构变形及后期沉降的影响。

(3) 车站结构要满足车站建筑、设备安装、行车运营、施工工艺、环境保护等要求, 确保车站的正常使用达到总体规划设计的要求。

(4) 车站结构设计应充分考虑在施工过程中尽量减少对车站周围环境、重要建筑物的沉降和倾斜及地下管线的沉降影响。

(5) 对于不同的结构类型必须选择与实际状态相吻合的设计理论规范和配套体系进行设计计算。

(6) 结构计算模型应符合实际工况条件, 充分考虑结构与地层的相互作用和施工中已形成的支护结构的作用。

3、明挖法地铁车站围护结构设计应注意的问题

(1) 应根据现场实际情况选择合理的基坑支护型式。支护结构方案应根据基坑周边环境、开挖深度、工程地质与水文地质、施工作业设备和施工季节、经济性等条件综合考虑, 支护结构型式的造价从低至高的排列顺序依次为放坡、土钉墙、水泥土搅拌桩、SMW工法、排桩、地下连续墙。如条件允许, 应尽量采用坑外降水, 以减少水土侧向压力。当采用桩 (墙) 支护时, 应尽量降低桩顶标高, 桩顶以上土体采用放坡、砖墙、土钉墙或者喷锚等方式进行支护。举例来说, 两层标准地铁车站埋深一般为16米, 桩插入深度取为6m, 总桩长为22米左右, 如果我们降低桩顶标高3米, 桩长变为19米, 节约的围护桩 (墙) 工程量就有13%之多。

(2) 将围护结构设计与主体结构综合考虑起来进行设计。地下连续墙基坑支护在主体结构计算中可考虑部分刚度影响以降低主体侧墙投资。符合可持续发展的要求, 所以在设计中应特别注意。复合式地下墙结构中, 设计一般考虑土压力由围护结构承担, 而水压力由主体结构侧墙承担。灌注桩围护结构作围护结构又作为主体永久结构的一部分时, 在施工阶段, 灌注桩只做强度计算;使用阶段, 考虑其先期承受的外部荷载因材料性能退化和刚度下降向内部衬砌的转移, 初步设计阶段其刚度可暂按折减到70%考虑。、

(3) 围护桩配筋问题。目前围护桩配筋时往往采用圆形截面沿周边均匀配置钢筋的公式 (即混凝土结构设计规范) 进行设计, 事实上围护桩的正弯矩和负弯矩往往大小不同, 均匀配筋有时会造成很大的浪费。因此对于围护桩正、负弯矩相差较大的情况下, 建议采用《建筑基坑支护规程》相关公式 (即沿截面受拉区和受压区周边配置局部均匀纵向钢筋或集中纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土桩的正截面承载力设计方法) 进行设计。

4、明挖法地铁车站主体结构设计应注意的问题

(1) 设计细节问题。对于覆土较浅的车站结构计算, 地下一层侧墙、顶板及中板按纯弯构件计算;地下二层、三层侧墙、底板和三层以上车站中板属小偏压构件应按压弯构件进行配筋计算, 按纯弯构件验算, 以保证构件的安全。板和侧墙配筋计算考虑支座处设置的腋角和刚域作用;梁、板和侧墙计算配筋面积取按基本组合计算强度配筋和准永久组合计算裂缝配筋二者较大值;盾构井底板、侧墙支座处剪力较大如需配置抗剪钢筋, 宜采用封闭箍筋。

中板开洞较大时应建立平面模型核算横梁与中纵梁交接处弯矩和剪力是否满足, 并加强该处侧墙抗弯, 抗剪能力及该处楼板配筋。中板扶梯开洞处可设置变截面梁, 计算配筋可按明梁为挑梁来计算, 不考虑暗梁的作用, 单柱结构扶梯孔洞尽量对称设置, 避免产生过大扭矩。

(2) 对于主体结构应选择合理的计算方法。二维断面计算由于其简便性使其成为目前应用最广泛的地铁车站结构计算方法, 但是其缺陷也是很明显, 首先无法对中板、顶板开大孔进行应力分析;其次由于二维计算无法考虑板的面外刚度, 因而得到的板内力偏小、梁内力过大, 从而导致梁截面高度过大, 从而引起埋深加大, 造成浪费。经过对比, 三维计算所得纵梁内力比二维计算结果小得多, 有时甚至有接近50%的差异。其原因在于, 二维计算假定内力传递途径是按照预先指定的板传给梁、梁再传给柱的顺序, 所有板上竖向荷载都要传递给纵梁, 上述假定适用的前提条件是梁板刚度足够大。对于地铁车站结构来说, 梁与板的高度 (厚度) 相比一般在2:1左右, 梁要作为板的近似不动支座, 其相对刚度是不够的, 车站结构的实际受力特征是介于无梁楼盖及传统的肋梁楼盖之间, 板会直接传递部分荷载给竖向构件, 如采用二维计算, 其结果和实际必然有一定的偏差。因此建议采用三维计算作为地铁车站结构的主要计算方法, 以便能设计出既经济又安全的地铁车站。目前已有很多计算软件可以进行地下结构的三维分析。

