地鐵車站設(shè)計(jì)論文

北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)老師評(píng)閱意見 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文題目： 地鐵車站方案及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 英文題目：Beijing Subway Programme And Structural Design 學(xué) 院：土木建筑工程學(xué)院專 業(yè)：土木工程學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師： 2014 年 月 2北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題 目： 適合專業(yè)： 指導(dǎo)教師（簽名）： 提交日期： 2014 年 6月 9日學(xué)院：土木建筑工程 專業(yè)：土木工程 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基本內(nèi)容和要求：主要內(nèi)容：1車站總平面布置（(包括站位選擇、出入口布置、通風(fēng)亭布置等）2車站主體結(jié)構(gòu)橫斷面設(shè)計(jì)（包括頂縱梁、地縱梁、吊頂?shù)龋?車站主體結(jié)構(gòu)縱斷面設(shè)計(jì)（包括站臺(tái)層、站廳層的建筑布置等）4主體結(jié)構(gòu)各工況內(nèi)力組合計(jì)算（包括荷載基本組合、標(biāo)準(zhǔn)組合等）5截面檢算與結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計(jì)（包括主要受力筋、構(gòu)造鋼筋的設(shè)計(jì)等）6施工方案設(shè)計(jì)（包括開挖施工方式、注意事項(xiàng)等）基本要求：1獨(dú)立完成上述各項(xiàng)內(nèi)容；2論文寫作規(guī)范化；3引用規(guī)范應(yīng)注明。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）重點(diǎn)研究的問題：1車站總平面布置2車站主體結(jié)構(gòu)橫斷面設(shè)計(jì)3車站主體結(jié)構(gòu)縱斷面設(shè)計(jì)4主體結(jié)構(gòu)各工況內(nèi)力組合計(jì)算畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的工作：1中英文摘要；2開題報(bào)告；3設(shè)計(jì)正文；4提交圖紙：車站總平面布置圖、車站主體結(jié)構(gòu)橫斷面圖、車站各層平面建筑布置圖、車站主體結(jié)構(gòu)縱剖面圖、車站主體結(jié)構(gòu)配筋圖、施工方案設(shè)計(jì)圖；5外文翻譯一篇，不少于40000字符；6畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)報(bào)告。參考資料推薦：（1）地下鐵道設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50157-2003）（2）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010-2002）（3）施仲衡，張彌主編，地下鐵道設(shè)計(jì)與施工其他要說明的問題：指導(dǎo)教師提供：車站所在地面環(huán)境總平面圖、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件。題 目： 學(xué)院： 土建學(xué)院 專業(yè)：土木工程 學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)： 文獻(xiàn)綜述摘要：本文給出城市地鐵隧道及車站的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、基本設(shè)計(jì)方法、當(dāng)前存在的問題、發(fā)展動(dòng)向，進(jìn)而引出開展本設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容、意義、必要性和價(jià)值等。 關(guān)鍵詞：城市地鐵；建筑設(shè)計(jì)；施工方法 引言1地鐵簡(jiǎn)介1.1地鐵的起源地鐵是地下鐵道交通的簡(jiǎn)稱。它是采用在地下挖隧道，運(yùn)用有軌電力機(jī)車牽引的交通方式，除為方便乘客，在地面每隔一段距離建一個(gè)進(jìn)出站口外，一般不占用城市的寶貴土地和空間。既不對(duì)地面構(gòu)成環(huán)境污染，又可為乘客躲避城市的嘈雜提供良好環(huán)境。此外，地鐵還是發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng)等特大緊急情況最理想的庇護(hù)所，夏季還可避暑，但它們的主要任務(wù)是快速輸送城市客流。據(jù)相關(guān)資料記載，地鐵思想的產(chǎn)生，并不是交通專家發(fā)明的，而是英國(guó)查理斯法官首先提出的。20世紀(jì)中期，倫敦開始出現(xiàn)車輛擁擠、交通混亂現(xiàn)象，久居城里的查理斯很關(guān)心此狀況，經(jīng)長(zhǎng)期認(rèn)真思考他提出把交通引向地下，以減少地面的擁擠狀況。他的想法很快得到英國(guó)政府支持，城市地鐵建設(shè)的帷幕從此拉開了。1.2地鐵的特點(diǎn)地鐵是一種獨(dú)立的有軌交通系統(tǒng)，其正常運(yùn)行不受地面道路擁擠的影響，能快捷、安全、舒適地運(yùn)送旅客。地鐵(或者軌道交通)是現(xiàn)代城市交通的主流和方向，其運(yùn)量大，速度快，干擾小，能耗低，被譽(yù)為現(xiàn)代城市的大動(dòng)脈，是一座城市融入國(guó)際大城市現(xiàn)代化交通的顯著標(biāo)志，它不僅是一個(gè)國(guó)家國(guó)力和科技水平的實(shí)力展現(xiàn)，而且是解決大城市交通緊張狀況的最有效的方式。與其他交通方式相比，地鐵交通的主要特點(diǎn)如下：(1)地鐵交通是大型城市基礎(chǔ)設(shè)施，為社會(huì)生產(chǎn)和生活提供基礎(chǔ)服務(wù)，具有顯著的公益性。(2)地鐵交通基礎(chǔ)設(shè)施的線路、車站、通信和車輛等，具有資產(chǎn)專用性，一經(jīng)完成不能他用。(3)地鐵交通建設(shè)成本高，規(guī)模大，回收周期長(zhǎng)。地鐵網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，可以降低成本。(4)地鐵交通項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)等各階段，需多專業(yè)、多行業(yè)、多企業(yè)間相互配合。1.3地鐵的優(yōu)缺點(diǎn)地鐵有很多其他交通工具比不上的優(yōu)點(diǎn)：(1)電力驅(qū)動(dòng)，能源使用效率高，無污染；(2)地下或者高架橋上行走，不占用地面的空間，提高了城市有限空間的利用率；(3)無堵車塞車情況發(fā)生，節(jié)約了時(shí)間，節(jié)約了能源；(4)載客容量大。一款8節(jié)編組的A型地鐵列車最多能載客1500人左右；(5)速度快。地鐵列車平均運(yùn)行速度都能達(dá)到時(shí)速50-80公里左右，急速可以達(dá)到時(shí)速100公里；(6)安全性好。統(tǒng)一的調(diào)度指揮，自動(dòng)化程度高，發(fā)生事故的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他地面交通工具。但是地鐵也有一些缺點(diǎn)：(1)造價(jià)高。目前來說每公里地下隧道造價(jià)一般在1億-2億人民幣左右；高架線路便宜，每公里在3000萬人民幣左右。(2)建造周期較長(zhǎng)。一般來說一條地鐵線路的總長(zhǎng)度不超過40公里（因?yàn)橹笓]系統(tǒng)無法控制更長(zhǎng)的單條線路），國(guó)內(nèi)單條地鐵線長(zhǎng)度大多在20-40公里左右，建造時(shí)間最短也要2年左右，通常是2-4年。(3)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高。目前來看，除香港地鐵公司以外，世界各個(gè)城市的地鐵系統(tǒng)都是虧損狀態(tài)（香港地鐵公司還經(jīng)營(yíng)房地產(chǎn)等其他業(yè)務(wù)，否則也會(huì)虧損），需每年提供運(yùn)營(yíng)補(bǔ)助。