地鐵車站結構設計方法探討

熊傳奇

(中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京 102627)

在我國城市交通擁堵日益嚴重的嚴峻形勢下，加快地鐵項目建設的呼聲越來越高。現在，地鐵和火車站已經成為城市軌道交通的主要交通環節，每天可以同時運送大量地鐵乘客，在一定程度上大幅減輕了其在城市交通中的壓力。本文主要介紹北京地鐵換乘站主體結構的設計和管理方法，僅供同行業人士參考。

1 地鐵明挖車站技術分析

地鐵暗挖覆蓋可分為三種方法：明挖順法、覆蓋-淺埋暗挖逆作法和水平覆蓋-深挖半埋暗挖逆作法。這三種基本施工技術方法是明挖、深挖和埋蓋法施工，是基本施工方法。由于目前地鐵防水施工工藝復雜，施工場地特殊，因此，在地鐵車站防水過程中，必須特別重視地鐵防水工程的設計和施工。因此，地鐵防水工程的設計將直接影響整個車站地鐵防水工程的效果。鑒于地鐵防水工程設計的重要性，必須從基礎防水材料的選擇和基礎防水的施工技術手段入手，采取一些現代化的技術措施，做好整個地鐵的基礎防水保護工作。

2 地鐵車站的設計原則

車站建筑是中國城市軌道交通網絡和鐵路網中非常重要的建筑。也是旅客上下、換乘、步行等候的重要場所。為乘客安全、快捷地進出地鐵站提供舒適、干凈的乘車環境。車站應配備主要的信息技術設備和交通運營商的管理信息系統，以有效保證我國城市軌道交通網絡的安全平穩運行。地鐵一號線站由室外站臺管理、站廳管理、設備管理、出入口四層組成。根據地鐵站的分布，地鐵站大致可分為島式曲線站、側式曲線站和混合曲線站。地鐵一號線車站旅客輔助運輸設備主要包括直升機自動扶梯、卷簾門、洪門防范、旅客登機引導、照明、票務及檢票管理系統、車站輔助設備安全自動控制系統等。所有地鐵車站的基本設計原則應從地鐵線路、車站主體建筑、車站主體結構、電力系統照明控制系統、車站室外通風及室內空調系統、給排水及車站消防系統、車站區間等設計角度考慮。

3 地鐵車站結構的特點

3.1 自然防護能力強

地鐵車站位于車站主體結構的上部，具有較厚的天然硬巖土覆蓋層，可以根據自然保護和經濟性能的要求，確定所有必要的天然巖土覆蓋層的層數和厚度，使其具有良好的自然保護性能，可以避免或有效減少各種空襲造成的自然破壞，如炮擊和爆破，包括核武器等。同時，它可以有效抵御地震和颶風等各種自然災害，并防止火災和爆炸。

3.2 受外界條件影響小

由于車站地層溫度具有良好的空氣熱力學穩定性和氣密性，因此地鐵車站和站內地層溫度的波動除了站口高層段外，外部影響很小，對大部分地鐵材料的運輸和儲存非常有利；地鐵沿線的車站比一般的地面建筑結構具有更好的安全性、防震性和氣密性，有利于車站的抗震和抗振性，消除了落在地面的灰塵和外界電磁波的直接干擾。

