第四章地鐵與輕軌的結(jié)構(gòu)設(shè)計12精要

建筑工程學(xué)院4.1地鐵車站結(jié)構(gòu)設(shè)計明挖法施工的車站結(jié)構(gòu)蓋挖法施工的車站結(jié)構(gòu)礦山法施工的車站結(jié)構(gòu)盾構(gòu)法施工的車站結(jié)構(gòu)

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UndergroundandLightRailTransit4.1.1明挖法施工的車站結(jié)構(gòu)(1)結(jié)構(gòu)型式

矩形框架結(jié)構(gòu)

按層跨：有單層、雙層、單跨或多層多跨等。側(cè)式車站多采用雙跨結(jié)構(gòu)；島式車站多采用三跨結(jié)構(gòu)。

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UndergroundandLightRailTransit單跨單層車站建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit與城市合建的徐家匯站(與下立交隧道合建)建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit合建的上海上體錧站(與地面立交橋合建)建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit合建的日本都營地鐵12號線車站(與高速公路合建)建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit拱形結(jié)構(gòu)多用于淺埋暗挖法或礦山法施工。重慶朝沙線大坪站位于Ⅳ~Ⅴ類圍巖中，初次錨噴支護，二次襯砌為現(xiàn)澆鋼筋混凝土。樓板簡支在邊墻牛腿上。建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit莫斯科地鐵明斯克地鐵建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit現(xiàn)澆與裝配式相結(jié)合的車站按施工：整體式結(jié)構(gòu)、裝配式結(jié)構(gòu)、兩者結(jié)合式結(jié)構(gòu)（底板和邊墻現(xiàn)澆，頂板和內(nèi)部梁、板、柱等裝配）建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit單拱全裝配式車站(前蘇聯(lián)基輔車站)建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit(2)構(gòu)件選型與設(shè)計

頂板和樓板

單向板(梁式板)

井字梁式板

無梁板

密肋板建筑工程學(xué)院

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UndergroundandLightRailTransit整體式無梁板式車站(莫斯科某地鐵車站)建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit裝配式密肋板車站建筑工程學(xué)院

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底板采用以縱梁和側(cè)墻為支承的梁式板結(jié)構(gòu)。無水巖層中的明挖車站，可不設(shè)受力底板，但鋪底應(yīng)滿足整體道床的使用要求。建筑工程學(xué)院

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側(cè)墻分為兩大類：由灌注樁與內(nèi)襯墻組成的樁墻結(jié)構(gòu)；地下連續(xù)墻或地下連續(xù)墻與內(nèi)襯墻組成的結(jié)構(gòu)。建筑工程學(xué)院

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立柱一般采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)?？刹捎梅叫巍⒕匦?、圓形或橢圓形等截面。柱距一般為6～8m。

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UndergroundandLightRailTransit鋼管混凝土柱(北京地鐵前門站)當(dāng)車站與地面建筑合建時或為特殊荷載控制設(shè)計時，柱的設(shè)計荷載很大時，可采用鋼管混凝土柱或勁性鋼筋高強度混凝土柱。建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit勁性鋼筋混凝土柱(北京地鐵西客站)建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit4.1.2蓋挖法施工的車站結(jié)構(gòu)(1)結(jié)構(gòu)型式與明挖車站的主要區(qū)別：施工方法和順序不同建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit蓋挖逆作法車站結(jié)構(gòu)(永安里站)蓋挖逆作法車站結(jié)構(gòu)(常熟路站)建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit(2)側(cè)墻