(3) 在设计中应注意地下水。现有的国家地铁设计规范及多条我国城市地铁设计技术要求都对地下结构提出了抗浮稳定验算的要求, 同时对于车站内力计算还提出应考虑不同地下水位工况进行计算。目前设计人员采用多种工况进行计算。

5、结束语

地铁车站结构设计是一项系统工程, 需要考虑众多现实因素, 明挖法作为一门重要的地铁车站重要的结构设计及施工方法, 施工简单, 节约成本, 安全系数高。文章简要分析了地铁车站的围护结构设计, 与广大地铁设计者共勉。

摘要：地铁车站联系着地面与地下的客运功能, 其安全稳定十分重要。但由于地铁车站的结构造价相对较高, 因此, 如何做到造价上的合理和结构上的安全可靠是非常重要的。本文将对明挖法地铁车站结构设计进行分析和探讨。

关键词：明挖法,地铁车站,结构设计

参考文献

[1]《地铁设计实践与探索》刘志义等;中国铁道出版社

[2]《地下结构工程》童小东等;东南大学出版社

明挖地铁车站结构设计篇6

地铁主体结构工程渗漏水是地铁车站主体工程较常见的一种工程缺陷, 特别是地下水位较高的地区, 它不仅与地下工程周边地质水文环境、埋深、防水设计方案、防水材料等有关, 还与结构混凝土性能、施工方案、施工工艺等有关。由于影响地铁工程防水效果优劣的因素很多, 因而多数地铁工程在完工后或多或少存在局部渗漏的质量缺陷。为了尽快完成缺陷修复并使项目投入使用, 地铁工程渗漏处理在项目完工后显得尤其重要。本文通过总结苏州地铁工程施工经验, 针对地铁工程渗漏水施工处理进行探讨分析。

2 渗漏原因

通过对苏州地铁明挖车站主体结构施工完车后结构渗漏水情况统计分析, 总结明挖地铁车站结构渗漏水主要有以下原因。

(1) 围护结构各类桩体 (地下连续墙、灌注桩、旋喷桩、三轴搅拌桩等) 施工缺陷以及桩体接缝处理不当形成的缺陷导致渗漏。

(2) 结构自防水存在缺陷引起渗漏:主体结构自防水施工是最为重要的防水环节, 但在施工过程中由于地下工程环境相对特殊, 各地混凝土原材料、商品混凝土质量、混凝土的浇筑缺陷、结构模板支架拆除不当、混凝土养护以及地下结构支撑系统拆除引起结构过早受力等多方面原因, 形成结构裂缝难以避免。

(3) 由于主体结构变形缝、施工缝、诱导缝、穿墙管、抗拔 (立柱) 桩穿越底板处防水细部处理不精细而导致渗漏。

(4) 外包防水层失效。外包防水板、防水涂料等选材不当或施工质量欠佳造成渗漏。

3 渗漏水处理方法

通过对渗漏原因的分析, 地铁车站一旦发生渗漏情况, 对于围护结构、外包防水层则很难处理, 一般采取对结构混凝土缺陷进行修复才能解决渗漏问题。地铁车站主体结构堵漏主要以注浆封堵结构缺陷为主。渗漏形式主要以点渗、裂缝渗漏、面渗、施工缝渗漏、诱导缝及变形缝渗漏等。根据不同的渗漏情况分非别采用相应的处理施工技术。

3.1 渗漏部位确定

一般在整个车站结构封顶, 内支撑体系及模架全部拆除, 顶板外包防水层、顶板覆土完成、地下疏干 (降水) 井封堵完成后, 上述各类缺陷引起的渗漏才会基本暴露, 此时应全面检查结构墙面, 确定各个渗漏部位以及渗漏的形式。并加以标识和记录。