1.4世界地鐵發(fā)展簡(jiǎn)史1863年，世界上第一條用蒸汽機(jī)車牽引的地下鐵道線路在英國(guó)倫敦建成通車，至今已有130多年的歷史。世界第一條地下鐵道的誕生，為人口密集的大都市如何發(fā)展公共交通取得了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。特別是到1879年電力驅(qū)動(dòng)機(jī)車的研究成功，使地下客運(yùn)環(huán)境和服務(wù)條件得到了空前的改善，地鐵建設(shè)顯示出強(qiáng)大的生命力。自1863年至1899年，英國(guó)的倫敦和格拉斯哥、美國(guó)的紐約和波士頓、匈牙利的布達(dá)佩斯、奧地利的維也納以及法國(guó)的巴黎共5個(gè)國(guó)家的7座城市率先建成了地下鐵道。倫敦地鐵歷經(jīng)130多年的發(fā)展，現(xiàn)線路總長(zhǎng)度約410km(地下隧道171 km)，共設(shè)置車站275座，地鐵車輛保有量總數(shù)約4139輛，年客運(yùn)總量已突破8億人次。美國(guó)紐約也于1867年建成了第一條地鐵?，F(xiàn)在紐約已發(fā)展成為世界上地鐵線路最多、里程最長(zhǎng)的一座城市。目前，紐約地鐵線路總長(zhǎng)度約421 km，其中地下隧道258 km，共設(shè)置車站476座，地鐵車輛保有總數(shù)約6561輛，年客運(yùn)總量已突破10億人次。日本東京的第一條地鐵線路于1927年建成通車。雖然日本的地鐵也是效仿歐洲技術(shù)建設(shè)而成的，但他們?cè)谛藿ǖ罔F的同時(shí)，著重開發(fā)主要車站及其鄰近的公眾聚集場(chǎng)所，這些場(chǎng)所能促進(jìn)地下商業(yè)中心的建設(shè)，而且與地下車站連成一片，使地鐵這一公益性基礎(chǔ)設(shè)施獲得了新的活力，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。1996年，東京地鐵已擁有12條線路，線路總長(zhǎng)度約為237km，共設(shè)置車站196座，車輛保有總數(shù)約2450輛，年客運(yùn)總量已突破25億人次，使當(dāng)今世界上地鐵客運(yùn)量最大的城市之一。我國(guó)地鐵建設(shè)事業(yè)起步較晚，其發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)相當(dāng)曲折的過程。20世紀(jì)50年代：起步階段。我國(guó)開始籌備北京地鐵網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，于1969年10月建成北京地鐵1號(hào)線，全長(zhǎng)236 km。隨后建設(shè)了天津地鐵(7.1km，現(xiàn)已拆除重建)、哈爾濱人防隧道等工程。該階段地鐵建設(shè)以人防功能為指導(dǎo)思想。20世紀(jì)80年代：發(fā)展階段。我國(guó)僅有北京、上海、廣州等幾個(gè)大城市規(guī)劃建設(shè)地鐵。該階段地鐵建設(shè)開始真正以城市交通為目的。20世紀(jì)90年代：政府調(diào)控階段。進(jìn)入90年代，一批省會(huì)城市開始籌劃建設(shè)地鐵，但由于項(xiàng)目多且造價(jià)高而暫停了地鐵的審批。同時(shí)，國(guó)家計(jì)委開始研究制定地鐵交通設(shè)備國(guó)產(chǎn)化政策。該階段為政府通過研究制定相關(guān)政策來指導(dǎo)地鐵的規(guī)劃和建設(shè)。1999年以后：建設(shè)高潮階段。在這段時(shí)期，國(guó)家的政策逐步鼓勵(lì)大中城市發(fā)展地鐵交通，全國(guó)已建有地鐵的城市達(dá)10個(gè)，新申請(qǐng)立項(xiàng)準(zhǔn)備建設(shè)的城市有23個(gè)。該階段地鐵建設(shè)速度大大超過之前的30年。國(guó)內(nèi)地鐵建設(shè)以大城市與省會(huì)城市為主。目前，我國(guó)已經(jīng)擁有地鐵的城市分別是北京、上海、天津、廣州、深圳、大連、武漢、南京、香港和臺(tái)北這10個(gè)城市，它們多為直轄市、省會(huì)城市，其中北京，上海，廣州和香港的通車?yán)锍桃殉^100 km。正在建設(shè)或已獲得批復(fù)建設(shè)地鐵的城市還有23個(gè)，分別是重慶、成都、蘇州、杭州、無錫、寧波、沈陽、哈爾濱、烏魯木齊、西安、鄭州、南昌、長(zhǎng)沙、合肥、青島、福州、泉州、東莞、廣佛線、貴陽、昆明、南寧、澳門。據(jù)我國(guó)各城市地鐵交通發(fā)展規(guī)劃圖顯示，至2016年我國(guó)將新建地鐵交通線路89條，總建設(shè)里程為2500 km，投資規(guī)模達(dá)99373億元。從上述世界地鐵建設(shè)發(fā)展概況可以看出，在20世紀(jì)50年代至90年代之間，世界范圍內(nèi)的城市地下鐵道有了迅速發(fā)展。其主要原因一是在戰(zhàn)后以和平發(fā)展為主流的年代里，亞洲、拉丁美洲、東歐的城市化進(jìn)程加快，數(shù)百萬人口的城市不斷增加；二是發(fā)達(dá)國(guó)家中的小汽車激增與城市街道有限通行能力之間的矛盾日益突出，空氣嚴(yán)重污染，使這些城市都面臨著如何在較長(zhǎng)的距離內(nèi)，以最有效而快速的方式來輸送大量乘客的問題。實(shí)踐證明，只有通過建造地下鐵道系統(tǒng)，才能解決這一難題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前世界上已有40多個(gè)國(guó)家和地區(qū)127座城市都建造了地下鐵道，累計(jì)地鐵線路總長(zhǎng)度為5263.9km，年客運(yùn)總量約為230億次。2地鐵車站建筑設(shè)計(jì)2.1地鐵車站分類地鐵車站根據(jù)所處位置、埋深、運(yùn)營(yíng)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)橫斷面形式、站臺(tái)形式、換乘方式的不同進(jìn)行分類。1.按車站與地面相對(duì)位置分類(1)地下車站：車站結(jié)構(gòu)位于地面以下。(2)地面車站：車站位于地面。(3)高架車站：車站位于地面高架橋上。2.按車站埋深分類(1)淺埋車站：車站結(jié)構(gòu)頂板位于地面以下的深度較淺。(2)深埋車站：車站結(jié)構(gòu)頂板位于地面以下的深度較深。深埋車站一般設(shè)在地面以下穩(wěn)定地層或堅(jiān)固地層內(nèi)。3.按車站運(yùn)營(yíng)性質(zhì)分類(1)中間站(即一般站)：中間站僅供乘客上、下車之用。功能單一，是地鐵最常用的車站。(2)區(qū)域站(即折返站)：區(qū)域站是設(shè)在兩種不同行車密度交界處的車站。站內(nèi)設(shè)有折返線和設(shè)備。根據(jù)客流量大小，合理組織列車運(yùn)行，在兩個(gè)區(qū)域站之間的區(qū)段上增加或減少行車密度。區(qū)域站兼有中間站的功能。(3)換乘站：換乘站是位于兩條及兩條以上線路交叉點(diǎn)上的車站。它除具有中間站的功能外，更主要的是它還可以從一條線上的車站通過換乘設(shè)施轉(zhuǎn)換到另一條線路上的車站。(4)樞紐站：樞紐站是由此站分出另一條線路的車站。該站可接、送兩條線路上的乘客。(5)聯(lián)運(yùn)站：聯(lián)運(yùn)站是指車站內(nèi)設(shè)有兩種不同性質(zhì)的列車線路進(jìn)行聯(lián)運(yùn)及客流換乘。聯(lián)運(yùn)站具有中間站及換乘站的雙重功能。(6)終點(diǎn)站：終點(diǎn)站是設(shè)在線路兩端的車站。就列車上、下行而言，終點(diǎn)站也是起點(diǎn)站(或稱始發(fā)站)，終點(diǎn)站設(shè)有可供列車全部折返的折返線和設(shè)備，也可供列車臨時(shí)停留檢修。如線路遠(yuǎn)期延長(zhǎng)后，則此終點(diǎn)站即變?yōu)橹虚g站。4.按車站結(jié)構(gòu)橫斷面形式分類車站結(jié)構(gòu)橫斷面形式主要根據(jù)車站埋深、工程地質(zhì)水文地質(zhì)條件、施工方法、建筑藝術(shù)效果等因素確定。在選定結(jié)構(gòu)橫斷面形式時(shí)，應(yīng)考慮到結(jié)構(gòu)的合理性、經(jīng)濟(jì)性、施工技術(shù)和設(shè)備條件。2.2車站結(jié)構(gòu)橫斷面形式1.主要有下列4種(1)矩形斷面：矩形斷面是車站中常選用的形式，一般用于淺埋車站。