地铁工程设计及其经济效益分析

116 科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
工程技术
科技创新导报 2013 NO.10
Science and Technology Innovation Herald
度 存在 淤泥 时。在实际工程中，往往不会使 用 钻 孔 灌 注 桩，因为 使 用 该 类 型 的 桩 时 其 抗 渗 性较 差，且在 防水方面 不能保证。②当 施 工环 境 比 较 复 杂 且 地 质条 件 多 变 时，可 以 采 用 地下 连 续 墙，因为 其 能 够 很 好 的 保 证 结 构的整 体性，同时能 够保证抗渗 性。③在 设 计支 撑体系 时，如 果 条 件 许可 可 以 利 用 钢 管支 撑 或 者 钢 筋 混 凝 土 进行支 撑。主 要 是 因为利用钢筋混凝土时可以在一定程度上 保 证 结 构 的 整 体 性，而 是 用 钢 管 进 行支 撑 时，能 够施 加 一定的预 加力，用于控制围护 结构的变形。 2.3 地铁车站设计
(2）主体 结 构 设 计 阶段：该 阶段主要是 就围护结构与内衬的连接形式进行一定的 计算，实际工程中一 般有三种 计算 模 式，如 表1所 示。
表1 三种计算模式
受力与变ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ计算模式 构造特点
形 特点
优点
围护结构
与上下结 能够传递 能够在一
构属于刚 拉压力， 定程度上
刚接结构 性连接， 同时在节 减少内衬
就 该 阶 段 的 设 计 而 言，主 要 是 设 计 地 铁 的 主体围护 结 构 以 及 主体 结 构 设 计，在 进行 设 计 时，需 要 注 意 以下一 些 问 题。
(1）主体围护 结 构 设 计 阶段：首先 应该 根据具体的实际情况选择最合理的围护结 构 方案；为了加 快施 工 进度，应该合 理的设 计车 站围护 结 构 的尺寸；同 时可 以 在 车 站 设 置一定 的 临 时 铺 盖 系统 等。
在 地铁 工程设 计中线 路设 计 往往 具 有 如下一 些 特点：涉及面广、复 杂 程 度 高且责
任 性大等，实践证明，线路设 计的好坏不仅 仅关系着 整 个工 程 的 设 计质 量 和 造 价，同 时 还 决 定 着 城 市 的发 展。以下 就 线 路设 计 中 的 一 些 内 容进 行 分 析。
1 地铁工程的主要设计流程 地铁工程的主要设 计流 程 [1]包括初
步设 计，其周期一般在9～10 个月左右；招标 设 计，其周期 一 般在 2～3 个月左 右；施 工图 设 计，其设 计周期一 般在12～15 个月左右。 以下 就 其中的 初 步 设 计 阶段 和 施 工图设 计 阶 段 进 行 分 析。 1.1 初步设计阶段
2.1.1 前期需要的基础资料 考虑到线路的走向以及其埋深深度会 严重 影 响 周 边 的 环 境，所 以在设 计 的 前 期 必须整合各方面的、全面的、详 细的基础资 料，用于设 计 最为合 理的线 路方案。实际工 程中需 要 整合资 料大体上分为如下几类： 沿线及周边的地形地貌图和具体的地质情 况；管 线 方面 的图纸，包 括 地下管 线图、调 查 表 以 及管 线图 和 地 形 图 的 组合 图 等；沿 线 及 周 边 的 具体 建 筑 物 基 础 资 料 等。 2.1.2 需要设计的内容 可以将线路设计大致的分类两大部 分，即对平面的设 计以及 纵 断面的设 计。就 平面设 计而言，包含的内容大 致 是：横向最 小 净 距（沿 线 与周 边 地下 构 造 物 之 间的 最 小 横向距离）、线间距、线 路 走向上弯 道 处 的曲线 半 径 及 缓 和曲线 半 径 等。需 要 注 意 的 是 在 确 定 上 述 数 据 的 具 体值 时，需 要 结 合 各方面 的 资 料 进 行 分 析，以便 设 计出最 好 的 线 路。 