重要特征：基坑臨時護壁與永久結(jié)構(gòu)的側(cè)墻合二為一或作側(cè)墻的一部分，多由地下連續(xù)墻或鉆灌注樁與內(nèi)襯墻組合而成。建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit我國已施工逆作車站的側(cè)壁支護及側(cè)墻型式站名結(jié)構(gòu)型式側(cè)壁支護臨時支護常熟路站雙層雙跨一字形地下連續(xù)墻，十字鋼板接頭，墻厚0.8m頂板以上一道，站廳層一道，站臺層兩道橫撐陜西南路站雙層三跨一字形地下連續(xù)墻，十字鋼板接頭，墻厚0.8m頂板以上一道，站廳層一道，站臺層兩道橫撐黃陂路站雙層三跨一字形地下連續(xù)墻，鋼板接頭，墻厚0.8m頂板以上一道，站廳層兩道、站臺層一道橫撐三山街站雙層三跨一字形地下連續(xù)墻，圓形接頭，墻厚0.8m站廳層一道，站臺層兩道橫撐永安里站三層三跨φ0.6m@1.0m分離式鉆孔灌注樁加0.45m厚內(nèi)襯站臺層設(shè)錨桿一道大北窯站三層三跨一字形地下連續(xù)墻，圓形接頭，墻厚0.6m天安門站三層三跨Φ0.8m@2.0m挖孔樁加0.5m厚內(nèi)襯建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit(3)中間豎向臨時支撐系統(tǒng)

設(shè)置的必要性逆作車站，施工期間豎向力傳遞有2種方法：利用基坑兩側(cè)擋墻傳遞豎向力，此時車站主體為一單跨結(jié)構(gòu)；設(shè)置中間豎向臨時支撐系統(tǒng)，與基坑兩側(cè)擋墻共同傳遞豎向力。實際工程多采用第二種方法。建筑工程學(xué)院

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系統(tǒng)的組成中間豎向臨時支護系統(tǒng)由臨時立柱及其基礎(chǔ)組成。系統(tǒng)設(shè)置方式:1)在永久柱的兩側(cè)單獨設(shè)置臨時柱；

2)臨時柱與永久柱合一；

3)臨時柱與永久柱合一，同時增設(shè)臨時柱。建筑工程學(xué)院

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臨時立柱的選型多采用鋼管混凝土柱或H鋼柱。鋼管混凝土柱可直接作為永久柱；H鋼柱則作為永久柱的勁性鋼筋。

柱下基礎(chǔ)柱下基礎(chǔ)可采用條基或樁基。建筑工程學(xué)院

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節(jié)點構(gòu)造基本要求：傳力可靠、構(gòu)造簡單、在蓋挖逆作的特定施工工藝條件下可以操作、且不影響后續(xù)工序的作業(yè)。關(guān)鍵節(jié)點：側(cè)墻與頂板、樓板和底板等水平構(gòu)件的連接；后澆梁與中間柱的連接；中間柱與基礎(chǔ)的連接。建筑工程學(xué)院

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側(cè)墻與頂板等水平構(gòu)件的連接：最好采用搭接。

灌注樁支護時，在樁頂應(yīng)設(shè)置剛度較大的鋼筋混凝土圈梁，通過圈梁把與圈梁同時澆注的頂板和灌注樁連為一體。

側(cè)壁與內(nèi)襯間敷設(shè)防水夾層時，樓板與側(cè)壁之間一般不宜用鋼筋拉接，為保證逆作過程中樓板的強度和穩(wěn)定性，須利用與樓板同時澆注的上層內(nèi)襯墻作為拉桿，將樓板荷載傳到頂板后轉(zhuǎn)至側(cè)墻。建筑工程學(xué)院

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后澆梁與中間柱的連接：一般可在中間柱的兩側(cè)布置連續(xù)雙梁，由雙梁承受節(jié)點彎矩，剪力則由焊接或鉚接在中間立柱上的牛腿傳給立柱。建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit后澆梁與鋼管柱的連接建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit梁與H型鋼柱的連接建筑工程學(xué)院

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中間柱與其基礎(chǔ)的連接中間立柱應(yīng)錨固在柱基混凝土內(nèi)。

H鋼柱與鋼管樁的連接。建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit鋼管柱與灌注樁的連接建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit4.1.3礦山法施工的車站結(jié)構(gòu)礦山法施工的車站，視地層條件、施工方法及其使用要求的不同，可采用單拱、雙拱或三拱式車站，根據(jù)需要可作成單層、雙層。建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit(1)單拱車站隧道在巖石地層中采用較多。可獲得寬敞的空間和宏偉的建筑效果。但施工難度大，技術(shù)措施復(fù)雜，造價高。建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit重慶地鐵單拱車站建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit日本橫濱地鐵三澤下街車站建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit圣彼得堡地鐵建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit巴黎地鐵車站建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit米蘭地鐵車站建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit(2)雙拱車站隧道兩種基本形式：雙拱塔式和雙拱立柱式。