車站可設(shè)計(jì)成單層、雙層或多層；跨度可選用單跨、雙跨、三跨及多跨的形式。(2)拱形斷面：拱形斷面多用于深埋車站，有單拱和多跨連拱等形式。單拱斷面由于中部起拱，高度較高，兩側(cè)拱腳處相對(duì)較低，中間無柱，因此建筑空間顯得高大寬闊，如建筑處理得當(dāng)，常會(huì)得到理想的建筑藝術(shù)效果。(3)圓形斷面：圓形斷面用于深埋或盾構(gòu)法施工的車站。(4)其它類型斷面：其它類型斷面有馬蹄形、橢圓形等。2.按車站站臺(tái)型式分類車站站臺(tái)型式主要有以下3類 (1)島式站臺(tái)：站臺(tái)位于上、下行行車線路之間，這種站臺(tái)布置形式稱為島式站臺(tái)。具有島式站臺(tái)的車站稱為島式站臺(tái)車站(簡(jiǎn)稱島式車站，下同。)島式車站是常用的一種車站型式。 島式車站具有站臺(tái)面積利用率高、能靈活調(diào)劑客流、乘客使用方便等優(yōu)點(diǎn)，因此，一般常用于客流量較大的車站。有喇叭口(常用作車站設(shè)備用房)的島式車站在改建擴(kuò)建時(shí)，延長(zhǎng)車站是很困難的。(2)側(cè)式站臺(tái)：站臺(tái)位于上、下行行車線路的兩側(cè)，這種站臺(tái)布置形式稱為側(cè)式站臺(tái)。具有側(cè)式站臺(tái)的車站稱為側(cè)式站臺(tái)車站(簡(jiǎn)稱側(cè)式車站，下同)。側(cè)式車站也是常用的一種車站型式。側(cè)式站臺(tái)根據(jù)環(huán)境條件可以布置成平行相對(duì)式、平行錯(cuò)開式、上下重疊式及上下錯(cuò)開式等形式。側(cè)式式車站站臺(tái)面積利用率、調(diào)劑客流、站臺(tái)之間聯(lián)系等方面不及島式車站，因此，側(cè)式車站多用于客流量不大的車站及高架車站。當(dāng)車站和區(qū)間都采用明挖法施工時(shí)，車站與區(qū)間的線間距相同，故無需喇叭口，減少土方工程量，改建擴(kuò)建時(shí)，延長(zhǎng)車站比較容易。(3)島、側(cè)混合式站臺(tái)：島、側(cè)混合式站臺(tái)是將島式站臺(tái)及側(cè)式站臺(tái)同設(shè)在一個(gè)車站內(nèi)，具有這種站臺(tái)形式的車站稱為島、側(cè)混合式站臺(tái)車站(簡(jiǎn)稱島、側(cè)混合式車站，下同。)。島、側(cè)混合式車站可同時(shí)在兩側(cè)的站臺(tái)上、下車，也可適應(yīng)列車中途折返的要求。島、側(cè)混合式站臺(tái)可布置成一島一側(cè)式或一島兩側(cè)式。3.按車站間換乘形式分類車站間換乘為兩類：a）按乘客換乘方式分類(1)站臺(tái)直接換乘：站臺(tái)直接換乘有兩種方式，一種是指二條不同線路分別設(shè)在一個(gè)站臺(tái)的兩側(cè)，甲線的乘客可直接在同一站臺(tái)的另一側(cè)換乘乙線。另一種方式是指乘客由一個(gè)車站的站臺(tái)通過樓梯或自動(dòng)扶梯直接換乘到另一個(gè)車站的站臺(tái)的換乘方式。這種換乘方式多用于兩個(gè)車站相交或上下重疊式的車站。當(dāng)兩個(gè)車站位于同一個(gè)平面時(shí)，可通過天橋或地道進(jìn)行換乘。站臺(tái)直接換乘的換乘路線最短，換乘高度最小，沒有高度損失，因此對(duì)乘客來說比較方便，并節(jié)省了換乘時(shí)間。換乘設(shè)施工程量少，比較經(jīng)濟(jì)。換乘樓梯和自動(dòng)扶梯的總寬度應(yīng)根據(jù)換乘客流量的大小通過計(jì)算確定。其寬度過小，則會(huì)造成換乘樓梯口部人流集聚，容易發(fā)生安全事故，宜留有余地。(2)站廳換乘：站廳換乘是指乘客由某層車站站臺(tái)經(jīng)樓梯、自動(dòng)扶梯到達(dá)另一個(gè)車站站廳的付費(fèi)區(qū)內(nèi)，再經(jīng)樓梯、自動(dòng)扶梯到達(dá)站臺(tái)的換乘方式。這種換乘方式多用于相交的兩個(gè)車站。站廳換乘的換乘路線較長(zhǎng)，提升高度較大，有高度損失，需設(shè)自動(dòng)扶梯，增加了用電量。(3)通道換乘：兩個(gè)車站不直接相交時(shí)，相互之間可采用單獨(dú)設(shè)置的換乘通道進(jìn)行換乘，這種換乘方式稱為通道換乘。通道換乘的換乘路線長(zhǎng)，換乘的時(shí)間也較長(zhǎng)，特別對(duì)老弱婦幼使用不便。由于增加通道，造價(jià)較高。換乘通道的位置盡量設(shè)在車站中部，可遠(yuǎn)離站廳出人口，避免與出入站人流交叉干擾，換乘客流不必出站即可直接進(jìn)入另一車站。b)按車站換乘形式分類按兩個(gè)車站平面組合的形式分為五類。(1)“一”字形換乘：兩個(gè)車站上下重疊設(shè)置則構(gòu)成“一”字形組合。站臺(tái)上下對(duì)應(yīng)，雙層設(shè)置，便于布置樓梯、自動(dòng)扶梯，換乘方便。(2)“L”形換乘：兩個(gè)車站上下立交，車站端部相互連接，在平面上構(gòu)成“L”形組合。相交的角度不限。在車站端部連接處一般設(shè)站廳或換乘廳。有時(shí)也可將兩個(gè)車站相互拉開一段距離，使其在區(qū)間立交，這樣可減少兩站間的高差，減少下層車站的埋深。(3)“T”形換乘：兩個(gè)車站上下立交，其中一個(gè)車站的端部與另一車站的中部相連接，在平面上構(gòu)成“T”形組合。相交的角度不限?？刹捎谜緩d換乘或站臺(tái)換乘。兩個(gè)車站也可相互拉開一段距離，以減少下層車站的埋深。(4)“十”字形換乘：兩個(gè)車站中部相立交，在平面上構(gòu)成“十”字形組合。相交的角度不限?！笆弊中螕Q乘車站采用站臺(tái)直接換乘的方式。(5)“工”字形換乘：兩個(gè)車站在同一水平面平行設(shè)置時(shí)，通過天橋或地道換乘，在平面上構(gòu)成“工”字形組合?！肮ぁ弊中螕Q乘車站采用站臺(tái)直接換乘的方式。2.3地鐵車站的組成地鐵車站由車站主體(站臺(tái)，站廳，生產(chǎn)、生活用房)，出人口及通道，通風(fēng)道及地面通風(fēng)亭等三大部分組成。車站主體是列車在線路上的停車點(diǎn)，其作用是供乘客集散、候車、換車及上、下車。它又是地鐵運(yùn)營(yíng)設(shè)備設(shè)置的中心和辦理運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)的地方。出入口及通道是供乘客進(jìn)、出車站的口部建筑設(shè)施。通風(fēng)道及地面通風(fēng)亭的作用是保證地下車站具有一個(gè)舒適的地下環(huán)境。對(duì)于地下車站來說，這三部分必須具備；高架車站一般由車站、出人口及通道組成；地面車站可以僅設(shè)車站及出人口。地鐵車站功能復(fù)雜、涉及面廣、設(shè)備及輔助設(shè)施多、專業(yè)性強(qiáng)。歸納起來，由下列部分組成車站建筑。(1)乘客使用空間乘客使用空間在車站建筑組成中占有很重要的位置，它是車站中的主體部分，此部分的面積占車站總面積50左右。乘客使用空間是直接為乘客服務(wù)的場(chǎng)所，主要包括站廳、站臺(tái)、出入口、通道、售票處、檢票口、問訊、公用電話、小賣部、樓梯及自動(dòng)扶梯等。乘客使用空間的布設(shè)位置對(duì)決定車站類型、總平面布局、車站平面、結(jié)構(gòu)橫斷面形式、功能是否合理、面積利用率、人流路線組織等的設(shè)計(jì)有較大的影響。乘客使用區(qū)內(nèi)設(shè)有自動(dòng)扶梯，樓梯，自動(dòng)售、檢票設(shè)施，通風(fēng)管道及建筑裝修，因此這部分的投資所占的費(fèi)用比重較大。(2)運(yùn)營(yíng)管理用房運(yùn)營(yíng)管理用房是為保證車站具有正常運(yùn)營(yíng)條件和營(yíng)業(yè)秩序而設(shè)置的辦公用房。由進(jìn)行日常工作和管理的部門及人員使用，是直接或間接為列車運(yùn)行和乘客服務(wù)的，主要包括站長(zhǎng)室、行車值班室、業(yè)務(wù)室、廣播室、會(huì)議室、公安保衛(wèi)、清掃員室等。運(yùn)營(yíng)管理用房與乘客關(guān)系密切，一般布設(shè)在臨近乘客使用空間的地方。(3)技術(shù)設(shè)備用房技術(shù)設(shè)備用房是為保證列車正常運(yùn)行、保證車站內(nèi)具有良好環(huán)境條件及在事故災(zāi)害情況下能夠及時(shí)排除災(zāi)情的不可缺少的設(shè)備用房。它是直接或問接為列車運(yùn)行和乘客服務(wù)的，主要包括環(huán)控室、變電所、綜合控制室、防災(zāi)中心、通信機(jī)械室、信號(hào)機(jī)械室。自動(dòng)售檢票室、泵房、冷凍站、機(jī)房、配電以及上述設(shè)備用房所屬的值班室、FAS、BAS、AFC室、工區(qū)用房、附屬用房及設(shè)施等。