4 地鐵結構設計方法

4.1 圍護結構設計

首先，充分考慮我國的實際地質條件，選擇經濟、安全、合理的地質圍護結構設計方案。目前，鉆孔灌注樁支護結構常用的灌漿形式有低底板連續墻、鉆孔塔式灌注樁、人工開挖鉆孔灌注樁等。各有利弊，需要用戶根據不同的實際使用情況進行選擇；在整體結構設計上做一些注意事項。為便于后期施工，盡量減少位于車站兩側圍護結構的樁尺寸和強度變化的計算次數，如，樁的深度、樁基直徑、地下連續墻的寬度和厚度。當需要確定集中排水井車站圍護結構樁的尺寸和加固時，需要計算其尺寸的強度，通常應與標準斷面進行強度對比加固；但如果車站圍護結構樁是參與多層抗浮，就要檢查多層抗裂，否則可以直接省略編號；如果車站附近沒有臨時場地覆蓋和支護系統，這里的車站支護結構樁需要承受橫向和豎向力荷載，橫向摩擦力較小，因此需要對這里的支護樁的線性間距、長度和沉降進行驗證和計算；當我們選擇上部圍護結構的整體埋設深度時，大多是按照沿圓弧方向滑動的方法進行計算，以確定整體施工穩定性。但在建筑實踐操作中，如果屬于多柱支撐體系，按上述兩種方法計算的埋深過大，需要及時結合當地草壤土的實際變化，再合理選擇安全系數；同一上部支護中，埋深應盡量滿足以下兩個基本技術要求，即深度計算技術要求和整體施工技術要求，間距盡量控制在3m左右。對于上下層之間的圍護支撐，應盡量保持相應的狀態，同時支撐位置不得避開多根柱子。

4.2 主體結構設計

選擇合適的數據計算和處理模式。第一，目前的電子計算常用的變形模式主要有協同變形法，協同變形法和重合變形結構，各有優缺點，每種合適的變形結構因其特點、受力和協同變形法的特點而不同，需要根據不同的實際情況進行選擇。另外，鑒于直線段測量計算的技術局限性，可以考慮采用三維直線模型方法進行線性補充測量分析。第二，綜合分析考慮了許多方面的一些主要經濟因素。在建筑主體結構的規劃、設計和施工過程中，需要根據具體的結構類型，考慮最不利的結構組合、整個施工過程和主要荷載的變化，選擇最佳的結構組合。比如在主要構件的變形荷載計算中，永久可變荷載一般為1.00，可變永久荷載一般為1.0。第三，做好建模精度的計算。在建筑計算中，這種情況下通常有兩種水位，即規則水位、抗震水位和浮動正常水位；根據大量科學計算數據，人防抗震荷載不能起到控制振動的作用，但當建筑物屋頂覆蓋的土層厚度大于或小于3m時，為了安全和保險，需要仔細核實建筑物人工防治的工況；建筑主體結構需要進行人防抗震性能設計。

4.3 地下車站的出入口和風亭建筑

影響入口樓梯寬度的主要因素是交通流量，疏散因素直接決定入口樓梯的寬度，服務員的素質直接決定入口使用的自動扶梯數量。樓梯的運行寬度和自動扶梯的運行寬度直接決定了高層建筑在每個出入口的樓梯寬度。外部影響因素復雜，主要是小區周邊住宅用地和大型建筑的綜合利用。作為人流的交通入口和物流出口，需要有相對開放的公共空間作為公共建筑的獨立出入口，周邊公共建筑之間的交通距離也需要滿足國家相關標準的安全要求。沒有相對固定建筑體積的設計，就創造了地上高層建筑的整體風格。你可能需要從外部和整體室內裝修設計開始。室內裝飾墻也可以說是室內主題網站定位中呼應的歐式風格、文化墻、地方室內主題裝飾墻，不同于一般大型城市建筑的地下通道。

4.4 站臺層設計

平臺前向寬度設計根據各站前向寬度設計要求確定，各站根據飛行流量控制運行周期的高峰發車時間進行定期安全檢查。網絡層的基本設備和服務在平臺外殼中管理。必要時，兩端應保證平臺的固定長度，但平臺不應超過一節車廂的長度，也不應超過侵占側面的平臺和車廂寬度不小于2.5m的平臺。

5 結 語

綜上所述，在社會經濟人口總量快速增長、交通壓力日益增大的實際情況下，地鐵一號線車站的建設仍具有重要的現實意義。但是，根據目前實際情況的分析，已經基本發布的建筑相關技術規范并沒有完全涵蓋建筑結構設計中應用的每一個重要細節，因此可能仍然存在一些不足。因此，在我國普通地鐵車站的主體結構設計中，需要及時結合實際設計情況，做好初步設計審查階段和施工準備階段的車站結構設計，以保證我國地鐵的安全順利運行，為我國現代地鐵交通建設的發展做出更大的貢獻。