在设 计 纵 断 面 时，需 要 注 意 的内容 如下 所 示：(1）结合周边的地质情况确 定 线 路走 向上 的 坡 度 值，对 于 最 大 坡 度 地 段 应该 重 点 分析；(2）确 定 纵 坡 坡 形 时，需 要 结合具 体 的 施 工方 法，因为 不 同 的 施 工方 法 对 坡 形的 施 工有一定的影 响；(3）时刻关注 线 路 走 向上 轨 道 结 构 高度 的 变 化情况等。其 他 方 面的设 计内容包括：(1）对辅助线的设 计； (2）如何 更好地与周边环 境 进行协调，保证 对周 边 环 境 的 影 响 最 小 ；( 3）线 路 确 定 之 后，还应该 交由相关专家 进行 线 路调整，保 证设 计出来 的 线 路 是 相 对 而 言最 佳 的。 2.2 车站基坑工程的设计 在 地铁 工程设计中，开挖地下空间最大 的部分要属地铁车站了，在设计该部分时，其 主 要设 计内容包 括：(1）确 定 车 站 基 坑 [2] 的 具 体形状尺寸；(2）根据线路的埋深和车站的容 量等确定最终的车站面积；(3）应该根据实际 地 质 情况确 定 最 为 合 理 的 基 坑围护 等。以下 就基坑围护设计进行详细的分析。 ①当 地 质条 件 较 差，且 地 面 以下一定 深
由于 地 铁 工 程 属于系统 工 程，所 以在 对 其 进 行 设 计 的 过 程中，往 往 会 涉及 到 很 多相 关的专业、部门等。而初步设 计 阶段的主要 目的 就 在于协调 好各专业、部门，以便保证 工 程 能 够 顺 利 的 进行。在该 阶 段 需 要 注 意 的是：一旦当线 路的走向确 定 后，则需 要及 时 解 决 好该工程 对 地面交 通影 响的节点位 置，以便保证城市 交 通的正常运行。在初步 设 计 阶 段 应 该 注 重以下几个方面。
(1）当确 定 好 地 铁 车 站 的 具 体 平 面 位 置 以 及 其 埋 深 深 度 时，则 必 须 解 决 好 对车 站 站 位 起 控 制 作用的 管 线 问 题，可 以 进 行 临 时 或 者 永 久 的 迁 改 处 理。
(2）在设 计 时，其 方案 必 须十分合 理， 需要考虑的方面有现有的道路交通情况、 线 路 的周 边 环 境 以 及修 建 该 工 程 必 须 满 足 的实际要求等。
且与内衬 点处可以 墙体的厚
之间有构 传递弯矩 度
造钢筋
与内衬之 能够产生 能够充分
叠合结构 间设有连 一定的三 利用围护
接钢筋 向应力 结构
域内衬之
围护与主
间不存在
可以减少
体之间只
连 接，并
防水层厚
能传递压
重合结构 且在两者
度，能 够
力，同时
之间设置
防止 裂 缝
期变形也
了一定的
的产生
不协调
防水层
2 地铁工程的具体设计内容 2.1 地铁线路的设计
(3）应 该 根 据 实 际 情况 来 选 择 车 站 的 具 体施工方法，因为不同的方法 需要的人力、 财力、材 料 等都 不同，同时由于该工程往往 位于 城 市中，所 以 必 须 注 重 对周 边 环 境 的 影 响问题。
(4）在该 阶 段 还 需 要 利 用 相 关 经 验 或 者 计 算 结 果 等 确 定 最 终 的围护 结 构 形 式，同 时 还 需 要让相 关 技 术人员确 定 主体 结 构 的 相 关 具 体尺寸 数 据 等，并 利 用 相 关 软件 进 行 一定 的 计 算，通 过 计 算 结 果 验 证 方案 的可 行 性。 1.2 施工图设计阶段
地铁车站的主要作用在于相互转换和 运 送 客 流，其 往 往 作为 列 车到 发 和 乘 客 集 散 的一 个重要场所。现 阶段，我国在设 计车 站 时，通常会 将 其 设 置在 客 流 量 交 大 的 地 方，且会相隔1 k m设 计1个车站，用于结合 地 面 客 流。车 站 的 特点 有 以下几 点：(1）功 能 方面具 有很强的合 适性；(2）车站必须要 具 有 可识 别 性，便于人们 能 够 找 到；(3）现 在 的人 们 都 追 求 高质 量 的 生 活，所 以 车 站 必 须 具备舒 适性和安全 性；(4）建立地铁的主要 目的 在于方便 人们 的 生 活 和 加 速 城 市 的 经 济发展，所以车站必须具 有一定的经济 性。 就 车 站 的内 部 布局 而 言，可 以 将 其 分类 三 大 板块，即设备 管 理用房区、公共区以及 轨行 区。合 理的设 计车站内部 布局，可以在很大 程 度 上 减 少 地 铁 工 程 的 投 资费用。 2.4 车站的防水设计
