摘要：本文将会结合某地铁站的主体结构设计案例，对地铁车站的结构设计进行分析，并对其涉及到的技术要点做出深入的探讨，根据目前地铁站主体结构施工过程中主要采用的拱盖法暗挖法做相应的总结，希望为地铁站的设计提供一些可借鉴的思路。
关键词：地体站；主体结构设计；技术要点
1.工程概况
本文参考的地铁站处于繁华地段，并且该区域的市政道路分布较为密集，并且车流量极大。其结构为东西走向并且主要是长条形的设计。这种结构采用的是上箱型框架结构。车站总长为184米左右，并且其标准的断面宽为21.6米，基坑中挖掘的深度为18.7m。在西端，其盾构井处的宽是23.5米，基坑的深度是19米。主体结构中覆土所施工的厚度为3米到4.85米左右，并且在西端以及东端皆设有风道【1】。根据当地的地质条件，基坑的围护结构主要采用的是大直径钻孔的灌注桩支护的技术来维持的。
根据建筑功能和结构设计中的估算和分析基础上做出的拟定结构中，其显示的顶板和边墙两者厚度为800毫米，底板为1000毫米，中板为450毫米，而中柱则是800*1200毫米。基于对地铁结构中的功能需求，车站中的框架结构需要设置纵向的大梁。其中需要两层两跨的梁板结构来做出标准的横断面，因此在对其主体结构设计的分析中，需要采用断面分析的方法，截取车战中的标准横断然后做出平面的分析以及计算。地铁站的主体结构的施工周期为两年，细分后，围护结构以及临时的路面需要6个月，为了保证地铁站在施工过程中其周边的道路能够保持正常的通信，需要根据当地的地质情况，对地铁站的施工主体结构运用拱盖法的方式进行【2】。
2.拱盖法暗挖施工
本文的地铁站属于某沿海地区，并且大多处于丘陵地带，主城区主要是水流冲击的地貌，其地质情况较为复杂且难以把控。根据专家对地铁工程施工中的特殊情况的研究，根据过去建设的经验，应用拱盖法可以帮助解决场地底层中上软下硬的现象。对主体基坑进行挖掘之前，需要对断面底部和顶端做2个施工的导洞，通过导洞的设计来架设钢管柱，在钢管柱以及围护结构的力壁上方设置钢筋的拱顶设立，然后在拱顶浇筑混凝土，形成拱盖结构。在达到一定的强度之后，可以往下对每层进行土方开挖和架设横撑，然后进行基坑的暗挖施工环节。在开挖工作完成之后，以此对主体结构、防水措施等做相应的工作。在完成主体工程的施工后，需要及时的拆除路面上的拱盖结构，回填土方然后便可以恢复交通【3】。
3.结构设计的计算和分析
3.1工程的地质条件
此地铁工程所处的位置附近有市政道路以及高层的建筑。施工的范围从上到下的顺序可以从人工填土层开始，其厚度需要保持在1.32米；然后为淤泥质软图土层，厚度为3.64米；泥质砂岩残积图层，厚度需要保持在2.83米；之后依次为全风化泥质砂岩，3.5米；强风化泥质砂岩，6.69米；微风化泥质砂岩，3.97米。该区域地下水丰沛，稳定的水位处于地表1.3米到2.5米以下。
3.2分析方法以及荷载选取
按照场地的岩土特征和工程建设的经验，需要采用SAP软件技术来对主体结构中的横向等代闭合平面框架做深入的内力分析，并且运用弹簧模拟的方式来测算地层和结构之间的作用，再运用二力杆模拟重合强的结构来计算围护结构和主体侧墙，根据杆系的有限元来做出分析【4】。主体结构中的荷载分析主要从以下几个角度进行：
首先，土压力根据松散土的取值来进行计算，并且需要考虑地下水的因素，当它处于高水位时，土压力会相应的产生变化。按照水土合算以及分算的保罗考虑，土压力的系数需要按照静止时的土压力来运算。
第二，主体结构中自重等荷载主要包括了构件的自重、列车的活载等，而地铁列车的荷载需要按照《地铁设计规范》的活载相关规定来做运算，需要分开核算制动力和列车活载所产生的土压力。铁路站台的活载还会涉及到行人的荷载、消防车荷载等情况。
第三，地面的超载按照20kPa的值计算，而地震的荷载则是主要是按照地震设防烈度来考虑，按相应的参数要求来取出人防荷载的值。
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4.结构构件中的配筋设计