技術(shù)設(shè)備用房是整個(gè)車站的心臟所在地。由于這些用房與乘客沒有直接聯(lián)系，關(guān)系不太密切，因此，一般可布設(shè)在離乘客較遠(yuǎn)的地方。(4)輔助用房輔助用房是為保證車站內(nèi)部工作人員正常工作生活所設(shè)置的用房。是直接供站內(nèi)工作人員使用的，主要包括廁所、更衣室、休息室、茶水間、盥洗間、儲(chǔ)藏室等。這些用房均設(shè)在站內(nèi)工作人員使用的區(qū)域內(nèi)。2.4車站總平面布置車站建筑總平面布局主要解決在車站中心位置及方向確定以后，根據(jù)車站所在地周圍的環(huán)境條件、城市有關(guān)部門對(duì)車站布局的要求，依據(jù)選定的車站類型，合理地布設(shè)車站出人口、通道、通風(fēng)道等設(shè)施，以便使乘客能夠安全、迅速、方便地進(jìn)、出車站。同時(shí)還要處理好地鐵車站、出入口及通道、通風(fēng)道及地面通風(fēng)亭與城市建筑物、道路交通、地下過街道或天橋、綠地等的關(guān)系，使之相互協(xié)調(diào)統(tǒng)一。2.5車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則1.車站結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)選擇 的結(jié)構(gòu)型式 、 施工方法 、 荷載特性等條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.車站結(jié)構(gòu)要滿足車站建筑、設(shè)備安裝、行車運(yùn)營(yíng)、施工工藝、 環(huán)境保護(hù)等要求，確保車站的正常使用，達(dá)到總體規(guī)劃設(shè)計(jì)的要求。3.車站結(jié)構(gòu)的凈空，尺寸應(yīng)滿 足地鐵建筑限界和其他使用及施工工藝等要求并考慮施工誤差、測(cè)量誤差、結(jié)構(gòu)變形及后期沉降的影響 。4.對(duì)于不同的結(jié)構(gòu)類型， 必須選擇與實(shí)際狀態(tài)相吻合的設(shè)計(jì)理論規(guī)范和配套體系進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。5.結(jié)構(gòu)計(jì)算模型應(yīng)符合實(shí)際工況條件，充分考慮結(jié)構(gòu)與地層的相互 作用和施工中已形成的支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用。6.車站結(jié)構(gòu)按八度抗震設(shè)防， 抗震等級(jí)為二級(jí)。7.車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮在施工過程中盡可能減小對(duì)車站周圍環(huán)境 ( 重要建筑物、城市交通干道及地下管線) 的負(fù)面影響。3地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型概述目前采用的地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法可以歸納為以下四種設(shè)計(jì)模型：(1)以參照過去隧道工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行工程類比為主的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法；(2)以現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)為主的實(shí)用設(shè)計(jì)方法如收斂約束法。(3)作用與反作用模型，即荷載結(jié)構(gòu)模型(4)連續(xù)介質(zhì)模型，包括解析法和數(shù)值法。針對(duì)各種模型特點(diǎn)談?wù)勔幌聦?duì)該四種模型的認(rèn)識(shí)。3.1隧道結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)計(jì)算模型的建立原則對(duì)于均勻介質(zhì)中的圓形隧道，當(dāng)它處于平面軸對(duì)稱狀態(tài)時(shí)，將圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的相互作用問題抽象為支護(hù)需求曲線和支護(hù)補(bǔ)給曲線的收斂約束關(guān)系，從而求出圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到平衡時(shí)的支護(hù)阻力 Pa 。有了這個(gè)值就可以計(jì)算出圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)。由此可以看出，即使對(duì)于如此理想的問題，都需要事先將研究對(duì)象的幾何形狀、初始應(yīng)力狀態(tài)、開挖和支護(hù)過程、巖體和支護(hù)結(jié)構(gòu)的物理力學(xué)特性等條件轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)力學(xué)模型，然后運(yùn)用數(shù)學(xué)力學(xué)方法求出模型的、作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的特征值(如應(yīng)力、位移或極限荷載等)。一個(gè)理想的隧道工程的數(shù)學(xué)力學(xué)模型應(yīng)能反映下列的因素：(1)必須能描述有裂隙和破壞帶的，以及開挖面形狀變化所形成的三維幾何形狀。(2)對(duì)圍巖的地質(zhì)狀況和初始應(yīng)力場(chǎng)不僅要能說明當(dāng)時(shí)的，而且還要包括將來可能出現(xiàn)的狀態(tài)。(3)應(yīng)包括對(duì)圍巖應(yīng)力重分布有影響的巖石和支護(hù)材料非線性特性，而且還要能準(zhǔn)確地測(cè)定出反映這些特性的參數(shù)。(4)如果要知道所設(shè)計(jì)的支護(hù)結(jié)構(gòu)和開挖方法能否獲得成功，即想評(píng)估其安全度，則必須將圍巖、錨桿和混凝土等材料的局部破壞和整體失穩(wěn)的判斷條件納入模型中。當(dāng)然，條件必須滿足現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。(5)要經(jīng)得起實(shí)際的檢驗(yàn)，這種檢驗(yàn)不能只是偶然巧合，而是需要保證系統(tǒng)的一致性。這樣的理想模型對(duì)于科學(xué)研究是十分必要的，因?yàn)橹挥袦?zhǔn)確地模擬圍巖性質(zhì)和施工過程，才能更好地了解圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)，作出符合實(shí)際的決策。然而這種理想模型的參數(shù)太多又不易精確測(cè)定，將各種影響因素都機(jī)械地轉(zhuǎn)換到模型中來也是十分困難的。因此，理想模型還不宜直接用于設(shè)計(jì)實(shí)踐，必須在可能的情況下，由理想模型推演出一些較簡(jiǎn)單的計(jì)算模型，或稱為工程師模型。3.2隧道結(jié)構(gòu)體系的計(jì)算模型國(guó)際隧道協(xié)會(huì)在1987年成立了隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型研究組，收集和匯總了各會(huì)員國(guó)目前采用的地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。經(jīng)過總結(jié)，國(guó)際隧道協(xié)會(huì)認(rèn)為，目前采用的地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法可以歸納為以下4種設(shè)計(jì)模型：3.2.1工程類比法以參照過去隧道工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行工程類比為主，根據(jù)以往類似工程的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，確定隧道與地下結(jié)構(gòu)的形狀、主體尺寸和襯砌厚度。在大多數(shù)情況下，隧道支護(hù)體系還是依賴“經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)”的，并在實(shí)施過程中依據(jù)量測(cè)信息加以修改和驗(yàn)證。 