3.2 渗漏处理施工方法

3.2.1 点渗漏

点渗漏的现象可分为点或小于50mm的裂缝。若渗漏水轻微, 采取在该点或裂缝中心钻孔, 孔径为10mm, 深60mm~80mm, 埋设注浆管, 高压清水冲洗后注浆。注浆管嘴离孔底要有一定间隙, 孔口与注浆管采用堵漏粉固定, 两侧裂缝也同样采用堵漏粉封堵;若渗漏水形成水流, 则先对该点或裂缝进行凿槽处理, 然后再用上述方法堵漏。

3.2.2 面渗漏

面渗漏由点渗漏密集而成, 如直径小于100mm的面积, 首先按点渗处理, 然后在渗水面内凿深30mm, 清洗后涂刷堵漏粉, 使基面干燥并涂刷双组分聚氨酯涂料, 最后用防水砂浆封闭。

3.2.3 裂缝及施工缝渗漏

(1) 工艺流程:钻注浆孔→凿U型槽→清理基面→冲洗注浆孔→嵌入注浆管→堵漏粉封面→注浆→封闭注浆管→基面恢复。

(2) 施工工艺及要求。

(1) 预设注浆孔:根据裂缝的形成情况, 一般裂缝为垂直墙面形成通缝, 预设注浆孔为确保裂缝开凿后的位置, 并保证空位在裂缝上。采用Ф10mm的冲击钻头冲击成孔, 深度为100mm, 间距为200mm。成孔注意以裂缝为中心, 垂直墙面, 并在裂缝两端收口处间距50mm各加设一个。

(2) 凿槽:确定裂缝两端收口位置再延长150mm为凿槽截至位置。为确保开槽的完整性, 首先用钢碟片切割边界 (以直线转折) , 深10mm即可, 宽度不大于200mm, 沿裂缝顺着切割边界剔成U型沟槽, 沟槽的深度为主筋暴露为止, 深度原则为钢筋保护层+主筋直径+10mm填充空间, 一般能达到70mm。

(3) 基面清理:基面的洁净程度是堵漏粉与基面结合效果的关键, 基面一定要用清水、钢刷刷干净, 不允许有灰尘、浮渣松散层等杂物。

(4) 冲洗注浆孔:注浆孔离基面还有20mm~30mm的深度, 可采用注浆管深入孔内高压水冲洗, 反复几次, 孔内不允许留有杂物。

4 堵漏材料的合理选用

4.1 堵漏材料

(1) 应用部位及作用:注浆孔口封堵、明水封堵、槽体临时封槽、为注浆、涂膜防水和卷材防水创造无水作业条件。

(2) 堵漏材料的技术要求:速凝, 凝结时间可调, 强度高, 短时间内不开裂;抗渗性能好;粘着力强;可带水作业。

4.2 防水材料

(1) 防水材料技术要求:防水抗渗能力强, 涂膜材料不开裂;无腐蚀和耐腐蚀, 耐久性好;具有足够强度, 与混凝土基面粘结力强, 并能与结构形成整体;防水材料中不含溶出物;操作简单、易检查、无污染。

(2) 常用防水材料:水泥—有机速凝剂。如R1型防水涂料, 这种材料既能快速堵漏又可作为永久性防水。

4.3 注浆材料

(1) 作用机理:填充混凝土内空洞、毛细孔、裂缝, 封闭渗漏水通道, 置换混凝土中地下水的位置。

(2) 材料性能要求:渗透性、可灌性好;无腐蚀性和耐腐蚀性, 无污染;有足够强度、耐久性好、无溶出物、无收缩;与结构形成整体, 材料有良好的粘结性, 在列车振动下材料不分体、不脱体。

(3) 可选用的材料:无机注浆材料应选用超早强自流平水泥, 该材料具有补强加固和堵漏功能。高分子注浆材料优先选用改性环氧树脂, 如EAA和KS-7改性环氧树脂化学灌浆液。不应选用单组分水溶性聚氨酯浆液, 主要原因是其耐久性差, 与混凝土粘结能力差、自收缩、施工中不能采用二次重复注浆、注浆堵漏容易出现假堵缺陷。

4.4 治理变形缝渗漏水的材料

变形缝渗漏水注浆材料不得选用强度高、刚度大的注浆材料, 如无机注浆材料、改性环氧注浆材料等, 禁止使用堵漏剂堵漏。?应先用凝固时间快 (可调) 、强度低、粘度低、可灌性好、短时间内防水效果好的注浆材料。丙烯酰类注浆材料是常选的变形缝注浆止水材料, 但只能作为临时止水。

