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学术前沿

暗挖车站建筑细部设计探讨

发布日期:2013-01-31 18:16

暗挖车站建筑细部设计探讨
 
摘  对暗挖车站结构形式及特点进行介绍,结合 7 号线达官营站设计,分析暗挖车站在建筑设计中需要注意的几个细节问题。
关键词 地铁车站 建筑设计 结构形式
 
1 引言
      地铁车站是地铁线路中的交通枢纽,随着地铁网络的发展,地铁线路越来越多地穿越城市繁华地段。由于受道路交通、地下管线、房屋拆迁、线路埋深等外界环境的影响,常规的全明挖建筑结构形式已经不能满足设计、施工要求,此时,车站设计可考虑采用暗挖法施工。北京地铁 7 号线是一条穿越城区的城市轨道交通干线,全线 21 座车站,其中有 10座暗挖车站。本文通过分析暗挖车站结构形式特点,结合北京地铁 7 号线达官营站设计,总结暗挖车站在建筑设计过程中需要注意的几个细节问题。
 
2 暗挖车站结构形式及适用范围
      根据暗挖在车站施工中所占的比例,暗挖车站又可分为明、暗挖结合和全暗挖 2 种形式。
2. 1 明暗挖结合
      车站结构形式与站址周边环境条件及施工方法密切相关。由于采用全暗挖施工造价高、工期长、施工难度大,因此当车站无法采用全明挖施工时,通常会因地制宜,优先考虑明、暗挖结合的建筑结构形式。
      根据近年来的工程实践,明暗挖结合车站形式大致分为以下几种类型: 站台暗挖,站厅、设备管理用房区明挖; 半边明挖半边暗挖; 两端明挖、中间暗挖; 中间明挖、两端暗挖等形式。
2. 2 全暗挖车站
      当车站顶板覆土较大时,车站仍采用明挖法施工,工程造价就不一定合理; 或是管线改移难度大,费用高,改移周期长影响车站工期,通常会考虑全暗挖施工; 或是路面交通繁忙,不允许中断交通进行明挖施工,且周边没有任何明挖施工场地,此时只能考虑全暗挖施工。
      全暗挖车站一般为双层车站,根据建筑结构形式可分为双柱三联拱( 见图 1) 、单柱双联拱、分离暗挖单拱 3 种。

3 暗挖车站结构特点
      由于车站所处区域水文、地质条件不同,各设计单位处理类似问题的方法不同,各暗挖车站结构形式也各不相同。但是通过分析比较各种暗挖车站结构形式,可以发现暗挖车站结构有其共性特点:
      ( 1) 车站埋深较大;
      ( 2) 车站顶部一般为拱形结构,拱顶处净空较高;
      ( 3) 车站柱网布置规律,柱距不宜过大,一般6 ~ 7 m 左右;
      ( 4) 柱子采用钢管柱。
 
4 暗挖车站建筑设计需要注意的问题
      针对暗挖车站结构特点,暗挖车站在进行建筑方案设计时,要采用与之协调的建筑方案布置和构造措施。
      ( 1) 主体侧墙开洞
      主体侧墙上开洞需同时满足 2 个条件: 一是保证结构安全,二是满足功能需求。
      以双层暗挖车站采用标准双层暗挖风道为例,风道过风面积最小的地方是风道与主体相连接的部位,如图 2 所示,这个部位需要与结构和通风专业协调,一方面要协调结构专业在保证结构安全的情况下,尽可能把洞口开大; 另一方面要协调通风专业,考虑暗挖施工难度,调整方案,尽可能控制规模,最后实现方案合理可行。其他开洞问题与此类似,在方案配合过程中,建筑专业要起好沟通协调作用,积极想办法解决难题,保证结构安全、功能可行。

      ( 2) 出入口、风道暗挖断面
      为保证受力效果好,出入口、风道暗挖断面通常采用马蹄形断面,在断面顶部和底部起拱。但是这个起拱空间不方便设备布置或其他使用,因此我们在建筑设计时需要扣除拱部不能利用的空间,向结构专业提出所需净空尺寸,配合结构专业调整断面尺寸。如果不考虑拱部不能利用的空间,而仅仅从纵剖面图判断尺寸是否满足要求,可能导致设备布置不下,影响使用功能。因为纵剖面图剖的是起拱最高点,实际影响使用的是直墙段尺寸。
     ( 3) 设备房间布置尽量不要调整柱网
      暗挖车站施工难度大,风险高,断面应尽量统一,因此暗挖车站柱网布置比较规律,不能像明挖车站那样,根据设备房间布置对柱网进行较大调整。这样在布置设备房间的时候,要与各专业协调好,尽量不调柱网,个别确实困难的地方可以微调,但要控制数量。
      ( 4) 隔墙构造措施
      暗挖车站后砌隔墙有 2 个注意事项,一是站厅层拱顶处净空较高,需核实墙体厚度是否满足要求,并加强构造措施; 二是隔墙与钢管柱衔接。
      暗挖车站钢管柱采用法兰连接,法兰一般突出柱面 70 mm。虽然在建筑平面图上不表示法兰,但应考虑装修和构造措施,保证法兰不露出装修面。
      公共区柱子装修厚度通常至少 100 mm,装修层可以包住法兰,不需采用特别构造措施。但设备区走廊墙面装修厚度一般只有 20 mm,如果设计时不考虑法兰厚度,将墙面与柱面平齐,装修完成后,法兰仍然露出墙面。
      我们通常将隔墙突出柱面 100 mm,将法兰包在墙体内。同时在钢管柱两侧设构造柱,并用拉筋连接。如图 3 所示。

      ( 5) 废水池、污水池处理
      常规明挖车站废水池底标高 -4.800,污水池底标高 -2. 200,底板都需要做下沉处理。暗挖车站由于本身埋深较大,如果底板再做下沉处理,车站降水难度增加,费用高,为此 7 号线总体协调相关专业,调整废水池、污水池设计。调整后,废水池底标高 -3. 000,局部 - 3. 400; 污水池底板不再整体下沉,只把吸水坑和集水坑局部下沉。
 
参考文献
1 GB 50157 - 2003 地铁设计规范[S]
2 崔志强,胡建国. 地铁车站形式选择[J]. 隧道建设,2005( 4)
3 肖广智. 明、暗挖结合地铁车站建筑结构形式的应用[J]. 隧道建设,2005( 3)
4 王正林. 北京地铁十号线呼家楼站建筑结构形式的选定[J]. 隧道建设,2006( 2)