解析軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)施工

王珂

摘要：軌道交通如地鐵、輕軌等其地下車站具有跨度大，環(huán)境因素不確定以及自身結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的特點(diǎn)。目前我國(guó)已經(jīng)建成或在建了大量的軌道交通工程，積累了豐富的軌道交通地下車站的經(jīng)驗(yàn)。本文通過對(duì)一般典型的隧道地下車站工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并根據(jù)新奧法原理對(duì)車站結(jié)構(gòu)施工工藝進(jìn)行討論，針對(duì)施工的準(zhǔn)備措施，以及地下車站結(jié)構(gòu)施工的主要技術(shù)措施進(jìn)行了一定的論述。

關(guān)鍵字：隧道工程；設(shè)計(jì)；施工；結(jié)構(gòu)；車站

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和城鎮(zhèn)化的持續(xù)發(fā)展，地下軌道交通已經(jīng)越來越多的被廣大城市所接受。由于地下車站所處的地質(zhì)環(huán)境十分復(fù)雜，自身跨度很大，具有非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，因此軌道交通地下車站也是人類征服自然進(jìn)步的重要標(biāo)志。地下車站的施工具有十分復(fù)雜的流程和工藝要求，被視為一個(gè)國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)領(lǐng)域的科技發(fā)展水平和綜合實(shí)力的集中代表[1]。

一、現(xiàn)代大型軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

對(duì)于地下軌道交通而言，人類對(duì)其開發(fā)和運(yùn)用已經(jīng)擁有110多年的歷史。最早可以追溯到20世紀(jì)的英國(guó)。地下軌道交通的出現(xiàn)，不僅解決了城市大量公共運(yùn)輸?shù)囊笠矘O大的緩解了城市地面交通擁堵的情況?，F(xiàn)代軌道交通還具有十分重要的帶動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的作用。這種車站目前已經(jīng)十分成熟了，例如最早的日本的新京都車站，其地下車站面積十分廣闊，但是只有1/20的面積是真正作用于交通運(yùn)輸功能的。

正是由于現(xiàn)代軌道交通地下車站的特性，導(dǎo)致了軌交車站具有十分復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特性，在施工上具有十分復(fù)雜的施工流程和工藝。對(duì)于軌道交通的地下車站而言，根據(jù)其建設(shè)規(guī)模的不同，施工難以程度和成本也是不同的。而其中大埋深和大跨度的軌道交通地下車站的施工難度是最大的也是最復(fù)雜的。大型軌道交通地下車站鋼結(jié)構(gòu)通常具有大而、厚重等突出特點(diǎn)和共性；由于地下地質(zhì)情況復(fù)雜，經(jīng)常會(huì)遇到溶巖、偏壓、地下涌水、斷裂帶等超級(jí)復(fù)雜的地質(zhì)情況，這就注定了地下車站的結(jié)構(gòu)會(huì)呈現(xiàn)出斜、扭、懸等更多特異性特點(diǎn)。

二、大型軌道交通地下車站鋼結(jié)構(gòu)施工前的準(zhǔn)備措施

對(duì)于大型軌道交通地下車站的結(jié)構(gòu)工程施工而言，首先是需要確定其技術(shù)路線。這就要求在施工之前對(duì)車站的所有設(shè)計(jì)文件進(jìn)行清楚的調(diào)查了解，并及時(shí)和設(shè)計(jì)單位進(jìn)行技術(shù)交底。在對(duì)施工車站的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了充分地了解之后，還需要根據(jù)項(xiàng)目的自身技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境各方面的因素來綜合考慮和選擇施工工藝和方法。因此，對(duì)車站結(jié)構(gòu)的正確無誤的理解準(zhǔn)以及對(duì)解結(jié)構(gòu)所處的地質(zhì)、水文、自身資源和交通情況的了解是進(jìn)行地下車站結(jié)構(gòu)施工的前提和基礎(chǔ)。并基于這些調(diào)查的基礎(chǔ)之上，懸著出一條科學(xué)合理的最優(yōu)施工技術(shù)路線，主要考慮的有如下幾個(gè)因素：

（一）首先也是最重要的一點(diǎn)，便是要充分詳細(xì)的調(diào)查清楚，車站界都的基本組成情況以及結(jié)構(gòu)承受荷載的部位和荷載在結(jié)構(gòu)當(dāng)中的傳遞途徑。在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了清除的了解的基礎(chǔ)后，根據(jù)接的組成形式，將結(jié)構(gòu)自身科學(xué)合理的劃分為幾個(gè)單位，方便施工組裝。其次對(duì)機(jī)構(gòu)的荷載傳遞路徑進(jìn)行詳細(xì)的了解掌握之后，才能確定合制定出科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)施工順序，確保最終的設(shè)計(jì)完工狀態(tài)處于最佳的設(shè)計(jì)狀態(tài)和受力狀態(tài)。一般而言，軌道交通的地下車站的主要受力結(jié)構(gòu)為初襯混凝土，鋼柱、鋼梁、鋼桁架以及二襯鋼筋混凝土，對(duì)這些重要構(gòu)造物的受力分析也是十分必要的。

（二）其次對(duì)地下車站的施工場(chǎng)地以及周圍的地質(zhì)、水文情況的調(diào)查研究是在施工時(shí)選擇施工設(shè)備和施工現(xiàn)場(chǎng)組織規(guī)劃的重要決定因素。另外，項(xiàng)目的工期也是一個(gè)重要的不可忽略的因素。對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)水文情況進(jìn)行詳細(xì)的超前勘探是，選擇合適的超前支護(hù)的重要依據(jù)和手段。

