地铁换乘车站结构设计

地铁换乘车站结构设计
摘要：本文以西安地铁某换乘车站工程为例，详细介绍分析地铁车站基坑围护结构与主体结构的主要设计过程，对计算内力、结果进行分析，得出结论对今后的同类型设计中遇到的问题有较好的帮助，有一定参考价值。

关键词：基坑围护结构设计计算分析
中图分类号:TU318 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
一、工程概况
本工程为四、五号线的换乘站，四号线为两层岛式站，沿雁塔北路跨友谊路南北向布置，五号线为三层岛式站，在雁塔路西侧沿友谊路东西向布置在道路下方。

四、五号线呈T字换乘，均采用明挖法施工。

四号线车站总长247.0m，车站右线南北两端均为盾构区间，左线北端为盾构区间，均设置盾构始发井，左线南端接矿山法区间。

基坑平面尺寸为247.0m x 22.7m，深度约17.1m，局部深度18.35m。

中心里程处覆土厚度约为3m。

在车站南端设置有联络线与五号线连接，并在车站内设置了单渡线。

五号线车站总长138.7m，车站左、右线的东西两端均为矿山法区间，施工车站时为两端矿山法区间预留暗挖接口。

基坑平面尺寸为138.7m x 23.1m，基坑深度约23.85m，局部深度26.2m。

二、围护结构设计
1.围护结构内力计算
根据详堪报告，车站设计抗浮水位为408.00m，设计抗渗水位为406.00m。

地质参数见表1：
表一：土层参数表
围护结构采用理正深基坑软件计算分析，地面超载取20kN/m2。

粘性土采用水土合算，砂性土采用水土分算。

四号线车站基坑标准段深度约16.7m。

采用D1000@1400灌注桩，设三道钢
管内支撑，桩间采用挂钢筋网喷射混凝土挡土，支护桩嵌固深度为6m。

计算结果内力图见图一：
图一五号线基坑围护结构内力图
五号线基坑标准段深度约24.5m，采用D1200@1600灌注桩，设四道钢管内支撑。

桩间采用挂钢筋网喷射混凝土挡土，支护桩嵌固深度为9m，计算结果内力图见图二：
图二五号线基坑围护结构内力图
2.结构计算与分析
四号线基坑围护桩水平位移为15.2mm，周边土体最大沉降量为16mm；五号线基坑围护桩水平位移为19.8mm，周边土体最大沉降量为20mm。

均满足规范要求。

由于五号线基坑深度24.5m，抗浮水位在地面下3m左右，车站整体抗浮计算不满足要求。

因此在冠梁与顶板之间回填微膨胀混凝土，冠梁兼做抗浮梁、围护桩兼做抗拔桩作用，充分利用围护桩与土体侧摩阻力可满足抗浮要求。

车站正常水位稳定在地下8m左右，施工期间需将水文稳定降至底板下1m，本基坑采用坑外降水方案，四号线基坑降水对周围影响半径为424m，五号线基坑降水对周围影响半径可达870m。

施工开挖及降水对周围建筑物，特别是临近的多层建筑影响较大，需加强监控量测，做到信息化施工。

根据西安地区工程经验及场地附近同类工程类比，本工程采用坑外降水可满足施工要求且经济、安全。

三、主体结构设计
1．荷载取值
车站主体结构所承受的荷载主要有：水压力、侧土压力、地面超载、地震荷载、人防荷载、列车荷载、活荷载等。

2.结构选型
四号线车站为两层岛式站台，采用两层双柱三跨混凝土箱型框架结构。

五号线为三层岛式车站与四号线T型换乘且下穿四号线车站站台层，采用三层双柱三跨混凝土箱型框架结构。

换乘节点处采用诱导缝措施，可防止因温度收缩而引
起的混凝土开裂，由于换乘节点埋深较深，水压力较大，诱导缝对车站的防水效果较好。

3.结构计算与分析
结构按平面框架进行内力分析，侧壁和底板的土体以受压弹簧来模拟。

围护桩和内衬墙按重合结构考虑。

两者之间设置隔离层，两者靠在一起，相互平整贴合但不连接，内、外墙所产生的垂直方向变形相互不影响，但水平方向变形相同，围护桩刚度按50%考虑。

沿车站纵向取一延米作为计算单元。

计算简图如图三：
图三结构计算简图
表三内力计算结果表
以四号线结构部分为例，通过计算可知：
结构支座处的弯矩剪力较大，为保证斜截面承载力满足要求，在墙边、板边均设置300x900腋角。

另结构构件除要满足强度验算外，还应满足裂缝宽度要求。

四、结论
1．地铁工程中围护结构的设计尤为重要，是保证工程安全实施的前提，在设计中应予以重视。

2.围护结构设计合理选取土层参数C、Ф值，对安全与经济合理性的关系较大；选择合理的降水方案，对工程建设的安全、工期、经济等各方面有利。

3.换乘站换乘节点处的处理措施，应进行充分的分析和工程实践，选择合理的变形缝或诱导缝方案，以方便车站后期运营与管理。

4.地下工程中，结构防水很重要，控制好混凝土裂缝宽度，可较好的提高混凝土自防水功能。

参考文献：
（1）建筑基坑支护技术规程JGJ120-99
（2）混凝土结构设计规范GB50010-2010
（3）西安地铁四号线试验段详勘阶段岩土工程勘察报告（西安岩土工程新技术开发公司二○一一年）
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。