5 结语

明挖顺做法地铁车站快速施工技术篇7

含元路站位于含元路与太华南路丁字路口附近, 沿太华南路南北向布置;西临大明宫遗址公园;含元路站为地下二层岛式车站, 车站长244.9m, 标准段宽度19.2m。车站底板埋深16.41m, 顶板覆土厚度约3m。车站采用明挖顺做法施工。车站设两组风亭和五个出入口。

车站总的建筑面积为14660m2, 围护结构为 Φ1000@1500 灌注桩+钢管内支撑, 车站沿基坑竖向布3 道 Φ600mm钢管内支撑, 支撑水平间距第一道6m, 第二、三道3m。土方采用从北向南分层、分段开挖。主体结构为为双层单柱二跨箱型框架结构, 结构外设全包防水层。

车站土方总量约为77238m3, 钢筋总量约为4595t, 混凝土总量约为25115m3。

2 快速施工技术策划

2.1 施工场地布置

结合工程施工特点, 施工流水段划分及开挖方向, 对施工场地进行策划及布置, 充分考虑流水作业, 在含元路站南端设置钢支撑堆放区、网喷原材及设备堆放区;北端设置主体结构钢筋堆放区及加工区。

2.2 施工段落划分

根据施工缝留置的设计要求间距控制在12~18m及诱导缝设置要求间距控制在24~36m, 含元路站主体结构合理分段:施工纵向分段共13 段, 竖向分层共3 层。

2.3 资源配置

车站结构施工涉及钢支撑架设、土方开挖、网喷作业、防水层作业、主体结构施工等工序, 根据各工序特点及工程量大小, 成立含元路站组织管理机构, 精心组织施工, 合理配置劳动力、周转材料及机械设备。

(1) 人员配置。根据施工进度计划, 施工劳动力配置如下:钢支撑架设班组:8 人, 网喷作业班组:7 人, 防水作业班组:6 人, 主体队伍:73 人, 项目部作业班组:21 人, 共计:115 人。

(2) 周转材料。根据西安地区施工经验, 周转材料按照4 段结构施工用量来周转, 具体如下:

木胶板:1800×2440mm, 5886m2;次楞方木:60×80mm, 97.5m3;主楞方木:100×100mm, 33.1m3;碗口式脚手架:Φ48, 壁厚35mm, 168t;钢管:Φ48, 壁厚35mm, 8908m;扣件:十字扣, 7200 个;底托:3720个;顶托:7514 个;钢支撑 (标准节) :Φ600×14mm, 992m;钢支撑 (活动端) :长2350mm, 82 个;钢支撑 (固定端) :长1750mm, 82 个;钢围檩:I45b450×700mm, 380 个;三角架:600×650×606mm, 127 个。

(3) 机械配置。根据施工进度计划及工序需要, 主体结构施工机械配置如下:弯曲机:2 台, 调直机:1 台, 套丝机:2 台, 电焊机:6 台, 搅拌站及网喷机:1 套, 10+10 龙门吊:2 台, 25T吊车:1 辆, D-240 挖掘机:2 台, S-60 挖掘机:1 台。

3 快速施工技术

3.1 安全、质量管理

(1) 每个工区配备相应的专业工程师、安全员及群众安全员, 重点做好过程中的技术把控及风险隐患的排除。 (2) 要求安全员佩戴袖章及扩音器, 发现违章作业, 及时制止。 (3) 重点做好三级教育及班前安全教育, 并在施工现场设立“体验式安全培训区”, 其中包含钢丝绳使用方法、现场急救体验、综合用电体验、消防体验区、班前教育讲评区、安全帽撞击体验区等;通过对事故的模拟, 可以让施工作业人员体验到各种不安全操作行为潜在的危害, 达到更好的安全教育成效。 (4) 利用监控系统及门吊可视系统对施工现场的安全进行实时监控。 (5) 严格执行“三检制”, 重点做好钢筋安装、脚手架搭设、模板安装、混凝土浇筑的关键工序验收。

3.2 快速施工管理

(1) 重点做好施工进度分析及资源调整:每日通过班前讲话及交班会, 对各作业班组人员进行统计, 分析施工进度, 及时调整作业人员、周转材料及机械设备配置, 各项资源实际投入详细统计如下:

含元路站劳动力配置统计:钢支撑架设班组:10 人, 网喷作业班组:8 人, 防水作业班组:6 人, 主体队伍:93 人, 项目部作业班组:25 人, 共计:142 人。