（三）最后對(duì)于施工單位而言，需要對(duì)自身項(xiàng)目組的資源配置情況和技術(shù)班底進(jìn)行詳細(xì)的摸排和調(diào)查，這是合理安排重大結(jié)構(gòu)施工的前提和保障。

三、地下結(jié)構(gòu)的主要施工技術(shù)和措施

（一）機(jī)械設(shè)備選擇

對(duì)于地下結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)措施，需要根據(jù)施工前期的調(diào)查和研究情況，選擇適合科學(xué)的施工機(jī)械，是軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)施工的首要工作。例如，地下車站通常會(huì)采用明挖法的施工方式，其中主要的起重機(jī)設(shè)備就需要進(jìn)行嚴(yán)密的規(guī)劃選擇。地面結(jié)構(gòu)施工當(dāng)中的塔式起重機(jī)往往在暗挖式地下車站的施工當(dāng)中基本發(fā)揮不出其作用。而這時(shí)就萬鋼需要履帶式或門式起重機(jī)進(jìn)行低空結(jié)構(gòu)吊裝施工。另外在地下車站的結(jié)構(gòu)當(dāng)中，液壓集群千斤頂往往也會(huì)被廣泛的應(yīng)用于大型夠的施工、頂推、旋轉(zhuǎn)當(dāng)中。在限制圍巖變形方面也其著很重要的作用。

（二）測(cè)量技術(shù)

另外對(duì)于軌道交通的地下車站施工而言，由于其自身結(jié)構(gòu)的特殊性。測(cè)量技術(shù)就顯得更加至關(guān)重要。軌道交通地下車站由于其結(jié)構(gòu)凈空高，跨度大。對(duì)圍巖的變形監(jiān)測(cè)需要跟的頻繁和準(zhǔn)確。然而又由于結(jié)地下通視條件差，測(cè)量范圍廣的制約因素的存在，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的施工測(cè)量具有非常大的難度。目前在軌道交通地下車站的施工當(dāng)中經(jīng)常采用的測(cè)量方法為GPS定位系和高精度全站儀共同構(gòu)建起的雙重檢測(cè)控制網(wǎng)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件的空中三維坐標(biāo)定位。

（三）焊接技術(shù)

在地下車站的主要受力結(jié)構(gòu)當(dāng)中會(huì)布置大量的鋼筋網(wǎng)和鋼拱架。對(duì)于鋼拱架通常采用剛強(qiáng)度螺栓進(jìn)行連接加固。但是對(duì)于鋼筋網(wǎng)的構(gòu)造連接就需要進(jìn)行等強(qiáng)度的焊接工藝。這一特性就注定了軌道交通地下車站具有大量的焊接工作，同時(shí)地工程的受力結(jié)構(gòu)的的鋼筋焊接對(duì)質(zhì)量要求也非常的高。另外，由于地下車站的具有非常多的結(jié)構(gòu)形式，不同的結(jié)構(gòu)部位需要進(jìn)行不同的焊接工藝和設(shè)備，同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的無損檢測(cè)也是重要的鋼結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵施工工藝。

（四）預(yù)變形技術(shù)

調(diào)查研究表明，在軌道交通地下車站當(dāng)中，其受力結(jié)構(gòu)主要呈現(xiàn)出斜、扭等受力特征。由于地下車站施工現(xiàn)場(chǎng)空間狹小，實(shí)際施工過程當(dāng)中很難進(jìn)行準(zhǔn)確無誤的施工。這勢(shì)必會(huì)造成結(jié)構(gòu)的空間三維變形。當(dāng)結(jié)構(gòu)變形超出規(guī)范要求時(shí)就會(huì)影響到結(jié)構(gòu)整體的安全性。同時(shí)，地下工程在地下水作用下也會(huì)發(fā)生一定程度的不均勻沉降變形，這也可能會(huì)引起結(jié)構(gòu)的大變形，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工時(shí)，必須將這種結(jié)構(gòu)變形因素考慮進(jìn)去，并制定出相應(yīng)的結(jié)構(gòu)變形預(yù)案和措施。

（五）臨時(shí)措施和安全操作系統(tǒng)

軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)施工過程中，通常會(huì)采取大量的臨時(shí)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)措施。作為臨時(shí)結(jié)構(gòu)措施，最要作用便是對(duì)結(jié)構(gòu)起到臨時(shí)穩(wěn)定的作用。同時(shí)作為土建工程也會(huì)采取大量的臨時(shí)施工輔助施工的措施。而對(duì)于臨時(shí)措施就需要施工現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行因地制宜的確定。

（六）氣象保障措施

最后對(duì)于地下工程而言，同樣也會(huì)受到氣象因素的制約。尤其是下雨會(huì)對(duì)地下結(jié)構(gòu)安全施工形成極大的威脅。這就要求地下車站在進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工前必須做好，結(jié)構(gòu)的防排水工作，同時(shí)也需要緊密關(guān)注氣象環(huán)境資料。可必要時(shí)可以委托當(dāng)?shù)貧庀蟛块T對(duì)氣象進(jìn)行嚴(yán)密的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同時(shí)也用該盡量避免在而裂氣象環(huán)境下的施工作業(yè)[2]。

四、結(jié)語：

眾所周知地下工程具有不可逆的特性，這就導(dǎo)致了地下工程的結(jié)構(gòu)施工必須具備有嚴(yán)格的施工、監(jiān)理和檢測(cè)程序。目前我國(guó)的城市輕軌地下工程，其地下車站具有十分復(fù)雜的地質(zhì)和環(huán)境情況，在隧道結(jié)構(gòu)方面要求更高。

參考文獻(xiàn)：

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[2]蔣樹屏，劉洪洲，鮮學(xué)福.大跨度扁坦隧道動(dòng)態(tài)施工的相似模擬與數(shù)值分析研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2000，19（5）：567–572.