明挖法地铁车站结构设计分析

Engineering Design | 工程设计 | ·225·2019年第22期

明挖法地铁车站结构设计分析

彭 晨

（中铁第六勘察设计院集团有限公司，天津󰀃300308）

摘 要：随着我国综合国力的发展，人口越来越多。人口密度的增大，使我国很多城市都出现了饱和或超饱和现象，造成交通拥堵严重，尤其是在上下班高峰时期，可谓是堵得水泄不通。在我党的明确指挥下，提出了相应的策略——建造地铁车站的城市。在建造地铁车站时建造师需格外小心，地下不同于地上，地下多是阴暗潮湿，对开掘十分不利，而且安全措施相相比地面上也比较不足，建造出来的地下通道是否坚固也是一个问题。这是对每一个施工者的考验，更是对工程领导者的考验。地铁的开通可以给城市减压，也可以使人们的交通更为便利，因此建造地铁车站势在必行。就目前来看，建造地铁车站的方法主要有明挖法等方法，明挖法是使用最频繁安全系数最高工作效率最高的一种方法。文章对此作出分析，以供参考。关键词：明挖法；地铁车站；结构设计

中图分类号：U231.4󰀃󰀃󰀃󰀃󰀃文献标志码：A󰀃󰀃󰀃文章编号：2096-2789（2019）22-0225-02

作者简介：彭晨（1986—），男，本科，工程师，研究方向：隧道与地下结构。所谓地铁车站，就是在地下建造一条一条的铁轨，

以用于地铁在上面行驶。建造铁轨，在地下开采发掘，

就需要用到明挖法来进行操作。在地下挖掘是非常有讲

究的，挖的隧道不能大小，不然通不过地铁，也不能太大，

不然地下就不牢固，容易造成坍塌事件的发生。总的来

说，地下发掘要根据实际情况来定，要预先定好这条隧

道是要通过多高多宽的地铁，也要估算好当地的人流量，

来准确地建造地铁车站，不至于到时候拥挤不堪，因而

要充分考虑地下照明风力的大小。基于此，文章分析了

在建造地铁车站中所遇到的一些问题。

1 明挖法在地铁车站结构设计过程中应注意的

问题

1.1 结合实际情况,制定合理设计方案,保证基坑支

护的稳定性

在对基坑实施支护处理的时候，设计人员必须综合

考虑基坑挖掘的深度、水文地质情况、机械设备的选择、

天气环境状况等多个因素，运用合理的支护结构提高其

可靠性和安全性。地铁车站结构的设计需要考虑高效性

和经济型，使用最多的支护结构主要有放坡、土钉墙、

水泥土搅拌桩、排桩、地下连续墙等。此外，设计人员

还可以在离地铁站较近的地方建造一个降水装置，能够极

大提高其稳定程度。在设计人员使用水泥土搅拌桩或地下

连续墙来结合结构设计工作的时候，应该降低搅拌桩的

标准高度，之后在桩顶使用土钉墙的建造方法来做支护。1.2 综合考虑设计围护结构和主体结构

在设计主体结构时，利用好地下连续墙基坑支护方

法，不仅能减少资金的投入，还能避免消耗过多的自原

材料，因而在设计过程中要特别考虑到这一点。复合式

地下墙结构设计通常考虑土方压力有围护结构承受，水

压力由主体结构侧墙承受。灌注桩围护结构同时作为围

护和主体永久两种结构设计的一部分时，在施工过程中，

灌注桩只进行强度计算这一项项目。在使用的过程中，

考虑其现阶段承受的外部环境的负荷和承载力在材料性

能减弱、刚度降低的影响下，向内部衬砌的转移情况，

初始设计过程中其刚度可按条件降低到70%。2 地铁车站的结构形式

根据地铁车站的使用功能要求，一般采用箱形框架

结构。在设置基坑时，应根据实际情况，进行科学、合

理的设置，避免对地下管网产生影响。

3 围护结构的设计

3.1 围护结构形式

我国地下建筑工程施工的标准是选择连续的墙体作

为该工程的承重墙，所有的工程都要围绕这一承重墙来

展开，这样做可以使地下建筑更加的牢靠，人民的安全

进一步得到保障。这样既彰显了“以人为本”的核心理念，

同时，还能大幅减少开支，可以省下一部分钱来作为修

建后的维修优化的专项钱款。3.2 主体围护结构设计

在主体的围护结构设计中，应确定其类型。围护结

构的一般形状分为单层墙，复合墙和叠合墙。在计算中，

单个墙和叠合墙的计算模型应采用单面墙，而复合墙的

计算模型应采用两面墙。（1）在地铁基础施工过程中，

在地基中会设置拉力或压力弹簧，在对设置地基弹簧时

需要根据设计要求合理布置，对于受拉弹簧，必须在基

坑下方围护结构中，受压弹簧主要位于基坑上方的围护

结构中。（2）荷载计算在主体结构的设计过程中也非

常重要。主要结构荷载通常包括垂直荷载，水平荷载，

地面超载和底板有利荷载。荷载的计算直接影响主体结

构的质量。垂直荷载主要是指覆土的重量，该部分应根

据具体公式计算。水平荷载主要来自土的侧向压力和水

平方向的侧向水压。荷载计算应针对不同的设计内容使

用不同的计算方法，例如，针对砂性成分土层应采用水

土合算，否则需要水土分算。超载主要是指地面上一些

机械装置和材料施加的压力。（3）地铁车站的支座处

构件与平面计算模型相比较弱，在车站横断面模型支座

的地方添加刚域，以减少支座处的内力，设置刚域时，

可以根据墙厚或柱宽调整。同时根据相关要求，应相应

增加跨度中间的弯矩，并减小支座处的弯矩。3.3 设计细节问题

设计师们采用明挖法等一些新奇独特的办法给地铁

的修建带来了巨大的方便，当然这么大的工程会有很多

细小的地方需要注意。很多地方的长度、宽度、厚度，

都需要精准的测量，万万不可马虎一点，这是一项对精

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准度要求极高的工程，是造福一方百姓的伟大工程，安

全系数也必须极高才可。许多设备在使用过程中必须慎

之又慎，对墙角或者凹处都要细致地进行修整，在一些

微弱的地方万不可用大力气，在细小的地方万不可用大

的器皿，用专业的方法和细致的心思才可完成。3.4 合理设置变形缝

地铁车站的建造影响因素众多，稍有不慎都会有危