我們大致上可以發(fā)現(xiàn)在進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意的幾點(diǎn)的原則是：(1)首先對(duì)隧道圍巖要有一個(gè)正確的分級(jí)。(2)在各類巖體中，支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)大體是按下述原則選用的。(3)在施工中應(yīng)盡量少損害圍巖，使其盡量保持原有巖體的強(qiáng)度，因此，應(yīng)采用控制爆破技術(shù)。(4)預(yù)計(jì)有大變形和松弛的情況下，開挖面要全面防護(hù)(包括正面)，使之有充分的約束效應(yīng)，在臺(tái)階開挖時(shí)，上半斷面進(jìn)深不宜過長(zhǎng)，以免影響整個(gè)斷面的閉合時(shí)間。(5)二次襯砌通常是模筑的，在修二次襯砌之前要設(shè)防水層，形成具有防水性能的組合襯砌。(6)允許甚至希望巖石出現(xiàn)一定的變形，以減少為完成支護(hù)作用所需的防護(hù)措施。(7)制定詳細(xì)周密的量測(cè)計(jì)劃。通過量測(cè)，確定所建立的支護(hù)阻力是否和圍巖類型相適應(yīng)以及還需要什么樣的加強(qiáng)措施等。 支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工順序與正確地掌握巖體的時(shí)間效應(yīng)很有關(guān)系。3.2.2收斂約束法收斂約束法也稱特性曲線法，是一種采用測(cè)試數(shù)據(jù)反饋于設(shè)計(jì)的實(shí)用方法，通常以施工中隧道斷面的變形量測(cè)值為依據(jù)。其要點(diǎn)為測(cè)繪洞室壁面徑向壓應(yīng)力與徑向位移的關(guān)系曲線與洞壁位移-時(shí)間曲線，它反映四個(gè)階段：圍巖無約束自由變形；從初期支護(hù)開始，變形由于受支護(hù)約束抗力的反作用而減緩；從仰拱完成開始，由于形成了封閉結(jié)構(gòu)使變形速度大為降低；最后變形穩(wěn)定。若所采用的支護(hù)剛度較大，則地壓急劇增長(zhǎng)，若支護(hù)時(shí)間過晚，則出現(xiàn)松動(dòng)地壓。由此可見，支護(hù)時(shí)間和支護(hù)自身剛度及其與圍巖接觸好壞均影響到圍巖的穩(wěn)定和支護(hù)所受地層壓力的大小。收斂變形曲線可供判斷支護(hù)是否適當(dāng)和變形是否趨于穩(wěn)定。此外，尚可配合現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室的巖土力學(xué)試驗(yàn)和應(yīng)力與應(yīng)變測(cè)試以及實(shí)驗(yàn)室模型試驗(yàn)等，作為設(shè)計(jì)計(jì)算的依據(jù)。與其它設(shè)計(jì)方法相比，收斂約束法有以下優(yōu)點(diǎn): (1)通過對(duì)隧道進(jìn)行簡(jiǎn)單的軸對(duì)稱假設(shè)后，位于開挖面附近的圍巖與支護(hù)的相互作用過程可簡(jiǎn)化成二維或一維的平面應(yīng)變問題。 (2)基于此方法設(shè)計(jì)的洞室周邊圍巖變形更接近實(shí)際變形; (3)能定量給出圍巖支護(hù)系統(tǒng)在錨噴支護(hù)末期洞周收斂的概略值; (4)通過控制圍巖變形可直觀地體現(xiàn)出支護(hù)效果。但是，收斂約束法的基礎(chǔ)離不開巖體材料的本構(gòu)關(guān)系特性，它是該方法的要害所在。這些問題目前正在研究與探索，陸續(xù)有一些這方面的成果出現(xiàn)，其中仍有許多基礎(chǔ)性問題，因此其應(yīng)用程度存在一定的限制。3.2.3連續(xù)介質(zhì)模型連續(xù)介質(zhì)模型包括解析法和數(shù)值法。數(shù)值計(jì)算法目前主要是有限單元法。解析法中有封閉解和近似解。如圓形洞室的彈性力學(xué)解-基爾施解和圓形洞室的彈塑性解-芬納塔洛布公式。數(shù)值法目前以有限元法為主，尚有差分法、邊界積分法等。有限元法將結(jié)構(gòu)離散化為有限個(gè)單元，各相鄰單元在共同的節(jié)點(diǎn)上為鉸結(jié)，建立結(jié)構(gòu)體系的總體剛度矩陣和平衡方程，按各節(jié)點(diǎn)位移推求各單元的應(yīng)力。從各國(guó)的地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐看，目前，在設(shè)計(jì)隧道的結(jié)構(gòu)體系時(shí)，主要采用兩類計(jì)算模型，一類是以支護(hù)結(jié)構(gòu)作為承載主體，圍巖作為荷載同時(shí)考慮其對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形約束作用的模型。另一類則相反，視圍巖為承載主體，支護(hù)結(jié)構(gòu)則為約束圍巖變形的模型。前者又稱為傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)力學(xué)模型。它將支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖分開來考慮，支護(hù)結(jié)構(gòu)是承載主體，圍巖作為荷載的來源和支護(hù)結(jié)構(gòu)的彈性支承，故又可稱為荷載-結(jié)構(gòu)模型。在這類模型中隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖的相互作用是通過彈性支承對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)施加約束來體現(xiàn)的，而圍巖的承載能力則在確定圍巖壓力和彈性支承的約束能力時(shí)間接地考慮。圍巖的承載能力越高，它給予支護(hù)結(jié)構(gòu)的壓力越小，彈性支承約束支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的抗力越大，相對(duì)來說，支護(hù)結(jié)構(gòu)所起的作用就變小了。這一類計(jì)算模型主要適用于圍巖因過分變形而發(fā)生松弛和崩塌，支護(hù)結(jié)構(gòu)主動(dòng)承擔(dān)圍巖“松動(dòng)”壓力的情況。所以說，利用這類模型進(jìn)行隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題，是如何確定作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的主動(dòng)荷載，其中最主要的是圍巖所產(chǎn)生的松動(dòng)壓力，以及彈性支承給支護(hù)結(jié)構(gòu)的彈性抗力。一旦這兩個(gè)問題解決了，剩下的就只是運(yùn)用普通結(jié)構(gòu)力學(xué)方法求出超靜定體系的內(nèi)力和位移了。屬于這一類模型的計(jì)算方法有：彈性連續(xù)框架（含拱形）法、假定抗力法和彈性地基梁（含曲梁和圓環(huán)）法等都可歸屬于荷載結(jié)構(gòu)法。當(dāng)軟弱地層對(duì)結(jié)構(gòu)變形的約束能力較差時(shí)（或襯砌與地層間的空隙回填，灌漿不密實(shí)時(shí)），地下結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算常用彈性連續(xù)框架法，反之，可用假定抗力法或彈性地基法。彈性連續(xù)框架法即為進(jìn)行地面結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算時(shí)的力法與變形法。假定抗力法和彈性地基梁法則已形成了一些經(jīng)典計(jì)算方法。由于這個(gè)模型概念清晰，計(jì)算簡(jiǎn)便，易于被工程師們所接受，至今仍很通用，尤其是對(duì)模筑襯砌。第二類模型又稱為巖體力學(xué)模型。它是將支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖視為一體，作為共同承載的隧道結(jié)構(gòu)體系，故又稱為圍巖結(jié)構(gòu)模型或復(fù)合整體模型，在這個(gè)模型中圍巖是直接的承載單元，支護(hù)結(jié)構(gòu)只是用來約束和限制圍巖的變形，這一點(diǎn)正好和上述模型相反。復(fù)合整體模型是目前隧道結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)中力求采用的并正在發(fā)展的模型，因?yàn)樗袭?dāng)前的施工技術(shù)水平。