地鐵區間風井斷面結構設計計算研究

殷凱　何李

摘 要：地鐵區間風井以其顯著的三維效應，成為地鐵設計中的一個特殊環節。目前廣泛采用的仍是截取斷面，按照常規加載方式計算其內力。文章研究發現，該方法計算結果過于保守，同時提出對其荷載進行折減處理的方法，并通過三維分析，對荷載折減法進行對比，得出荷載折減法的結果偏安全且不過分保守。文章結論對實際工程設計具有重要的參考意義。

關鍵詞：地鐵區間風井；結構設計；計算研究

引言

當區間過長時，為滿足區間通風要求，需要在區間設置風井。風井結構給設計帶來了很大不便，通過三維計算雖然可以較為全面的掌握風井受力特性，但是其耗時巨大且計算結果尚未廣泛應用到具體設計中，因此通常不被設計采用。目前廣泛采用的仍是截取斷面，按照常規加載方式計算其內力。然而，本文研究發現，該截取斷面法未考慮與計算截面平行的側墻的重力，導致模型底部水浮力大于實際情況，使得計算結果過于保守，造成大量浪費。基于上述原因，本文提出對風井荷載進行折減處理的方法，即將模型底部水浮力減去與計算斷面平行的側墻的重力后作為新的水浮力。最后通過與三維模型對比，得出該方法結果偏安全且不過分保守。本文結論對實際工程設計具有重要的參考意義。

武漢軌道交通6號線一期工程江城大道站～老關村站區間（后簡稱江老區間）風井位于武漢市漢陽區太子湖北路與規劃道路交叉口處。風井主體結構為四層三跨箱型結構。風井底板埋深28.7m左右，頂板以上覆土約4.9m。本區間風井中心里程為右K5+065.041。結構采用明挖法施工；風井所處位置主要有道路及空地，地表高程21.2～21.7m。風井結構底板位于10-2角礫層中。如圖1所示。

圖1 風井地質剖面圖

巖土物理力學參數如表1所示。

1 常規分析方法

按照常規分析方法，其計算結果如下圖所示。按該常規方法計算，其最大彎矩達到1551kN·m/m，其最大剪力達到1354kN/m，其結果數值偏大，甚至對配筋造成很大不便。

2 荷載折減處理方法及對比

本節對風井荷載進行折減處理，即將模型底部水浮力減去與計算斷面平行的側墻的重力后作為新的水浮力，并與三維計算結構進行對比，結果如圖5所示。通過對比發現該簡化方法與三維計算結果變化規律相似，受到柱軸力影響，僅在柱截面位置，相差較大，三維計算結構較為平滑。

二者彎矩數值對比如下表所示。通過對比發現，荷載折減處理方法較為安全，但并不偏于保守。彎矩對比如表2所示。

表2 彎矩對比圖

3 結束語

（1）常規計算中未考慮與計算截面平行的側墻的重力，導致模型底部水浮力大于實際情況，計算結果過于保守，造成大量浪費。（2）簡化計算與三維計算結果變化規律近似，僅受柱軸力影響處差別較大，簡化計算較為安全，但并不偏于保守。

參考文獻

[1]丁春林.地鐵車站端頭井受力計算模型研究[J].同濟大學學報（自然科學版），2007（5）：621-625.

[2]李治，安危.地鐵車站端頭井計算方法與分析研究[A].第五屆中國國際隧道工程研討會文集，2011.

[3]李銘軍.地鐵車站端頭井內部結構的整體計算[J].地下工程與隧道，2006（2）：826-830.

[4]高志宏.盾構端頭井結構設計中的若干問題研究[J].四川建筑，2010，30（2）：153-155.

作者簡介：殷凱，男，湖北武漢人，助理工程師，碩士。