险，结构设计中必须考虑众多因素，包括温度、承受力

在内，还有建造材料，在炼制中也要严格把控，材料的

温度、形状、性质及含量这些因素都是关键问题，一旦

有一方不达标，造成的损失都是不计其数的。在这么多

因素中，变形缝直接影响地铁的运行，它对地铁运行直

接造成了安全性的影响，变形缝是伸缩缝、沉降缝和防

震缝的总称。建筑物在外界因素下会产生形变，导致开

裂甚至破坏，变形缝是针对这种情况而预留的构造缝。

为了减少对整体的影响，也会建造许多缝，以便减少可

能出现的安全隐患，每个坑下面其实都是要有这种设计

的，还有施工缝，这个是必须看重的。大工程与细节问

题是相辅相成的，它们之间是相互依存的关系，只有对

细节问题加倍重视，才有基础和保证顺利完成大工程。

设计师们和施工者们只有共同注视他们，才能保证明挖

法的正确进行。

4 明挖法作业注意事项

4.1 结构设计

明挖法施工需要设计师们细心，同样也需要施工者

们的专心。有时设计师们忽略的小问题，而施工者们却

可以找到更完美的解决方案，正所谓“当局者迷，旁观

者清”。施工时也有很多问题需要考虑到，比如人行路

线与车行路线的合理摆放、出口入口的准确位置、指示

牌与位置牌放的够不够明显、能不能方便行人乘坐，这

其实可以利用模型法，可以按照比例建立模型，用来看

是否能够达到预期效果，这样既方便清楚，又能节省材

料，是建造者们的首要选择。4.2 主体结构计算方法的选择

在地铁车站的设计中，传统的一些设计方法肯定不

能适应现代化的建设理念，必须运用一些符合现代的、快速精准的设计计算方法。随着技术的不断更新，设备

的不断换代，发现了传统计算模式的一些弊端。这些问

题如果得不到解决，势必会影响地铁的建造速度。传统

的是二维设计虽然简单，但早已暴漏出很多问题，有非

常大的不适应性。现代化的地铁建设已经不再运用传统

计算方法，为了提高精准与安全等各方面的性能，现在

采取的是三维施工，以保证工程质量。4.3 结构设计中，应重点考虑地下水的合理控制

在地铁的建造过程中，虽然我们已经有了先进的技

术及充足的资源，但是毕竟是对地下进行施工，面对地

球我们身为人类仍然渺小，我们对地下充满了种种未知，

以我们所知道的地球知识，来避免有可能会产生的危害，

就像开发地下水一样，必须把量度及坑况等一切计算其

中，才能保证其完美性。

5 结束语

地铁出行越来越受人们的欢迎，目前结构设计对施

工期间的质量具有显著影响，并且通过合理的设计能节

省经济和成本。基于此，地下车站设计过程应充分考虑

各种因素，包括车站结构和围护结构计算，确保地铁建

设质量，为人民提供好的出行条件，缓解城市交通压力，

促进社会的持续稳定发展。

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Structural Design and Analysis of Metro Station by Open Excavation Method

Abstract：With the development of the comprehensive national strength of our country, the population is getting more and more. The increase of population density makes many cities in our country have saturated or super-saturated phenomena, which cause serious traffic congestion, especially during rush hour. Under the clear command of our Party, we have come up with the corresponding strategy. The city of the subway station can be built, the construction of the subway should be very careful, the underground is different from the ground, the underground is too dark and humid, it is very unfavorable to the opening and digging, and the safety measures are less than that of the ground, and the construction of the underground channel is also a problem. This is for each construction The test of the one is the test of the engineering leader. The opening of subway can relieve a city, or make people's traffic more convenient, the construction of subway station is imperative. At present, the method of constructing subway station mainly includes such methods as open-cut method, which is the most efficient method with the highest safety factor.Key Words：ming and qing method,subway station,structural designPeng Chen