周转材料投入统计:木胶板:1800×2440mm, 9357m2;次楞方木:60×80mm, 135m3;主楞方木:100×100mm, 54.5m3;碗口式脚手架:Φ48, 壁厚35mm, 256t;钢管:Φ48, 壁厚35mm, 14760m;扣件:十字扣, 12510 个;底托:6165 个;顶托:12350 个;钢支撑 (标准节) :Φ600×14mm, 1630m;钢支撑 (活动端) :长2350mm, 127 个;钢支撑 (固定端) :长1750mm, 127 个;钢围檩:I45b450×700mm, 592 个;三角架:600×650×606mm, 198 个。

设备配置:弯曲机:2 台, 调直机:1 台, 套丝机:2 台, 电焊机:10台, 搅拌站及网喷机:1 套, 10+10 龙门吊:2 台, 25T吊车:1 辆, D-240 挖掘机:3 台, S-60 挖掘机:1 台。

从上述统计可以看出, 加快施工进度, 在人员投入较以往增加约23%, 周转材料投入较以往增加约59%, 设备需适当增加电焊机及挖掘机。

(2) 重点做好物资供应:对施工现场的各项材料及时盘点及梳理, 保证材料供应及时, 重点做好混凝土的供应。

(3) 重点做好机械设备的日常保养及设备使用:加强对设备的保养减少故障合理调配时间, 尽量保证龙门吊充分利用。

(4) 重点组织好土方开挖的进度:每日出土前提前做好施工计划安排, 保证出土量, 每月提供不少于3 段的结构施工工作面。

(5) 重点组织好钢支撑拆除:充分利用主体结构空闲时间, 完成钢支撑的拆除。

(6) 重点组织好混凝土的浇筑顺序:为减少较差作业的影响, 在脚手架搭设、钢筋绑扎、模板安装施工过程中, 采取自北向南依次顺序施工;混凝土浇筑采取自南向北依次逆序施工, 减少窝工。

按照上述原则, 项目主要做好施工过程组织, 使施工作业形成流水, 10 月份完成结构施工12 块板。

4 结束语

通过以上分析、总结, 单端开挖的明挖顺做法车站主体结构施工主要从做好场地规划、队伍选择、人员投入 (约140 人~150 人) 、物资材料的供应 (需提供满足7 段结构施工的周转材料) 、设备投入, 通过精心组织施工, 合理安排, 单端开挖的明挖顺做法车站主体结构施工月均工效可以提高至6~8 块板。

通过以上管理手段, 使得含元路站车站施工工期总体提前2 个月, 虽然周转材料投入有所增加, 但节约了管理费及降水费用, 共计节约78 万元, 为项目创造了良好的经济效益;缩短了工期, 通过总结有效指导后续车站施工, 加快西安地铁建设能够尽早还路于民, 保证城市交通的通畅。

摘要：根据西安地铁一、二、三号线地铁车站施工经验, 单端开挖的明挖顺做法车站主体结构施工月均工效为45块板。在建四号线含元路站自2015年8月份开始主体结构施工, 至12月25日封顶, 月均完成8块板。其中, 9月份完成9块板, 10月份完成12块板, 不断刷新西安地铁车站施工进度记录, 实现了快速施工。文章以如何做好含元路站车站结构快速施工为例, 探讨地铁车站施工安全、质量控制及进度控制技术等。

明挖地铁车站结构设计篇8

随着城市地铁网建设日趋完善, 车站深基坑的开挖深度越来越深, 工程规模越来越大, 所面临的风险也在逐渐增加。而施工监测无疑是动态观测、评价车站施工安全性最有效的手段。本文总结了某地铁车站整个施工周期内所有监测项目的成果, 可用于对车站安全性的评价, 也可作为设计单位对设计成果的一种检验, 为后续类似工程的设计提供实践依据。

1工程介绍

1.1工程概况

石家庄地铁某车站位于石家庄市中华北大街与宁安路交口处, 沿中华北大街布置, 车站全长522.62m, 采用钻孔桩+桩间挂网喷锚支护结构, 支撑采用一道混凝土支撑+三道钢支撑结合的形式, 其中第一道支撑为混凝土支撑, 第二~四道支撑为钢支撑。水平支撑中心间距约为3m。结构标准段总宽度21.1m, 端头井宽度为25.3m。基坑采用明挖法施工, 开挖深度标准段为18.18m, 端头井开挖深度为19.78m。支撑布置图详见图1、2。