在圍巖結(jié)構(gòu)模型中可以考慮各種幾何形狀，圍巖和支護(hù)材料的非線性特性，開挖面空間效應(yīng)所形成的三維狀態(tài)，以及地質(zhì)中不連續(xù)面等等。在這個(gè)模型中有些問題是可以用解析法求解，或用收斂約束法圖解，但絕大部分問題，因數(shù)學(xué)上的困難必須依賴數(shù)值方法，尤其是有限單元法。利用這個(gè)模型進(jìn)行隧道結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題，是如何確定圍巖的初始應(yīng)力場(chǎng)，以及表示材料非線性特性的各種參數(shù)及其變化情況。一旦這些問題解決了，原則上任何場(chǎng)合都可用有限單元法圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力和位移狀態(tài)。3.2.4基礎(chǔ)梁模型假定彈性抗力法對(duì)彈性抗力的分布形式及大小實(shí)反映結(jié)構(gòu)的受力特征，甚至使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)偏不安全。達(dá)維多夫于20世紀(jì)30年代首先提出了按局部變形彈性基礎(chǔ)梁理論計(jì)算的建議。1956年，納鳥莫夫提出了側(cè)墻按局部變形彈性基礎(chǔ)梁理論計(jì)算的地下結(jié)構(gòu)計(jì)算方法。該方法將襯砌邊墻視為支撐在側(cè)面和基底巖土體上的雙向彈性地基梁，進(jìn)而計(jì)算圍巖壓力作用下的支護(hù)內(nèi)力。除了局部變形理論外，共同變形彈性基礎(chǔ)梁理論也隨后應(yīng)用十地下支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算中。共同變形理論不但考慮了圍巖力學(xué)特性，也考慮了各部分巖土體壓縮的相互影響，因此比局部變形理論更合理。在共同變形理論方面，達(dá)維多夫于20世紀(jì)30年代末提出了按共同變形彈性地基梁理論計(jì)算整體式襯砌的方法。1964年，舒爾茨和杜德克不僅按共同變形理論考慮了徑向變形的影響，還考慮了切向變形的影響。局部變形基礎(chǔ)梁法由納烏莫夫首創(chuàng)，該法計(jì)算拱形直墻襯砌內(nèi)力的特點(diǎn)，是將拱圈和邊墻分為兩個(gè)單元分別進(jìn)行計(jì)算，而在各自的計(jì)算中考慮相互影響。計(jì)算中拱圈視為彈性固定無鉸拱，邊墻視為雙向彈性地基梁。拱圈和邊墻受力變形的相互影響，表現(xiàn)為計(jì)算拱圈時(shí)，拱腳的變位應(yīng)取邊墻墻頂?shù)淖兾?，?jì)算邊墻時(shí)墻頂?shù)某跏紬l件與拱腳的內(nèi)力和變位一致。局部變形基礎(chǔ)梁法計(jì)算簡(jiǎn)圖中關(guān)于彈性抗力的考慮方法也按拱圈和邊墻分為兩種情況。拱圈彈性抗力仍采用假定的抗力圖形，零點(diǎn)位于拱頂兩側(cè)約 45° 附近，最大抗力發(fā)生在墻頂，作用方向?yàn)樗?。拱圈任意截面抗力的作用方向?yàn)閺较?，抗力圖形假設(shè)為二次拋物線。3.3總結(jié)多年來，圍巖與支護(hù)的相互影響一直是從事隧道的專業(yè)人員面臨的難題之一。由于計(jì)算模型的初始條件的限制，造成其應(yīng)用的局限性，致使隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)長(zhǎng)期處于以工程類比法為主的局面，這種局面與快速發(fā)展的隧道工程的現(xiàn)實(shí)極不相稱，因此，人們長(zhǎng)期以來都在努力尋求一種用于解決圍巖與支護(hù)相互作用的最合理的方法。結(jié)合上述四種設(shè)計(jì)模型的特點(diǎn)，可以結(jié)合兩種以上的模型綜合計(jì)算，并進(jìn)行反分析得到合理的模型初始參數(shù)，進(jìn)而為襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供更可靠的依據(jù)。4地鐵車站施工方法地鐵工程由區(qū)間隧道加上車站組成區(qū)間隧道的施工方法主要有明挖法及蓋挖法等變化形式、新奧法和盾構(gòu)法，根據(jù)日本1991年的統(tǒng)計(jì)，在城市隧道總延長(zhǎng)75224m工程中，礦山法的比例6.1%、盾構(gòu)法占60.9%、明挖法占33%。地鐵車站是地下鐵道中一個(gè)很重要的部分，聯(lián)系著地面與地下的交通，其施工方法也分為明挖法、新奧法和盾構(gòu)法。4.1明挖法明挖法是各國(guó)地下鐵道施工的首選方法，在地面交通和環(huán)境允許的地方通常采用明挖法施工，明挖法具有施工作業(yè)面多、速度快、工期短、易保證工程質(zhì)量和工程造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，但因?qū)Τ鞘猩罡蓴_大，應(yīng)用受到各種因素的限制，尤其是當(dāng)?shù)孛娼煌ê铜h(huán)境不允許時(shí)，只能采用蓋挖法或新奧法。明挖法適用于淺埋車站，有寬闊的施工場(chǎng)地，可修建的空間比較大，如帶有換乘站、地下商場(chǎng)、休息和娛樂場(chǎng)所及停車庫(kù)等的地下綜合體車站，如上海地鐵徐家匯站。明挖法施工主要分為圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工、站內(nèi)土方開挖、車站主體結(jié)構(gòu)施作和回填上覆土和恢復(fù)管線四個(gè)部分。根據(jù)不同的地質(zhì)條件和車站結(jié)構(gòu)的大小以及基坑深度，明挖法的圍護(hù)結(jié)構(gòu)可采用地下連續(xù)墻、錨桿、鉆孔樁加旋噴樁止水、SMW水泥土加型鋼等。采用地下連續(xù)做圍護(hù)結(jié)構(gòu)的明挖法修建地鐵車站的施工流程為：地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工內(nèi)井點(diǎn)降水或基坑底土體加固開挖上層土體設(shè)置上層鋼支撐開挖中間層土體設(shè)置中間層鋼支撐最后開挖底層土體澆筑底板混凝土結(jié)構(gòu)拆除中間層支撐澆筑車站混凝土結(jié)構(gòu)拆除頂層支撐澆筑車站頂板混凝土結(jié)構(gòu)回填土體等。4.2蓋挖法蓋挖法是利用圍護(hù)結(jié)構(gòu)和支撐體系，在較繁忙交通路段利用結(jié)構(gòu)頂板或臨時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)施維持路面交通，在其下進(jìn)行車站施工工法。按結(jié)構(gòu)施工的順序分蓋挖逆作法和蓋挖順作法兩種。蓋挖逆作法一般都是對(duì)交通作短暫封鎖一年左右，將結(jié)構(gòu)頂板施工結(jié)束，恢復(fù)道路交通，利用豎井作出人口進(jìn)行內(nèi)部暗挖逆筑。蓋挖順作法一般是利用臨時(shí)性設(shè)施（如鋼結(jié)構(gòu)）作輔助措施維持道路通行，在夜間將道路封鎖，掀開蓋板進(jìn)行基坑土方開挖或結(jié)構(gòu)施工。蓋挖法也成為修建車站的主要方法，在世界上蓋挖法修建車站占有很大比例，采用這種方法，在北京、上海、南京、廣州等修建了近10余座地鐵車站。蓋挖逆作法具有占用場(chǎng)地時(shí)間短，對(duì)地面干擾小和施工安全等優(yōu)點(diǎn)；適用于車站上面有高層建筑、埋深較大的地鐵車站，如上海地鐵新閘門路站；缺點(diǎn)是施工工序復(fù)雜、交叉作業(yè)和施工條件差等。蓋挖順作法同樣具有蓋挖逆作法的優(yōu)缺點(diǎn)，只是適用于市區(qū)淺埋地鐵車站。采用蓋挖法的基本施工流程為：施作車站內(nèi)臨時(shí)支承樁施工地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)注漿加固地下連續(xù)墻墻趾加固地基與基坑底土體第一層鋼支撐抽槽設(shè)置開挖第一層土體安裝第二層鋼支撐車站頂板立模、梆扎鋼筋和澆筑混凝土頂板覆土、埋管和路面澆筑暗挖第二層土體第二層鋼支撐下移至第三層安裝、第四層鋼支撐安裝中樓板立模、扎鋼筋和混凝土澆筑分小段暗挖第三層土體第四層鋼支撐逐根移至第五層安裝底板混凝土澆筑。4.3蓋挖法新技術(shù)鋪蓋法地鐵車站屬于淺埋大空間群峒地下構(gòu)造物 此類地下構(gòu)造物在我國(guó)主要有以下幾種施工模式：明挖施工法、暗挖施工法和介于二者之間的復(fù)合式開挖法，即蓋挖施工法。明挖車站施工具有造價(jià)較低，技術(shù)和施工管理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)市政交通及商業(yè)干擾大，污染環(huán)境，且影響周期長(zhǎng)。