指的是首先将地面开挖至一定的深度， 再 将顶部进行 封闭，工程 余下的部 分，则在 封 闭的 顶 盖下完 成，实 际工 程中将该 法 分 为 两 类，即 盖 挖 顺 作 法 和 盖 挖 逆作 法。当 需 要
将 车 站 设 置在 主干 道 上，且不 能中断 主干 道 的 交 通 时，可 以 采 用 该 种 方 法 进 行 作业。 3.3 暗挖法
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候博 （中铁电气化局集团有限公司 北京 100036）
摘 要：随着城市人口的不断增加，现有的交通方式并不能很好的满足人们的要求，在这样的背景下地铁以其在运量、速度和运行方式等方面的优势
关键词：地铁工程 设计 经济效益
中图分类号：TB21
文献标识码：A
文章编号：1674-098X（2013）04（a）-0116-02
随 着 我 国 经 济 的 不 断 发 展，城 市 地 铁 也 得 到了迅 速 发 展。地 铁 工 程 的 设 计贯 穿 于整个 地铁工程项目，其覆盖项目的各个方 面，可见地铁工程设 计的重要性。就 地铁工 程设 计 的 特点 而 言，其 建 设 周 期 往 往 很 长， 并且 投 资很 大，同 时由于其 沿 线 的 方向上 周 边 环 境 都 在不 断 的 变 化，使 得 其 规 模 要求 也 就 不 尽 相同，设 计 中还 必 须 关 注 施 工技 术是 否具 有 很 好 的成 熟 性 和 可靠 性 等。正 是由于 地 铁 工 程设 计 的 这 些 特点，使 得 在设 计 中往 往 会 存 在各种 缺 点 或 者 问 题，所 以 必 须在现 有 技 术 的 基 础 上，进 一 步 地 改 进 和 完 善 相 关 技 术 设 计，以便 能 够让设 计更 加 的 合 理，提 高 地 铁 的 实 际经济 效 益。
3 地铁工程的常见施工方法 3.1 明挖法
该 方 法 的原 理 是：首先 将地 面 挖 开 至 是 设 计 标 高，在 从 基 底 进 行由下 向上 的顺 作 施 工，当完成 好 隧 道的主体 结 构时，再进行 最 后 的回填作。就明 挖 法 的 具 体 施 工 程 序 而 言，实 际工 程中将 其 分 为 4 步，即：(1）进 行维 护结 构的 施 工；(2）开挖内部的土方； (3）进行工 程 结 构 的 施 工；(4）最 后 恢 复 好 管 线 等。 3.2 盖挖法
而得到广泛的重视。该文就地铁工程的设计和经济效益进行了分析，首先阐释了地铁工程的主要设计流程，包括初步设计、招标设计以及施工图设计阶
段。在此基础上，从4个方面分析了地铁工程的具体设计内容，包括线路的设计、车站的设计、基坑的设计等，之后就施工的方法进行了简单的分析。文
章的最后从节约车辆使用费、节约修建道路投资费用以及节约修建停车泊位的费用分析了地铁工程的具体经济效益。
地下工程最怕的 就 是渗水问题 [3]，对于 车 站 这 样巨 大 的 空间，特 别 需 要 注 重 防 水 问题，在 进行防水设 计时，一般应该 遵循 如 下 的原 则，即“ 以 防为主、刚 柔 结 合、多道 防 线、因 地 制 宜、综 合 治 理”。由于车 站 的 类 型、大 小 等 存在不同，所以需要根 据 具体的 防水要求来选择合适的防水等级和设防构 造，对 于不同的 部 位 应 该 选 择 相 适 应 的 的 防水 材 料。就 车站的主体 结 构而言，实际工 程中常常采用混 凝土结 构自防水与卷材或 涂 膜 等 柔 性 材 料 作 全 外 包 防 水 相 结合，并 设 置多道设 防，用于 保 证 结 构 的 防 水 质 量。