雙拱塔柱式車站這種車站在兩個主隧道之間間隔一定距離開有橫向聯(lián)絡(luò)通道，雙層車站還可在其中布置樓梯間。兩主隧道的凈距一般不小于1倍主隧道的開挖寬度。

雙拱立柱式車站雙拱立柱式車站早期多在石質(zhì)較好的地層中采用，隨著新奧法的出現(xiàn)，這種型式近年來在巖石地層中已逐漸被單拱車站取代。單層雙拱立柱式車站是前聯(lián)邦德國一些城市地鐵暗挖車站中用得較多的一種結(jié)構(gòu)型式。這些車站大多埋置于軟巖或松散土層中，且地下水位較高。這種結(jié)構(gòu)拱圈相交點處的防水處理是相當(dāng)困難的。建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit雙拱塔柱式車站(青島國棉九廠站)建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit雙拱立柱式車站(紐約地鐵車站)建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit(3)三拱車站隧道三拱車站有塔柱式和立柱式兩種基本形式，但三拱塔柱式車站現(xiàn)已很少采用，土層中大多采用三拱立柱式車站。設(shè)計中要考慮的因素：結(jié)構(gòu)型式；地質(zhì)水文條件；施工方法。建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit三拱立柱式車站(西單車站)建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit三拱立柱式車站(日本東葉高速線北習(xí)志野車站)建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit4.1.4盾構(gòu)法施工的車站結(jié)構(gòu)盾構(gòu)機是一種全封閉的隧道掘進機。使用盾構(gòu)機，一邊保持開挖面及圍巖穩(wěn)定，一邊進行隧道掘進、出渣，并在盾尾內(nèi)拼裝管片形成襯砌，及時實施注漿，從而在盡可能不擾動圍巖條件下修建隧道的方法。

“盾”——“保護、庇護”，指刀盤、盾殼；

“構(gòu)”——“構(gòu)筑、修建”，即管片拼裝和注漿。

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有側(cè)式、島式、側(cè)式與島式混合三種基本類型。

(1)由兩個并列的圓形隧道組成的車站特點：除橫通道外，一般施工較簡單；工期及造價均優(yōu)于其它型式的盾構(gòu)車站；總寬度較窄，可設(shè)置在較窄的道路之下；

適用于客流量較小的車站。建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit倫敦地鐵盾構(gòu)車站建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit(2)由3個并列的圓形隧道組成的三拱塔柱式車站特點：除橫通道外，一般施工較簡單；總寬度較大，一般為28～30m，故在較寬的路段內(nèi)方可使用；適用于工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件較差的地層?；o地鐵三拱塔柱式車站建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit(3)立柱式車站傳統(tǒng)立柱型車站為三跨結(jié)構(gòu)，先用單圓盾構(gòu)開挖兩旁側(cè)隧道，然后施工中間站廳部分，將它們連成一體。這種型式的車站也稱為眼鏡型車站，是一種典型的島式車站，乘客從車站兩端的斜隧道或豎井進入站臺。站臺寬度應(yīng)滿足客流集散要求，一般不小于10m，站臺邊到立柱外側(cè)的距離不小于2m。建筑工程學(xué)院

三跨立柱式車站多圓盾構(gòu)車站結(jié)構(gòu)針對傳統(tǒng)盾構(gòu)工序多，工期長，難度大，造價高的問題，日本開發(fā)了MF盾構(gòu)，可不分階段、一次開挖車站隧道，直接建成車站結(jié)構(gòu)。

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UndergroundandLightRailTransit莫斯科地鐵三拱立柱車站建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit圣彼得堡地鐵三拱立柱式車站建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit東京地鐵7號線白金臺車站建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit4.2地鐵區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計4.2.1明挖法施工的隧道結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)型式：矩形斷面，整體澆注或裝配式結(jié)構(gòu)。