暗挖車站施工對(duì)市政交通及商業(yè)基本無影響，且環(huán)境污染小，但對(duì)覆蓋土層厚度要求較嚴(yán)，覆蓋土層厚度小于6 m，圍巖條件差，開挖難以形成自然拱，且大斷面超前支護(hù)難以成型時(shí)，按現(xiàn)有施工技術(shù)條件難以滿足要求。此外，大斷面施工對(duì)地下管線及構(gòu)筑物的破壞難以控制，使得工程造價(jià)相對(duì)較高。相對(duì)于明挖法，蓋挖車站施工對(duì)市政交通及商業(yè)的影響可以有很大程度的降低，且造價(jià)適中。但蓋挖法施工難度加大，初期的維護(hù)結(jié)構(gòu)到了后期都沒有用處了，造成了材料的浪費(fèi)。同時(shí)蓋挖法的施工作業(yè)環(huán)境惡劣。基于這些缺點(diǎn)，目前在日本和韓國(guó)等地，地鐵施工主要采用鋪蓋法施工。即白天在交通高峰期，用特制的鋼構(gòu)件鋪蓋于基坑之上，只留一個(gè)小的出口供施工人員進(jìn)出。晚上待路面交通減少后，在用機(jī)械將鋪蓋的鋼構(gòu)件揭去，往基坑里供送施工材料同時(shí)往外運(yùn)送土渣廢料。該施工方法具有明挖法和暗挖法施工的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了這兩種施工工藝的缺點(diǎn)，而且鋼構(gòu)件可以重復(fù)使用，降低了工程造價(jià)，改善了施工環(huán)境。由于蓋挖法所具有的優(yōu)勢(shì)，所以在交通繁忙的商業(yè)區(qū)進(jìn)行地鐵車站施工，具有明顯的實(shí)用性。鋪蓋法施工主要包括4大塊：(1)兩端支撐結(jié)構(gòu)，即端承樁與帽梁(也是基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu))施工；(2)軍用粱的拼裝架設(shè)作業(yè)；(3)軍用梁背部處理；(4)路面系統(tǒng)施工。4.4暗挖法4.4.1新奧法新奧法（NATM，為New Austrian Tunneling Method的縮寫）為也是通常所說的礦山法，新奧法是當(dāng)代隧道施工設(shè)計(jì)應(yīng)用最廣泛的方法。其施工思路是在監(jiān)控量測(cè)的基礎(chǔ)上，及時(shí)更改噴射混凝土的厚度，錨桿、鋼支持和鋼絲網(wǎng)的參數(shù)以及二次襯砌等支護(hù)措施，來保持開挖洞室的穩(wěn)定，從而保證施工的安全，當(dāng)?shù)孛娼煌ê铜h(huán)境不允許時(shí)，世界上各國(guó)常采用這種施工方法，如日本采用新奧法修建的東葉高速線北習(xí)志野站，為三拱兩柱單層式結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)地面的影響小、造價(jià)低，適用于堅(jiān)硬巖土介質(zhì)、底下水位底，但是進(jìn)度慢、勞動(dòng)強(qiáng)度大和風(fēng)險(xiǎn)也大。新奧法施工對(duì)大斷面的開挖有側(cè)壁導(dǎo)坑、臺(tái)階和CRD等，其施工流程為：放線鉆孔、裝藥和放炮通風(fēng)除塵后出渣打錨桿、鋼拱架支撐和掛鋼筋網(wǎng)施作噴射混凝土初期支護(hù)最后修建模筑混凝土二次襯砌。用到的輔助工法有降水、大小導(dǎo)管、注漿和采取必要的監(jiān)控量測(cè)措施。4.4.2淺埋暗挖法淺埋暗挖法是按照“新奧法”原理進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，以加固、處理軟弱地層為前提，采用足夠剛性的復(fù)合襯砌（由初期支護(hù)和二次襯砌及中間防水層所組成）為基本支護(hù)結(jié)構(gòu)的一種用于軟土地層近地表隧道的暗挖施工方法，它以施工監(jiān)測(cè)為手段，指導(dǎo)設(shè)計(jì)與施工，保證施工安全，控制地表沉降。淺埋暗挖法的施工原則是：管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)，與明挖法相比，淺埋暗挖法的最大優(yōu)點(diǎn)是避免了大量拆遷、改建工作，減少了對(duì)周圍環(huán)境的粉塵污染和噪聲影響，對(duì)城市交通的干擾小。盾構(gòu)法雖然也具有上述同樣優(yōu)點(diǎn)，但盾構(gòu)法不能適應(yīng)隧道斷面變化，而且當(dāng)盾構(gòu)開挖的隧道不是足夠長(zhǎng)時(shí)，盾構(gòu)法的經(jīng)濟(jì)性不明顯。選用淺埋暗挖法應(yīng)考慮的基本適用條件有：不允許帶水作業(yè)和要求開挖面具有一定的自立性和穩(wěn)定性，而且是淺埋地鐵車站。缺點(diǎn)是地下作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大、機(jī)械化程度低。淺埋暗挖法對(duì)土體的加固和對(duì)水的處理方法有凍結(jié)法、注漿、深層攪拌和管棚等。對(duì)于斷面較大的隧道，考慮分部開挖、分部支護(hù)和封閉成環(huán)的需要，選擇中隔壁法（CD）法、交叉隔壁法（CRD）和側(cè)壁導(dǎo)坑法（眼鏡法）等。淺埋暗挖法常用的初期支護(hù)形式是鋼筋格柵、鋼筋網(wǎng)和噴混凝土。地表位移、拱頂下沉、隧道周邊收斂等量測(cè)項(xiàng)目常被選為監(jiān)控量測(cè)的必測(cè)項(xiàng)目，而土壓力、土體位移、支護(hù)應(yīng)力等可作為選測(cè)項(xiàng)目。4.4.3暗挖與蓋挖相結(jié)合的施工方法暗挖與蓋挖相結(jié)合的施工方法是一種新技術(shù)，是我國(guó)在使用暗挖法和蓋挖法施工的基礎(chǔ)上，經(jīng)過研究總結(jié)而提出的具有蓋挖法和暗挖法各自優(yōu)點(diǎn)的一種新的施工方法。其關(guān)鍵是將地鐵車站視為由樁、梁和拱組成的地下結(jié)構(gòu)，如北京天安門西站。天安門西站的具體施工流程為：導(dǎo)洞開挖、支護(hù)樁孔、柱孔開挖及護(hù)壁條形基礎(chǔ)施作樁、柱吊裝及灌注混凝土樁、柱頂梁施作三跨頂拱初期支護(hù)施作花邊墻施作三跨頂拱二次襯砌施作站廳層施作站臺(tái)層施作站臺(tái)板施作建筑裝修及設(shè)備安裝。4.4.4暗挖新技術(shù)暗挖法也有了新的進(jìn)展，主要有預(yù)制塊法、預(yù)切槽法和氣壓法，預(yù)制塊法是把盾構(gòu)管片的安裝技術(shù)和暗挖技術(shù)融合在一起的一項(xiàng)新技術(shù)，先做兩側(cè)導(dǎo)洞及側(cè)墻，然后注漿開挖并放置鋼拱架、噴射混凝土、安裝預(yù)制塊、在背后注漿，跨度已達(dá)18m以上，該技術(shù)在法國(guó)已大量應(yīng)用。預(yù)切糟法是按照結(jié)構(gòu)尺寸制造一個(gè)臺(tái)架，裝有特制鏈條鋸沿拱圈方向把地層切成一個(gè)高10-35cm、深4-5m的糟縫，然后放置鋼筋網(wǎng)并噴射混凝土，形成鋼筋混凝土拱，在其保護(hù)下開挖施工，效果很好，在法國(guó)、意大利等國(guó)家已開始應(yīng)用。氣壓暗挖法是采用氣壓條件下的新奧法施工，因采用氣壓較低，一般對(duì)人體健康沒有影響。壓縮空氣不僅可排除隧道中的地下水，還可減少地面沉降，防止地面結(jié)構(gòu)損壞，減少加壓隧道一次襯砌的荷載，對(duì)開挖面有支護(hù)作用，降低成本，對(duì)降低施工中的粉塵有顯著作用，這種辦法已在奧地利、德國(guó)、英國(guó)、日本等國(guó)家應(yīng)用。4.4.5我國(guó)地鐵施工方法現(xiàn)狀目前我國(guó)地鐵建設(shè)主要采用盾構(gòu)法修建區(qū)間隧道，而采用明挖法修建車站。這樣就要求先修建地鐵車站，然后以車站作為盾構(gòu)施工的進(jìn)出豎井，使得施工工期延長(zhǎng)，工程造價(jià)增加，而且還影響路面交通和城市周圍的環(huán)境等如果在修建方法上采取暗挖區(qū)間隧道以盾構(gòu)法施工先行貫通，在已經(jīng)形成的區(qū)間隧道基礎(chǔ)上再用不同方式對(duì)車站、渡線室、連絡(luò)通道等特殊斷面進(jìn)行擴(kuò)挖施工的技術(shù)思路，這樣不僅可大幅縮短建設(shè)周期，提高地鐵工程的建設(shè)質(zhì)量，確保施工期間的安全，極大地減小對(duì)周圍環(huán)境的影響，并能通過盾構(gòu)法的長(zhǎng)距離應(yīng)用產(chǎn)生規(guī)模效益，從總體上較大幅度地降低工程造價(jià)此外，還解決了明挖法只能適用于埋深較小的車站的限制問題。在已經(jīng)形成的區(qū)間隧道的基礎(chǔ)上擴(kuò)挖而成地鐵車站，這一施工技術(shù)的基本思路及其研究成果對(duì)今后我國(guó)地鐵或類似工程的建設(shè)將提供重要參考，同時(shí)，對(duì)于提高我國(guó)隧道與地下工程領(lǐng)域的總體技術(shù)水平也有著十分重要的意義。