中铁第四勘察设计院 湖北省 430063
摘要：当前，我国内陆地区的地铁建设正在大步向前迈进中，开设地铁运营的城市越来越多。在地铁的设计中，车站与风道接口处的受力情况是非常复杂的，通常是结构设计中的重点和难点。地铁投入运营之后，这个部位通常较容易发生结构破坏、开裂甚至漏水等情况，所以有必要对相关设计问题进行研究。针对明挖地铁车站与风管接口的结构设计问题，在总结大量新建或建成地铁的设计经验的基础上，结合相关理论，分析讨论了接口设计的一般做法和存在的问题。
关键词：明挖法；地铁车站；风道接口；结构布置
前言：地铁明挖车站的主要结构设计和施工方案，是地铁施工中的重点及困难之处。结构模型的合理使用直接关系到车站的安全和经济。一般情况下，明挖车站的埋深较小，车站主要部位受周围土体的压力和地下水压力的影响。同时，主体结构的变形和位移也受周围环境的制约，产生复杂的力。此外，城市相对环境的复杂变化也给地铁结构带来了不确定性。这些不利因素增加了车站主体设计的复杂性和难度。
1明挖法结构设计原则
（1）地铁结构设计中，设计者需要考虑构建者对结构的特殊要求，然后结合现场环境进行方法分析。在设计过程中，间隙尺寸要满足规范要求，以避免超出工程边界条件。另一方面，施工人员需要综合分析施工误差、结构变形和测量误差，以提高对结构设计合理性的分析，避免后期施工进度的延误。
（2）地铁车站设计前，在施工、竣工、运营后，要结合当地环境标准进行设计，提高车站结构设计的合理性，避免车站不能正常运行造成的危害。
（3）如果在项目结构类型方面，施工人员有不同的要求，这就需要以实际情况为依据，结合设计理论选择适当的项目建设，以全面提高项目的合理性，避免车站结构设计不合理、操作难度高等现象的发生。
（4）实际施工环节中，设计者需要建立严格的数学模型，以确保车站结构能够真实地反应，并借助后期地质条件，动态地调整和优化结构，在提高车站稳定性的基础上选择合理的支护结构。
2明挖地铁车站与风道接口结构设计
2.1风道与车站接口处变形缝的布置
风道与车站主体接口处跨度通常都比较大，能够达到30米至50米之间，变形缝的设置影响到结构型式的选择和梁柱系统的布置，这往往是地铁车站设计中的重点和难点。变形缝的存在增加了结构布置的复杂性，可能影响后期的运营安全。变形缝的总体布置主要涉及以下几个方面：
1）变形缝的平面和立面形状尽量保持平直，减少弯曲。过弯会给止水带的生产和安装带来困难，很容易成为后期漏水的隐患。
2）变形缝在车站主体侧墙突出的距离通常为1米至1.5米之间，如果太长，会导致风道顶板悬挑过大，结构发生变形，不能满足裂缝相关的设计要求；如果太短，会导致变形缝置于车站主体围护结构内，导致底板处变形缝两侧落于软硬不均基础上，削弱其后期抵抗变形的能力，且可能削弱后期防水效果。
2.2风道与车站接口处梁柱体系的设计
由于要在主体侧墙打洞进行附属接口的连接，直接导致了侧墙的整体受力减弱。为了保证结构的可靠性和安全性，一般都要设置梁柱系统。同时，还要进行详细的设计和验算，以确保设计方案的安全可靠。在设置变形节点时，在界面处的梁、柱体系布置时，应考虑变形节点的位置和形状。
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1）要将恒载与活载与跨度和覆土厚度相结合，将各种情况综合在一起考虑，以最差施工条件为基础进行设计和配筋，以满足结构在变形和发生裂缝方面控制的要求。
2）止水带的安装施工需要一定空间，所以梁柱边缘距离应控制变形缝大于等于30cm。