(1)整體式襯砌結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)斷面：單跨、雙跨。優(yōu)點：整體性好、防水性能易得到保證，適用于各種工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件；缺點：施工工序較多，速度較慢。建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit(2)預(yù)制裝配式襯砌結(jié)構(gòu)形式：以單跨和雙跨較通用。關(guān)鍵技術(shù)：各構(gòu)件的接頭防水。優(yōu)缺點：構(gòu)造簡單、施工方便。裝配式襯砌整體性較差，對于有特殊要求的地段要慎重選用。

(3)區(qū)間喇叭口隧道喇叭口的形成：區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)隨線間距的加大逐漸變化，形成喇叭口狀襯砌。喇叭口的襯砌：對稱型和非對稱型兩種。喇叭口襯砌通常都采用整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit非對稱型喇叭口結(jié)構(gòu)建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit4.3礦山法施工的隧道結(jié)構(gòu)4.3.1隧道結(jié)構(gòu)類型與選擇拱形結(jié)構(gòu)：單拱、雙拱和多跨連拱；拱形結(jié)構(gòu)多用于單線或雙線區(qū)間隧道或聯(lián)絡(luò)通道；雙拱和多跨連拱多用在停車線、折線或喇叭口岔線上；4.3.2襯砌的基本結(jié)構(gòu)類型

1)復(fù)合式襯砌；

2)整體式襯砌。建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit礦山法修建的襯砌結(jié)構(gòu)型式建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit復(fù)合式襯砌構(gòu)造復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)：初期支護＋防水層＋二次襯砌建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit北京建國門岔線復(fù)合式襯砌構(gòu)造建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit整體式襯砌構(gòu)造建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit4.4盾構(gòu)法施工的隧道結(jié)構(gòu)4.4.1襯砌方式

(1)預(yù)制裝配式襯砌

(2)雙層襯砌（預(yù)制裝配式+模注鋼筋混凝土整體式）

(3)擠壓混凝土整體式襯砌建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit盾構(gòu)法修建的襯砌結(jié)構(gòu)單層裝配式襯砌雙層襯砌擠壓混凝土整體襯砌建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit擠壓混凝土襯砌(ExtrudeConcreteLining,簡稱ECL)施工示意圖建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit4.4.2預(yù)制裝配式襯砌管片，在盾構(gòu)尾部拼裝而成。按材料分有：鋼筋混凝土、鑄鐵以及由幾種材料組合而成的復(fù)合管片。箱型管片平板管片建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit榫槽式接縫圓柱狀接縫建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit管片柔性連接型式柔性連接：單排直螺栓、彎螺栓、斜螺栓剛性連接：增加螺栓排數(shù)，提高剛度，造價高，次應(yīng)力大建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit4.4.3橫截面內(nèi)和結(jié)構(gòu)尺寸確定

(1)橫截面內(nèi)尺寸廣州、上海地鐵為圓形區(qū)間隧道，內(nèi)徑為5.5m，可保證3m寬的車在R300m，最大超高h(yuǎn)=120mm的曲線上安全通過。

(2)管片厚度約為襯砌環(huán)外徑的5～6%，上海為350mm，廣州為300mm。

(3)管片寬度由盾構(gòu)靈活性拼裝能力確定，盡量加大寬度減少接縫。上海為1000mm，廣州為1200mm。建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit4.4.4襯砌環(huán)分塊從制作成本、防水、拼裝速度等考慮，襯砌環(huán)分塊數(shù)越少越好。但從運輸和拼裝方便考慮，分塊多了好。D≤6m，襯砌環(huán)分4～6塊為宜；D>6m，分為6～8塊。上海、廣州都是6塊。標(biāo)準(zhǔn)管片（A）、相鄰管片（B）、封頂管片（K）建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit4.4.5封頂?shù)钠囱b徑向楔入和縱向插入.

封頂塊位置一般設(shè)在拱頂處，但也有設(shè)在45°、135°甚至180°(圓環(huán)底部)處的，視需要而定。建筑工程學(xué)院

UndergroundandLightRailTransit4.4.6襯砌環(huán)的拼裝形式

有錯縫和通縫拼裝兩種。

錯縫拼裝：減少接縫及整個襯砌環(huán)的變形，整體剛度大，普遍采用。但管片制作精度不高時，管片易被頂裂，甚至頂碎。

通縫拼裝：整體剛度小，但結(jié)構(gòu)處理簡單。建筑工程學(xué)院

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