5明挖法施工步序及車站結(jié)構(gòu)詳細(xì)介紹結(jié)合北京市的地質(zhì)條件及已經(jīng)建成的地鐵工程實(shí)例，北京六號(hào)線某站擬采用明挖法施工。明挖法具有施工簡(jiǎn)單、 快捷、 經(jīng)濟(jì)、 安全、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn), 是地鐵建設(shè)使用最多的施工方法之一。 19 世紀(jì)世界主要城市開始修建地鐵, 如紐約、 倫敦、 柏林、 東京、 大阪等城市地鐵均采用明挖法施工, 我國(guó)最早建設(shè)的北京地鐵也多采用明挖法。按其主體結(jié)構(gòu)的施作順序，明挖法又分為：明挖順作法、蓋挖順作法、蓋挖逆作法、蓋挖半逆作法等。明挖法地鐵車站的形成需要經(jīng)歷開挖加撐回筑拆撐等多個(gè)工序, 車站結(jié)構(gòu)由內(nèi)部結(jié)構(gòu)、 主體結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)三大部分組成。5.1明挖順作法明挖順作法是先從地表面向下開挖基坑至設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后在基坑內(nèi)的預(yù)定位置由下而上地建造主體結(jié)構(gòu)及防水措施，最后回填土并恢復(fù)路面。5.2蓋挖順作法在路面交通不能長(zhǎng)期中斷的道路下修建地下鐵道車站或區(qū)間隧道時(shí)，可以采用蓋挖順作法。采用預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)覆蓋結(jié)構(gòu)置于擋土結(jié)構(gòu)上維持交通，在覆蓋板的保護(hù)下，自上而下反復(fù)進(jìn)行開挖和加設(shè)橫撐，達(dá)到設(shè)計(jì)高程后由下而上建筑主體結(jié)構(gòu)和防水措施。5.3蓋挖逆作法如果開挖面較大、覆土較淺、周圍沿線建筑物過于靠近，為盡量防止因開挖基坑面引起臨近建筑物的沉陷，或需要盡早恢復(fù)路面交通，但又缺乏定型覆蓋結(jié)構(gòu)，可采用蓋挖逆作法施工。開挖初期和蓋挖順作法相似，不同的是逆作法自上而下的逐層開挖并建造主體結(jié)構(gòu)至底板，結(jié)構(gòu)頂板首先完成。結(jié)構(gòu)上部的頂板和樓板可以作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的橫撐提高工程安全系數(shù)。5.4蓋挖半逆作法類似逆作法，其區(qū)別僅在于頂板完成及恢復(fù)路面后，向下挖土至設(shè)計(jì)標(biāo)高后先建筑底板，再依次序向上逐層建筑側(cè)墻、樓板。5.5明挖法車站主體結(jié)構(gòu)種類地鐵車站主體結(jié)構(gòu)的選擇應(yīng)在 “ 安全、 經(jīng)濟(jì)、 方便施工” 的基礎(chǔ)上, 經(jīng)多方案比選確定, 明挖法地鐵車站主體結(jié)構(gòu)一般采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱型框架結(jié)構(gòu)。 根據(jù)建筑布置及站臺(tái)寬度一般按如下規(guī)則采用: 當(dāng)站臺(tái)寬度為 8 m 時(shí),車站標(biāo)準(zhǔn)斷面為無柱單跨箱型結(jié)構(gòu); 當(dāng)站臺(tái)寬度為 10 m時(shí), 車站標(biāo)準(zhǔn)斷面為單柱雙跨箱型結(jié)構(gòu); 當(dāng)站臺(tái)寬度為 12、14 m 時(shí), 車站標(biāo)準(zhǔn)斷面為雙柱三跨箱型結(jié)構(gòu)。(1)單層明挖車站，一般適用于線路埋深較淺的車站，如線路由地下轉(zhuǎn)人地面高架或進(jìn)人地面車輛段之前的車站。單層車站一般采用側(cè)式站臺(tái)，站廳、站臺(tái)位于同一層，設(shè)備管理用房設(shè)于側(cè)面也可設(shè)于地面。此種型式車站規(guī)模小，投資少，但使用和管理稍有不便。(2)一層半明挖車站，也稱“端進(jìn)式車站”，兩端為雙層，上層為站廳。這種車站型式簡(jiǎn)單，車站埋深較淺，施工方便，規(guī)模小，投資少，但使用和管理略有不便。多見于早期修建的地鐵車站，如北京地鐵一期工程的部分車站。(3)雙層明挖車站，這種型式的車站覆土為2m一3m，地下一層為站廳層，地下二層為站臺(tái)層，客流組織順暢，運(yùn)營(yíng)管理方便，但規(guī)模大，投資高。根據(jù)設(shè)備管理用房集中布設(shè)位置的不同，雙層車站分為順長(zhǎng)布置型式車站、外掛型式車站。 (4)三層以上明挖型式車站，這種型式的車站一般是受區(qū)問埋深影響所致?；蚴菂^(qū)間地質(zhì)條件差受工法影響埋深較大，或是靠近車站處有控制區(qū)間埋深的管線影響等。一般地下一層為站廳層，地下二層為設(shè)備層，地下三層為站臺(tái)層。這種型式車站的使用功能、運(yùn)營(yíng)管理、造價(jià)等都不太理想，一般在特定情況下選擇使用。5.6明挖法地鐵車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)選用原則(1) 當(dāng)基坑深度在10 m(出入口、風(fēng)道結(jié)構(gòu))以下時(shí):如場(chǎng)地條件允許, 優(yōu)先考慮最經(jīng)濟(jì)的放坡開挖。如果場(chǎng)地條件受限, 可選擇采用重力式擋墻、土釘墻、SMW工法樁等護(hù)結(jié)構(gòu)形式。(2) 當(dāng)基坑深度在10 15 m(單層站)時(shí):該類基坑可選用SMW工法樁、鉆孔灌注樁、人工挖孔樁、鉆孔咬合樁、地下連續(xù)墻等維護(hù)結(jié)構(gòu)形式。(3) 當(dāng)基坑深度在15 18 m(雙層站)時(shí):該類基坑可選用人工挖孔樁、鉆孔灌注樁、鉆孔咬合樁、地下連續(xù)墻等維護(hù)結(jié)構(gòu)形式。6選題目的當(dāng)前在大城市中，尤其是百萬人口而密度又大的城市，隨著城市的發(fā)展道路交通更加繁忙，地面有限的空間越來越不能適應(yīng)道路交通、建構(gòu)筑物、廣場(chǎng)和綠化等用地的需求，因此很多道路、管網(wǎng)和貯庫(kù)等不得不向地下發(fā)展。改革開放以來，北京市地面交通道路設(shè)施雖然已有很大的發(fā)展，如道路拓寬、城市環(huán)行線路和高架立交橋不斷增加，但仍不能滿足日益增長(zhǎng)的交通需要量，為了緩解路面交通壓力，解決高峰時(shí)交通堵塞現(xiàn)象，開辟地鐵交通是很好的解決途徑。地鐵車站是地鐵系統(tǒng)中一個(gè)很重要的組成部分，它與乘客的關(guān)系極為密切，同時(shí)它又集中設(shè)置了地鐵運(yùn)營(yíng)中很大一部分技術(shù)設(shè)備和運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)。因此，它對(duì)保證地鐵安全運(yùn)行起著很關(guān)鍵的作用。車站位置的選擇、環(huán)境條件的好壞、設(shè)計(jì)的合理與否等，都會(huì)直接影響地鐵的社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，影響到城市規(guī)劃和城市景觀。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的旨在通過對(duì)北京地鐵6號(hào)線某站的地質(zhì)條件和周圍環(huán)境分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)調(diào)研的資料，同時(shí)大量查閱文獻(xiàn)資料，運(yùn)用所學(xué)的基本理論知識(shí)，采用工程類比、概率極限狀態(tài)及軟件分析等方法對(duì)該車站進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工方案設(shè)計(jì)，達(dá)到熟練掌握地鐵車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步探討各種地鐵施工工法、結(jié)構(gòu)形式等對(duì)地鐵車站本身、周圍環(huán)境的影響等問題。主要參考文獻(xiàn)：1 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