由于通风空间和通风要求的限制，上横梁和下横梁不可避免地会出现倒坡。在实际设计中，应尽量减小上翻和下翻的高度，有条件时可考虑采用宽边梁方案。有时候会出现周边地面条件或者风道的设备布置对风道产生一定限制的情况，风道结构非常狭窄，无法设置变形缝，此时，可以综合考虑车站的主体以及附属方向梁柱体系的布局，尝试结合起来满足设置的主要部分，并且能够兼顾到风道结构的分跨。如果不设置变形缝，通常要加固附属基底，防止地铁正式投运后发生两侧地基的不均匀沉降而导致结构发生变化。加固的方法通常采用三轴搅拌桩、高压旋喷桩或其他有效的加固形式，加固深度基底下要大于2米。
2.3风道与车站接口处车站结构的抗浮设计
在地下水位高的地区，车站主体的抗浮往往不能达到需求。针对目前主要使用的围护结构和顶梁组合结构的抗浮措施，采用双重量防浮设计。根据理论分析和验算，在风管接口范围内，由于围护结构不能参与反浮选，主体结构不能满足浮选要求，需要采取措施加强防浮措施。常见措施如下：
1）在空气管道侧附近的主体底板上设置抗拔桩参与抗浮，并根据界面范围的抗浮计算确定抗拔桩的参数。
2）支撑桩或地下连续墙应锚定在风洞底部下方的底板上，使其参与主体结构的抗浮，以满足主体结构对浮体的要求。同时做好接缝防水设计，确保防水效果。这两种防水方案也可组合使用。
2.4明挖车站与预留通道接口
预留风道接口是地铁车站设计中普遍存在的问题，也是车站后期开发设计中必须解决的问题。根据预留时间、施工难度和防水可靠性等因素确定预留接口类型。预留接口不仅满足了结构在使用阶段的安全性和可靠性，而且为以后的开发提供了预留条件，保证了接口安全、可靠、易操作、防水能力强。在工程实践中，车站预约接口的处理方式如下：
1）在建通道侧墙处预留暗柱及过梁，保证后期的开口结构系统的安全性，使用阶段的恒载和活载的设计是按照一般的砌块墙体，并预留后连接条件，一般在暗柱和嵌入式柱过梁钢筋接头的底部预埋钢筋接驳器。后期开发时人工或机械破碎暗柱和过梁的墙体内。该方案不考虑后期接线的类型，施工简单，但后期开发存在许多问题。根据目前的施工工艺，后期破墙施工容易损坏既有主体侧墙结构，影响主体结构安全；接缝处防水难以处理，漏水后会在主体与通道内串流，影响二者的正常使用；同时施工时可能影响站内的正常运营。
2）在建通道设计时，于预留通道方向延伸1.0米左右，这部分结构依据所受的恒载和活载进行墙体封堵，同时在墙体周围预置一部分钢筋接驳器，在后期开发时，只要将封堵墙体拆除就能够进行通道的施工。但是该方案使在建通道施工时结构局部外扩，导致基坑和支护结构布置不规则。它不仅增加了设计难度，而且增加了部分工程量，在以后的发展中具有优势。后期施工的墙体基本上不会影响主体结构的安全性，防水处理空间很大，防水质量得到很好的保证。同时，界面的构建对现有站的运行影响不大。该方案可作为短期储量开发，也可用于长期储量开发。
最后，在构建的通道和预留通道的同一时期进行并行构建。在使用阶段，使用阶段对接口进行简单的建筑封堵。以后可根据需要安装和验收相应的设施。预留接口的结构布局和防浮与风道接口的结构设计问题相似，可供参考。
3结语
综上所述，在明挖挖车站主体与风道接口设计中，应加强变形节点与界面的梁柱体系布置，合理选择设计参数。地下水位高的车站应检查主站在接口处的局部抗浮能力，采取合理的防浮措施，以满足主体结构的抗浮要求。
参考文献
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[3]刘强，贾明杰.地铁车站明挖法施工基坑支护安全性研究[J].引文版：工程技术，2015，（19）
论文作者:吴敏
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/17
标签：结构论文; 车站论文; 风道论文; 接口论文; 主体论文; 地铁论文; 梁柱论文; 《建筑学研究前沿》2017年第34期论文;