1.2 地质水文情况

石家庄市地铁某车站基坑开挖深度范围内土层依次为①1杂填土、厚度0~3.9m, ①2素填土、厚度0~5.5m, 以粉质黏土或新黄土为主, ②1黄土状粉质黏土、层厚2.4~6.1m, ②32~②33粉细砂、层厚4.3~7m, ③2粉质黏土层、层厚0.4~8.2m, ③53~③54细砂层、层厚1.1~10.6m。地下水在地表以下40m左右, 车站施工不会遭遇地下水。地层分布详见图3。

1.3 施工情况简介

明挖基坑共设置4 道支撑, 在施工时, 采用分层分段开挖、开挖至下道支撑位置时立即安装支撑, 直至开挖结束。然后施工底板结构, 拆除第四道支撑;后施工部分负二层侧墙, 安装倒换支撑;在拆除第三道支撑, 施工剩余负二层侧墙及中板;拆除第二道支撑, 施工顶板后, 拆除第一、三道支撑。

2 监测的目的和意义

实施监测, 为业主方、设计方等相关部门提供及时、可靠的用以评定地铁施工对周边环境影响的监测数据和信息, 并对可能发生的安全隐患或事故进行及时、准确的预报, 让有关方面有时间做出决策, 避免重大事故的发生。

为基坑周边环境中的建筑、各种设施的保护提供依据。通过对基坑周边的建筑物、管线、道路等的现场监测, 验证基坑工程环境保护方案的正确性, 及时分析出现的问题并采取有效措施, 以保证周边环境的安全。

3工程实例

3.1监测内容

根据规范及设计要求, 本工程监测内容包括以下几个方面:①基坑内外观察;②支撑轴力;③围护桩体水平位移;④围护桩顶水平及垂直位移;⑤相邻建筑物的沉降和变形;⑥基坑周围地表沉降;⑦地下管线的沉降及位移, 主要对基坑本身及周边环境进行监测。

3.2 监测点布设原则

测点布设应沿基坑四边布置, 每边中部、阳角处应布置监测点, 支撑的测点不少于3 处, 各层支撑的监测点位置在竖向保持一致。钢支撑的监测截面选择在两支点间1/3 部位或支撑的端头, 混凝土支撑的监测截面选择在两支点间1/3 部位, 监测点与维护结构变形监测点处于同一断面。地表沉降不小于两排监测点, 排距3~8m, 测点间距20m设监测断面, 第一排距离坑边不宜大于2m, 布点距离坑边由密变疏。基坑开挖深度约1~2 倍的距离范围内的重要管线节点、转角点和变形曲率较大的部位布置测点。

