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1、城市轨道交通地下结构设计与施工作业姓名：周喆学号：班级：土木14班指导老师：于丽西南交通大学二零一五年四月一、 城市轨道交通概述城市中使车辆固定在导轨上运行并主要用于城市客运的交通系统成为城市轨道交通系统。城市轨道交通系统是依据城市交通总体规划的要求，设置全封闭或部分封闭的专用轨道线路，以列车或单车形式，运送相当规模客流量的公共交通方式。目前，世界上已有40多个国家的140多个城市拥有或正在规划建设城市轨道交通系统。近10年来，随着我国城市化进程的快速发展，为了解决大城市的交通拥堵问题，各大城市正在大力发展城市轨道交通工程。统计截至2011年3月，全国已有北京、上海、广州、深圳、南京、天津、重
2、庆、武汉、长春、大连、成都和沈阳等12个城市的轨道交通投入运营，累计通车里程达1300km（见图1）。目前全国已有36个城市上报了城市轨道交通建设规划，已有29个城市获得批复，2011年在建总里程约1500km。预计到2020年，我国城市轨道交通累计运行里程将达到7395km。我国的地铁建设规模及发展速度将稳居世界第一。 城市轨道交通可按构筑物形态、运营方式、适用车辆类型及运输能力等进行分类。按构筑物的形态或轨道相对于地面的位置划分，城市轨道交通可分为以下三类。（1） 地下铁道：位于地下隧道内的铁路称为地下铁道；（2） 地面铁路：位于地面的铁路称为地面铁路；（3） 高架铁路：位于地面高架桥上的
3、铁路称为高架铁路。 下面，我们着重讨论地下铁道地下铁道是指在城市中心修建的快速、大运量用电力牵引的轨道交通。线路通常设在地下隧道内，也有在城市中心以外地区从地下转到地面或高架桥上。地下铁道有以下特点：（1） 运能大：单向最大客运量可达6万到8万人次/h，有利于大城市中心区高峰期乘客的疏通。（2） 路权专用。地下铁道线路绝大部分位于地下，当线路延伸至近郊时可采用高架或地面形式。（3） 行车速度高，运行密度大。车辆平均运行速度为30到40km/h，设计最高车速达80km/h，行车间隔为2到5min。（4） 建设周期长，造价高。二、城市轨道交通地下结构设计根据城市轨道交通线网的拓扑构成，可将其分为车
4、站，以及连接两个车站之间的线路区间。地下车站作为城市轨道交通路网中一种重要的建筑物，除了是具有供旅客乘降、换乘和候车的场所，还应保证旅客能安全、迅速、方便地进出车站，并有良好的通风、照明、卫生、防灾设备和设施等。 1.地下车站的分类 （1）按车站站台形式分类 岛式站台 岛式站台，站台位于上、下行线路之间。车站具有站台利用率高、能 活调剂客流、乘客使用方便等优点，一般常用于客流量较大的车站。 侧式站台 侧式站台，站台位于上、下行线路的两侧。侧式站台根据环境调剂置成平行相对式、平行错开式、上下重叠式及上下错开式等形式。侧式站台的站台利用率、调剂客流、站台之间的联系等方面及不上岛式站台，因此侧式站台
5、车站多用于客流量不大的车站。 岛、侧混合式站台 岛、侧混合式站台就是将岛式站台和侧式站台设在一个车站内，乘客可以同时在两侧的站台上、下车，也可适应列车中途折返的需要。 （2）按车站横断面结构形式分类 矩形断面。 矩形断面是车站常选用的形式，一般用于浅埋车站。车站可设计成单层、 双层或多层；跨度可选用单跨、双跨及多跨的形式。 拱形断面。 拱形断面多用于深埋车站，有单栱或多跨连拱等形式，单栱断面由于中部 起拱，高度较高，两侧拱脚处相对较低，中间无柱，因此建筑空间显得高大宽 阔，常会得到理想的建筑艺术效果。 其他类型断面 主要有马蹄形、椭圆形等。 2.地下车站的特点地下车站埋设于地下，不占用地面空间
6、，且具有良好的防护功能，战时可考虑作为避难场所。但作为地下结构兼具客流集散场所，地下车站还具有以下特点：（1） 考虑到施工的复杂性及结构的安全性，地下车站的结构通常为狭长的筒状结构。（2） 站内空间封闭，建筑装修材料吸声系数较小，声反射强度大。（3） 没有自然光线，全部靠人工采光。（4） 为保证地下空间环境的安全和舒适，设有庞大的空调、通风设施。（5） 为保证客流安全、顺畅、快捷疏散，设有众多鲜明的指示标牌和消防设施。（6） 地面出入口通过地下通道和地下车站连接，出入口地下部分要采取人防措施，在地面上设有风亭建筑。三、 城市轨道交通地下结构施工 地下铁道的地下车站多位于人口稠密的城市，施工方法
