地铁车站结构设计的优化初探.pdf

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1、地铁车站结构设计的优化初探刘建伟徐晓鹏卢致强谭万忠【摘要】通过对地铁车站不同结构设计方案的造价比较,分析各种结构方案对工程费用的影响程度,从经济角度对结构方案的优化提出建议。同时结合目前地下结构设计技术的最新进展,对结构设计方法的优化做了有益的尝试和探索。【关键词】地铁车站;设计;优化;经济PreliminaryDiscussiononStructureOptimalDesignofMetroStationLiuJianwei,XuXiaopeng,LuZhiqiang,TanWangzhong

2、Abstract:BycomparingtheSubwaystationstructurecostofdifferentdesignprogram,kindsofthestructureprogramimpactingthecostoftheprojectareanalyzed.Structureoptimizationofprogramisproposedfromaneconomicpoint.Atthesametimecombiningthecurrentdesignofunderground

3、structuresofthelatestdevelopmentsintechnology,theusefultryandexplorationhasbeendoneforoptimizationofstructuraldesignmethods.Keywords:metrostation;design;optimization;economic1结构方案的优化由于地铁工程建设周期长、投资大,而且每个单项工程的地质情况、周边环境、规模要求各不相同,因此设计时要考虑施工技术的成熟性和可靠性。本文通过

4、对已设计的地铁工程造价比选和研究,分析不同结构形式对工程费用的影响程度,从技术经济的角度给出参考建议,从而使设计方案更趋合理。下面就不同工法的技术、经济比选进行探讨。1.1盖挖法、暗挖法和明挖法地下车站的施工方法应充分考虑车站周围环境、埋深、工期等因素。在中心区交通繁忙的路段建设地下车站可采用盖挖法和暗挖法,最大限度减小施工对交通、周边环境的影响。刘建伟:1979年生,工程师,硕士。徐晓鹏:1979年生,工程师,硕士。卢致强:1974年生,工程师,硕士。谭万忠:1978年生,中国铁道科学研究院深圳

5、研究设计院,硕士。盖挖法施工要先建立竖向支撑系统,即先施工围护结构和临时支撑系统,待桩及围护结构达到设计强度后,先挖除原道路结构,并设置临时车道板以保证车辆的正常通行,然后在临时道路下展开施工作业,分块分段开挖土体,同时预留出土孔,分段浇注混凝土结构,等地下结构完成后再拆除临时车道,浇筑路面。暗挖法即松散地层的新奥法施工,其原理是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,对围岩进行加固,约束围岩的松弛和变形,并通过对围岩和支护的量测、监控,指导地下工程的设计

6、施工。1)盖挖法与明挖法的比较根据对以往工程的分析,由于临时施工措施多,采用盖挖法施工车站主体结构混凝土费用要比明挖法施工高50%左右,而车站内部结构混凝土费用大约占车站建安工程费的22%,也就是说采用盖挖法施工,整个车站的建安工程费要增加11%左右,可见盖挖法的造价是相对昂贵的。同时,盖挖法施工难度较大,工期较长。因此,从经济角度考虑,一般不推荐采用盖挖法施工。2)暗挖法与明挖法的比较2根据统计,08年北京地区暗挖车站的单方土建造价约为7400元/m,明挖车站为80002元/m,造价上暗挖车站约

7、低10%左右,此外暗挖工法对交通和环境的干扰最少,可以节省一大笔拆迁费用,相比明挖法,优势非常明显。虽然各个地区的地质条件有所不同,地铁车站的单方造价略有出入,但暗挖法与明挖法比选的结论大体一致。综合以上分析,从经济角度看,工法的优先顺序依次为暗挖法、明挖法、盖挖法。1.2钻孔咬合桩与地下连续墙钻孔咬合桩是近年来使用的基坑围护结构工法,是一种环保、安全的大口径岩土钻掘工法,成孔和灌注一次完成。具有无泥浆干式施工,低噪音、对临近建筑物的影响小、适用地层广泛及桩孔质量易于检测和控制等特点。采用全套管钻

8、机成孔,相邻桩一荤一素(即一根桩有钢筋笼,一根桩为素混凝土),先施工素混凝土桩,再施工钢筋混凝土桩,互相咬合(咬合量为桩径1/4~1/3)排列。该工法对地层实用性极强,一向被国外施工企业视为“万能工法”,可适用于除深含水细砂层以外的任何地层。与其他类型灌注桩相比具有不塌孔、成桩质量好、防水效果好,成桩效率高、造价低、施工无污染等优点,既解决了围护结构受力问题,又解决了止水问题。在软土地区,尤其是富水软土地区中做围护结构具有明显优势。目前该工程已被国内很多城市采用。当钻孔咬合桩和地下

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