3.3 监测数据分析

选取端头井1 个典型断面, 标准段2 个典型断面进行监测数据汇总, 整理了支撑轴力、桩顶沉降、桩顶水平位移、地表沉降、管线沉降和桩体水平位移最大变形量。

①地面沉降。

选取DB01 断面、DB33 断面、DB34 断面, 其所有监测点最终监测数据见图4。

从图4中可以看出DB01断面中最大沉降3.98mm, DB33断面最大沉降3.08mm, DB34断面最大沉降3.56mm。远小于设计及规范允许的30mm。

②管线沉降。

选取GXC01管线、GXC02管线、GXC03管线, 其所有监测点最终监测数据见图5。

从图5中可以看出GXC01管线最大沉降4.49mm, GXC01管线最大沉降3.4mm, GXC01管线最大沉降3.1mm。远小于设计及规范允许的20mm。

③桩顶沉降。

选取ZQ01、ZQ02、ZQ34、ZQ35、ZQ36五个监测点, 其所有监测点最终监测数据见图6。

由图6可以看出五个监测点最大的是2.2mm, 远小于10mm的允许范围。

④桩顶水平位移。

选取ZQS01、ZQS02、ZQS34、ZQS35、ZQS36五个监测点, 其所有监测点最终监测数据见图7。

由图7可以看出五个监测点最大的是3.95mm, 远小于30mm的允许范围。

⑤混凝土支撑应力。

选取ZL01 -1、ZL02 -1、ZL03 -1三个监测点, 其所有监测点最终监测数据见图8。

由图8 可以看出五个监测点最大的是-918.2k N, 远小于-3000k N~3000k N的允许范围。

⑥钢支撑轴力。

选取ZL01、ZL02、ZL03 三个监测点, 其所有监测点最终监测数据见图9。

由图9 可以看出五个监测点最大的是682.5k N, 远小于1800k N的允许范围。

⑦桩体水平位移。

选取ZQT01、ZQT02、ZQT20、ZQT21、ZQT22 五个监测点, 其所有监测点最终监测数据见图10。

由图10 可以看出五个监测点最大的是10mm, 远小于30mm的允许范围。

4 石家庄地铁某车站监测汇总分析

通过以上监测数据的统计可以发现, 所有监测项目的累计数据均远远小于设计及规范允许范围, 在日常监测时, 本车站从未出现过单次报警的情况。日常巡视也未发现有异常情况发生。由此可以断定在严格遵守设计要求进行施工的前提下, 该车站的设计是十分安全的。但从监测情况上看, 该设计在一定程度上过于保守。

5 结语

①采用该设计方案进行施工, 施工安全能得到很好的保证。 ②从以上监测数据可以看出, 地表沉降、管线沉降、桩顶沉降及位移偏小, 受基坑施工影响小。但支撑轴力、桩体侧斜数据偏大, 且受基坑开挖影响变化较大。 ③总体来看, 在石家庄无水地区采用该设计方案, 基坑监测数据及周边环境变化远小于设计及规范要求。从监测数据来看, 基坑设计方案偏于保守, 可能是设计选取的土体力学参数过于保守所致, 建议在后续设计方案时可以借鉴实际施工的监测情况进行一定程度的优化, 可以起到节约大量费用的作用。

参考文献

[1]魏嵩锜.兰州地铁车站深基坑开挖及降水对周边管道影响的数值分析研究[D].兰州理工大学, 2014.

[2]王勰.地铁车站深基坑工程施工风险评价研究[D].石家庄铁道大学, 2012.

[3]刘涛.基于数据挖掘的基坑工程安全评估与变形预测研究[D].同济大学, 2007.

明挖地铁车站结构设计篇9

构件尺寸及配筋通常需要计算结构内力后确定, 但日常设计过程中, 往往需要短时间内确定构件尺寸及配筋, 因此, 如果掌握了结构在不同荷载边界条件下的受力规律, 就能迅速、准确的确定构件尺寸及配筋, 提高工作效率和技术精度。

1 计算方法、荷载条件及计算模型简述

1. 1 计算方法、荷载条件

计算方法以荷载结构法为基准, 顶板、侧墙不考虑与地层的协同工作, 地层荷载折算成土压力后直接施加于结构面; 结构基础底板考虑与地层的协同工作, 其与持力层的共同工作关系采用文克尔地基模型进行模拟, 即底板承受基础持力层变形产生的弹性抗力, 弹性抗力= 持力层变形 × 基床系数。

由于主要研究结构构件的受力规律, 因此, 对荷载条件做如下设定: 1) 抗浮水位取至地面; 2) 土层容重统一按20 k N/m3考虑; 3) 不考虑站台板荷载、列车荷载等有利荷载; 4) 迎土面结构构件主要考虑承受外部地层荷载, 不考虑装修、管线吊装等内部荷载; 5) 中板按设备荷载8 k Pa、人群荷载4 k Pa考虑。

1. 2 计算模型

采用通用有限元计算软件ANSYS进行模拟分析, 板、墙采用壳单元Shell63 进行模拟, 梁、柱采用杆单元Beam4 进行模拟。

Shell63 单元在文克尔地基模型中具有直接模拟壳体与地基协同工作的工作参数, 无需施加额外弹簧单元。梁、柱结点处Shell63 单元和Beam4 单元采用MPC148 刚性单元进行连接, 可实现梁的上翻、下翻模拟, 更接近实际工况。

以两柱三跨双层标准明挖矩形框架结构为例进行分析, 空间模型共取8 个柱跨, 每跨均按9 m计, 结构模型见图1。

2 顶板覆土厚度影响分析

按照常规概念理解, 顶板覆土厚度是较为重要的一个外部荷载边界条件, 对框架各构件的内力影响较大。选取3. 0 m, 4. 5 m, 6. 0 m三个不同覆土厚度进行计算, 分析在不同覆土厚度条件下车站中柱、纵梁、板、墙的受力规律。

2. 1 对车站中柱影响

柱在框架体系中是最重要、最经济的结构构件。主要内力为轴力。

柱顶—柱与顶板连接结点, 柱底—柱与底板连接结点。

根据图2, 图3, 柱轴力存在如下受力规律:

1) 各覆土厚度条件下, 中柱轴力均比边柱轴力大。

2) 随覆土增加, 柱底轴力与柱顶轴力的比值逐渐减小。例如本例中: 覆土3. 0 m时为1. 31, 覆土4. 5 m时为1. 23, 覆土6. 0 m时为1. 18。