7、的选择受到地质条件、结构形式，以及周围建（构）筑物的影响。下面对几种常见的施工方法进行介绍。 1.明挖法明挖法指的是先将隧道部位的岩（土）体全部挖除，然后修建洞身、洞门，再进行回填的施工方法。 优点：明挖法具有施工简单、快捷、经济、安全的优点，城市地下隧道式工程发展初期都把它作为首选的开挖技术。缺点:是对周围环境的影响较大。2.盖挖法当地下工程明做时需要穿越公路、建筑等障碍物而采取的新型工程施工方法，是由地面向下开挖至一定深度后，将顶部封闭，其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工。主体结构可以顺作，也可以逆作。在城市繁忙地带修建地铁车站时，往往占用道路，影响交通当地铁车站设在主干道上，而交通不能
8、中断，且需要确保一定交通流量要求时，可选用盖挖法。 优点： 围护结构变形小，能够有效控制周围土体的变形和地表沉降，有利于保护临近建筑物和构筑物。 基坑底部土体稳定，隆起小，施工安全。 盖挖逆作法施工一般不设内布支撑或锚固，可增大施工空间和降低工程造价。 盖挖逆作法施工基坑暴露时间短，用于城市街区施工时，可尽快恢复路面。 缺点： 盖挖法施工时，混凝土内衬的水平施工缝的处理较困难盖挖逆作法施工时，暗挖施工难度大，费用高。 盖挖法每次分部开挖及浇筑衬砌的深度，应综合考虑基坑稳定，环境保护，永久结构形式和混凝土浇筑作业等因素来确定。3.矿山法暗挖法的一种，主要用钻眼爆破方法开挖断面而修筑隧道及地下工程
9、的施工方法。因借鉴矿山开拓巷道的方法，故名。用矿山法施工时，将整个断面分部开挖至设计轮廓，并随之修筑衬砌。当地层松软时，则可采用简便挖掘机具进行，并根据围岩稳定程度，在需要时应边开挖边支护。分部开挖时，断面上最先开挖导坑， 再由导坑向断面设计轮廓进行扩大开挖。分部开挖主要是为了减少对围岩的扰动，分部的大小和多少视地质条件、隧道断面尺寸、支护类型而定。在坚实、整体的岩 层中，对中、小断面的隧道，可不分部而将全断面一次开挖。如遇松软、破碎地层，须分部开挖，并配合开挖及时设置临时支撑，以防止土石坍塌。喷锚支护的出现，使分部数目得以减少，并进而发展成新奥法。4.盾构法盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化
10、施工方法。它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌。同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。 适用条件 在松软含水地层，或地下线路等设施埋深达到10m或更深时，可以采用盾构法。 线位上允许建造用于盾构进出洞和出碴进料的工作井； 隧道要有足够的埋深，覆土深度宜不小于6m且不小于盾构直径；2 相对均质的地质条件； 如果是单洞则要有足够的线间距，洞与洞及洞与其它建（构）筑物之间所夹土（岩）体加固处理的最小厚度为水平方向1.0m,竖直方向1.5m； 从经济角度讲，
11、连续的施工长度不小于300m。 优点 安全开挖和衬砌，掘进速度快； 盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业，施工劳动强度低。 不影响地面交通与设施，同时不影响地下管线等设施； 穿越河道时不影响航运，施工中不受季节、风雨等气候条件影响，施工中没有噪音和扰动；在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性。缺点 断面尺寸多变的区段适应能力差； 新型盾构购置费昂贵，对施工区段短的工程不太经济。 工人的工作环境较差。 四、 城市轨道交通地下结构设计与施工的发展方向1.结构设计的发展方向（1）围护结构计算考虑施工过程的影响。（2）主体采用结构模型的数值计算。（3）预应力混凝土材料的使用。2.施工方法的展望世界各发达国家已有的地铁车站施工技术大部分已在我国开发应用，但我国地铁车站施工技术的发展离不开我国的国情，将具有中国特色。（1） 盖挖法可通过合理组织施工及交通疏导，基本上不影响交通。（2） 矿山法施工技术的不断发展为地下车站采用该方法施工提供了条件。（3） 盖挖、暗挖相结合的施工技术。五、 参考文献1.城市轨道交通地下车站设计与施工，王明年主编，科学出版社2.城市轨道交通线路规划与设计，易思蓉主编，科学出版社3.城市轨道交通地下工程建设风险管理规范GB50652_20114.土木工程概论（第三版）叶志明主编，高等教育出版社