明挖法地鐵車站結構設計方案

趙 碩

（中設設計集團股份有限公司， 江蘇 南京 210000）

目前國際上建立地鐵站使用次數最多的是明挖法，由于明挖法具有諸多優點，所以在地鐵施工過程中占據著不可撼動的位置。同時使用明挖法建立地鐵車站，需要在保證安全的前提下進行，在結構設計過程中能夠方便施工，進而實現低成本高收益。使用價值高的地鐵站通常具有低成本運營、結構簡單安全和施工方便等優點，但是在設計的過程中還存在較多的問題，甚至會給設計人員造成一定的困擾。本文根據明挖法在地鐵站施工中遇到的問題進行分析和探索，供設計人員參考。

1 工程概況

某城市建設一座地鐵站，地鐵寬為9m，車站的南側公交站距離地鐵站出口1km，北側地鐵出口35m 處是綠化帶。周邊建筑較少，車站主體無電路管線。車站頂板的覆土厚為4m，底板深為15m。車站全長196.56m，段寬32.5m，車站設有4 個出口，運用明挖法進行施工。

2 結構類型

2.1 主體構造

在地鐵站施工過程中，要全面考慮安全、經濟和施工等因素。明挖法作為最常用的施工方式，主要是通過箱型框架結構形式來完成施工任務[1]。根據該框架結構的特性，對站臺寬度進行設計，站臺寬度是整個設計的參考標準，當站臺寬度在8m 以下，車站不設置無柱單跨結構，寬度超過12m，需采用單柱雙跨結構，如果站臺寬度超過14m，需要使用雙柱跨箱體結構。

2.2 圍護結構的設計

根據大量明挖法施工的事例可以發現，圍護設計的合理性直接影響到成本預算，如果圍護類型選擇不合理，將會降低施工的效率，甚至會出現返工情況，進而導致工程建設成本超出預算[2]。目前圍護結構的種類有很多，為了能夠選擇合適的圍護結構，設計人員需要根據工程的實際需要來確定。在選擇圍護結構類型時需注意如下問題：

（1）如果在工程施工的過程中，根據需要增加預應力時，首先要確定支撐種類、支撐位置以及溫度變化等情況，通常情況下軸力應控制在50～80%。

（2）圍護樁的配筋相關技術參數。目前我國在進行地鐵車站建設的過程中，通常會采用均勻配置鋼筋的方式來進行圍護結構的設計，實際上圍護樁的彎矩是不同的，均勻配筋可能會造成不必要的投入。所以設計人員需要充分考慮圍護樁彎矩受力情況，運用相關規程進行計算，然后進行合理配筋。

3 明挖法基坑的建設

3.1 明挖法基坑的種類

明挖法的基坑有兩種類型：圍護結構基坑、放坡基坑。通常情況下地鐵車站的位置上處于城市的繁華地區，地質條件較為復雜，周圍建筑物較多，交通較為擁堵，因此很多情況下選擇圍護結構基坑。

3.2 明挖法施工的主要部分

在進行基坑施工的過程中，明挖法是最為常見的施工方式，這種施工方式能夠從地表開始施工，自上而下進行作業，然后開始進行結構工程施工，施工結束后回填，對路面進行復原。明挖法的主要施工程序如下：

（1）在基坑周圍設置圍擋，然后合理改動工程區域的管線，下一步加固地基，最后進行堆砌連續墻。

（2）在施工過程中，需要嚴格按照設計要求進行，按照一定的施工順序建立數道支撐，通常情況下，第一道支撐采用混凝土支撐，接下來的支撐使用鋼支撐，直到基坑底部，如圖1 所示。

（3）在進行基坑底部處理的過程中，需要對底板進行防水處理，還要在邊墻上留有一定的施工縫。

（4）拆除支撐，拆除基坑的縱梁、柱以及中板的支撐，同時進行防水處理。

圖1 明挖法支撐

4 運用明挖法需要注意的問題

4.1 需要注意的問題

（1）確定設計方案，在基坑支護施工過程中，設計人員需要提前對基坑開挖的深度以及基坑所處位置的地質條件進行勘測，同時充分考慮經濟和設備使用等因素，綜合考慮各種因素再進行支護的合理規劃，這樣一來可以保障結構的安全性。在地鐵車站的建設過程中，使用較多的支護結構有：攪拌樁、連續墻和土釘墻。如果條件允許，可在地鐵站周圍安裝防水設施，進一步提高地鐵基坑的穩定性。

（2）全面考慮工程主體結構和設計要求，地表下的連續墻支護是整項工程的主體結構，可適當發揮其作用，這樣一方面可以節約成本，另一方面可以減少資源的浪費，和我國當前的綠色發展理念相吻合，所以在設計過程中要考慮圍護結構的負荷等。在投入使用之后，應該提前做好工程材料因使用年限增加而導致承受能力下降的情況，在設計之初通常按材料剛度的75%進行設計。

4.2 明挖法使用需要注意的技術問題

在地鐵車站設計的過程中，明挖法的使用需要解決如下問題：

（1）細節問題，例如板開洞問題，如果在中板開洞過程中，洞的直徑較大，需要提前建立平面模型，計算梁的負荷和交叉處的彎矩，確保相應技術參數符合實際要求，同時還要增加側墻的抗剪和抗彎能力。對于覆土較薄的地鐵車站結構需要進行側墻、中板以及頂板的彎構件計算。地下側墻、底板按照配筋計算，這樣可以最大限度地保證構件的安全使用。

（2）對于地鐵車站主體結構的計算，應該遵循科學合理的原則。在相應的結構計算過程中一般選擇二維斷面的計算方法，主要因為該種運算方法計算簡單、普及性較高，但是要考慮其應用范圍，范圍過大會造成計算的失誤。如果無法對中板以及頂板開孔進行分析，需要詳細計算前板的外剛度，如果造成內力偏小，會導致工程施工的成本大幅上升。總結以往的計算方法，三維計算較為精準，特別是在特殊情況下，能夠將誤差降到可忽略的范圍，主要是因為三維計算能夠將內力傳遞的途徑進行精準判定，這樣一來就可以保證精確計算所有板的載荷力，如果想要保證計算結果的準確性，設計人員應設置梁板的剛度，滿足使用要求。

（3）在設計的過程中要格外注意地下水。當前我國對地鐵車站的設計和主要設計的抗浮性進行了明確規定，在實際施工的過程中，需要根據點水情況計算車站應力，為車站投入使用提供保障。

5 結束語

總而言之，隨著交通方式的不斷增加，地鐵已經成為城市出行最受歡迎的方式，當前的地鐵結構設計以及施工的質量還不夠理想，需要設計人員充分考慮各種影響因素，這其中包括圍護結構和主體結構的計算，保證地鐵施工高效率進行，為地鐵車站的投入使用提供保障，進而實現緩解城市交通的壓力。