3) 随覆土增加, 柱底、柱顶轴力均按相同线性比例增大。例如本例中: 覆土每增加1 m, 柱底、柱顶轴力均增加约1 650 k N。

2. 2 对车站纵梁影响

纵梁为框架体系中主要承载构件。纵梁一般按纯弯构件计算, 主要内力为弯矩。

根据图4, 图5, 纵梁弯矩存在如下受力规律:

1) 随覆土增加, 顶、底纵梁弯矩均增大且增加量较大, 中纵梁弯矩减小但减小量很小, 几乎可以忽略不计。

2) 随覆土增加, 顶、底纵梁弯矩增长呈线性趋势, 顶纵梁增长量比底纵梁大。例如本例中: 覆土每增加1 m, 底纵梁弯矩增加约373 k N·m, 顶纵梁弯矩增加约413 k N·m。

2. 3 对车站板、墙影响

板、墙构件体量较大, 因此其结构尺寸和配筋参数对整个框架造价影响较大。板、墙受压较大时, 可按压弯构件计算, 但为统计受力规律, 本文设定板、墙均按纯弯构件计算, 主要内力为弯矩。

根据图6, 图7, 板、墙弯矩存在如下受力规律:

1) 随覆土增加, 顶、底板弯矩均增大且增加量较大, 中板弯矩减小但减小量很小, 几乎可以忽略不计。

2) 随覆土增加, 顶、底板弯矩增长呈线性趋势, 顶板增长量比底板大。例如本例中: 覆土每增加1 m, 底板弯矩增加约99 k N·m, 顶板弯矩增加约109 k N·m。

3 基础持力层影响分析

底板基础持力层越坚硬, 基床系数越大。基床系数分别取50 MPa / m, 200 MPa / m, 500 MPa / m, 对应地层相当于土层、强风化层、中风化岩层。

根据图8, 图9, 底纵梁弯矩存在如下受力规律:

1) 随基床系数增大, 底纵梁弯矩减小且减小量较大, 顶、中纵梁弯矩减小但减小量很小, 几乎可以忽略不计。

2) 随基床系数增大, 底纵梁弯矩减小呈微弱非线性趋势, 例如本例中: 基床系数50 MPa/m ~ 200 MPa/m时, 每增加1 MPa/m, 底纵梁弯矩减小1. 44 k N·m, 基床系数200 MPa/m ~ 500 MPa/m时, 每增加1 MPa/m, 底纵梁弯矩减小0. 92 k N·m。

基床系数增大, 板、墙、柱主要内力均呈现减小趋势, 但减小量极小, 不影响构件尺寸及配筋, 因此可忽略不计。

4 结论与体会

本文以两柱三跨双层明挖矩形框架结构为例, 通过对不同覆土厚度、不同基础持力层条件下各构件内力的计算和分析, 得出了构件的内力变化规律, 由于计算以弹性理论为基础, 因此, 这些变化规律具有普遍性。

由于侧墙荷载变化对各构件的内力影响较小, 因为本文未细述, 其具体受力规律为: 当侧墙荷载减小时, 板、梁、柱主要内力均增大, 但增加量均不大, 相对来讲, 侧墙荷载对板、墙主要内力影响相对梁柱来说稍大。

本文得出的仅是趋势化的受力规律, 量化的受力规律需结合具体框架形式确定。建议可以针对具体框架形式, 根据趋势化的受力规律编制荷载—内力图表, 这样, 不通过计算, 就可以精确确定构件内力、尺寸及配筋, 进而可以简化设计程序, 提高工作效率。

摘要：以某地铁明挖车站为例, 采用ANSYS空间整体模型, 计算分析了在不同覆土厚度、不同基础持力边界条件下, 车站主要结构构件的内力变化规律, 得出了一些有价值的结论, 为地铁车站施工提供了依据。

关键词：地铁车站,ANSYS,覆土厚度,基础持力层

参考文献

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[2]王敏.地铁车站结构截面控制内力计算分析[J].现代城市轨道交通, 2013 (3) :72-74.

[3]王呼佳, 彭帅.地铁明挖车站主体结构计算中的几个关键点[J].现代城市轨道交通, 2013 (2) :45-48.

[4]代坤.明挖地铁车站空间计算模型与平面计算模型的对比分析[J].四川建筑, 2011, 31 (1) :126-130.