地铁站的内部受力结构非常复杂，因此在保证主体结构的安全储备充足时，根据不同部位之间的构建采用差异化的配筋方法来优化对地铁施工的投资结构，节省相应的费用【5】。
比如，在结构的顶板的位置，需要考虑到顶板结构其直接承受的上层覆盖土，还有地面超载和水压等形成的多重压力，另外结构自重也是压力形成的重要因素之一，《地铁设计规范》中对配筋设计有相应的规定，需要采用合理的应力法来做构件内力的运算，并对构建的挠度和裂缝的宽度等相应的测试做后续的验算。
而在侧墙、底板和中板等位置，由于主体结构中柱的轴力可以被直接传到底板中，而每一根中柱底部的轴力都可能达到2000kN的水平，因此产生的底板冲切力是非常大的。地铁列车的荷载在这几个部位中所产生的内力占比较低，属于结构中的间接作用部位。根据《混凝土结构设计规范》中的规定，这几个部位在配筋时，可以减少约15%的配筋量。
5.结构设计的要点
5.1大体积的钢筋混凝土防裂设计
地铁站的主体结构主要是两层两跨的超静定结构，在分析结构设计是需要根据每个阶段的结构收缩以及徐变的内力，并且能够和主体结构中其他的荷载所造成的内力做出最不利的组合。由于主体机构主要呈长条形分布，需要在场地的方向上依据相应的建筑功能要求来铺设变形缝，这种设计可以防止因结构不均匀而造成的沉降、收缩现象，并且徐变产生的不均匀也会引起开裂等状况。另外，混凝土集料中放入膨胀剂、粉煤灰等，可以减少混凝土中自身产生的收缩裂缝。主体结构的迎土面可以适当的添加纵向钢筋，尽可能的选用直径偏细的钢筋，在不影响浇筑施工的基础上，将构件的纵向钢筋做出紧密的排列，控制好环向裂缝产生的可能性。
5.2结构防水设计
5.2.1自防水设计
在混凝土中加入UEA膨胀剂来补偿混凝土的收缩性能，并且显著提高其抗渗性能，甚至高于同等强度的2到3倍。在浇筑施工过程中，混凝土进行充分的集料振捣，完成后还需要根据相应的设计规范来进行养护。
5.2.2外防水设计
在主体结构沿线的底板和两层的边墙等都需要加多层的软性防水层。在铺设之前，要对结构的几面做好清洁，平整的铺设防水薄膜，才能保证放水效果。
5.2.3变形缝的放水设计
在变形缝的断面中，需要预埋不锈钢的止水带，同时在其外侧加入2到3层厚的橡胶片以及两层改性后的沥青卷材做外包密封处理。
6.结语
浅埋的钢筋混凝土上箱型的地铁站设计，其受力的性能较高，且功能性极强，使用的结构截面积小，不仅可以节省大量的空间，还可以简化施工的工作流程，保证了施工安全的同时也取得了一定的节能经济的效果。另外，地铁站的主体结构会运用到拱盖法的形式来进行施工，整个流程通过有效的规范进展比较顺利，并且这种地质条件较为特殊，又坐落在繁华的施工路段，因此这项工程的成功可以为后续类似工程的具体施工提供了很多可借鉴的经验。地铁站作为城市交通中重要的组成部分，有效的设计分析能够为其今后的施工发展奠定良好的基础，因此对地铁站的主体结构在施工之前便做好深入的分析和探讨工作，并对其相关技术的要点做出总结，必要时要进行相应的调整，这不仅是一次很好的尝试，也是对地铁站今后的发展提供了更多操作的可能，为国内的交通事业做出贡献。
参考文献：
[1]侯潮，李伟.地铁车站节点换乘主体结构设计的思考[J].价值工程，2011，22：94-95.
[2]苏晓文，陈来发，周丹.武汉地铁4号线罗家港站主体结构设计研究[J].人民长江，2011，20：89-92.
[3]刘道亮.地铁站主体结构设计及其技术要点[J].科技传播，2011，24：28-29.
[4]白文广.钢筋混凝土框架结构的技术特点及其设计要点探讨[J].科技视界，2015，29：115+200.
[5]王明敏.深圳地铁2号线东延线新秀站结构设计[J].黑龙江水利科技，2010，02：44-47.
论文作者:刘轶凡
论文发表刊物:《基层建设》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/11
标签：结构论文; 主体论文; 荷载论文; 地铁站论文; 结构设计论文; 地铁论文; 基坑论文; 《基层建设》2017年第16期论文;