城市軌道交通主體結構設計探討

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［摘要］主體結構設計對城市軌道交通整體建設具有重要影響。結合南寧軌道2號線東延工程玉玲路站工程實例，介紹城市軌道交通主體結構設計措施，做好高性能混凝土耐久性設計、結構防水設計以提高主體結構設計水平，詳細研究膠凝材料、細骨料、粗骨料、外加劑的選用對混凝土耐久性的影響，希望能夠為相關工作者提供借鑒。

［關鍵詞］軌道交通；主體結構設計；混凝土耐久性；結構防水設計

1工程概況

玉嶺路站（原玉象路站）是南寧軌道交通2號線東延工程（玉洞–壇興村）自西向東的第2個車站，位于規劃良玉大道與良慶三路、玉洞北橫十二路的交叉路口，沿規劃良玉大道東西向布置，良玉大道在車站施工前須實施完畢。本車站為地下2層（局部1層）島式站臺車站，站后設出入場線。采用單柱雙跨（局部為雙柱三跨）矩形結構，車站總長346m，站臺寬度為11m，有效站臺長度120m，標準段結構外包尺寸為19.7m（不含圍護結構）×13.73m（寬×高），共設置4個出入口、2組風亭。頂板覆土厚度2.56~13.66m（以規劃路面為基準）。設計起終點里程為Y（Z）DK18+222.300~Y（Z）DK17+875.977。車站兩端相鄰正線區間及出入場線區間均采用盾構法施工，車站正線兩端設盾構到達井，車站出入場線端設盾構始發井，中部設置1排軌工作井及出入場線出土井。

2設計原則

車站結構尺寸擬定應滿足建筑限界、施工允許誤差、測量允許誤差、結構變形、沉降及裝修等要求，同時還應考慮地質條件、結構埋深、荷載、結構類型、施工工藝等情況，參照有關工程經驗，并通過計算確定；結構設計應根據施工方法、結構、構件類型、使用條件及荷載特性等，采用理論計算并結合工程類比的方式，并采取信息化施工，根據現場監控量測反饋的結果修正設計，指導施工。

3主體結構設計措施

3.1高性能混凝土及混凝土耐久性設計

3.1.1設計原則車站及區間隧道主體構件及內部構件的設計使用年限為100年。耐久性設計的技術路線應根據預先確定的鋼筋混凝土結構耐久性設計要求的環境類別和環境作用等級，采取相應的根本措施和附加措施。根據地質詳勘資料顯示：本站環境類別為Ⅰ類，環境作用等級為I-B。采用合理的結構構造，便于施工、檢查和維護，減少環境因素對結構的不利影響，對鋼筋混凝土施工過程的質量控制提出要求。3.1.2耐久性設計技術要求（1）混凝土及其配合比要求。根據地鐵車站的建設要求、標準，主要采用鋼筋混凝土永久結構來設計、施工。將混凝土的最低強度等級控制為C35的標準；由于混凝土的配合比要求較高，因此在水泥中的堿含量要嚴格控制，不能超過0.6%的標準；在混凝土的原材料控制過程中，需進一步地加強氯離子總量的控制，不能超過凝膠材料總重的0.06%，否則很容易導致混凝土的強度下降。混凝土的應用不僅可以合理地提升結構的強度，同時對地鐵車站的建設規范、標準能夠更好地優化，應堅持在上，從而混凝土的密實度、抗滲透性等方面長期地把控，以更好地優化、創新。（2）膠凝材料的選用：膠凝材料是混凝土不可或缺的組成部分，在具體的操作方式、方法上需進一步調整。1）水泥。當前的水泥類型比較多樣化，但對于地鐵車站的建設，水泥的強度等級至少不能低于42.5，同時建議選用硅酸鹽水泥來施工，或是按照普通硅酸鹽水泥來應用。針對水泥的選用及水泥相互關聯的混凝土等，須聯合外加劑來進行有效的復配試驗，結合具體規范和標準來創新，從而更好地提升水泥的性能，與地鐵車站的建設準則更好地融合。2）粉煤灰。鋼筋混凝土制作、加工與粉煤灰保持密切的關系，粉煤灰更好地降低裂縫的發生概率，促使水化熱的控制取得更好的效果，整體上擁有的進步空間是非常大的。因此，粉煤灰的應用上，不能低于2級的標準，確保在結構的安全和材料性能上更好地發揮作用。3）礦粉。考慮到本次工程的建設規范、標準，在礦粉的應用上須達到s95級或者是更高級別的要求。水泥合理用量的減少，粉煤灰和礦粉的應用，需結合不同的季節要求調整，這樣不僅能夠在各項工作的開展上得到優良的成果，還可以促使長期發展具有更多的保障，在材料功能的持續性作用方面得到了更好的成果。（3）細骨料的選用。根據國家的相關規范、標準，細骨料的應用達到Ⅱ類以上的標準，若粒徑控制在0.6mm以下，則篩上物的質量累積百分比控制在70%~41%；若粒徑選用0.15mm以下，則篩上物的質量累積百分比不能低于65%。細骨料的選用非常重要，石灰巖屬性的人工砂不能應用到低溫硫酸鹽侵蝕環境的混凝土中。（4）粗骨料的選用：粗骨料不能選用堿活性粗骨料，建議選用碎石或卵石，最大限度地選用河石粗骨料的壓碎指標見表1。（5）拌和用水：混凝土生產中，拌和用水應采用影響水泥正常凝結的飲用水，同時不能造成水泥的硬化現象，也不能對鋼筋造成銹蝕。（6）外加劑選用：外加劑的應用相對靈活，主要是結合混凝土的具體性能要求，規范合理應用減水劑。同時減水劑須與水泥材料、摻合料材料更好地配合，減少錯誤應用。主體結構迎水面的側墻、頂板和底板及區間隧道高性能混凝土中應拌和適量的外加劑，能提高混凝土耐久性能，優先選用多功能復合外加劑，可選擇合適的抗裂防水劑、抗裂增效劑及抗裂膨脹劑，提高混凝土的密實性及防水性。所用產品應提供國家建材測試中心檢測報告、符合產品名稱標準的省級及以上鑒定證書、無輻射等，并應有類似工程應用經驗。3.1.3混凝土耐久性主要技術指標表2中，最小和最大膠凝材料用量以強度等級42.5普通硅酸鹽水泥為基準，若使用更高強度等級的水泥可根據實際情況調整。3.1.4其他要求（1）采用高性能混凝土的區域，混凝土抗滲等級小于P12時，需滿足28d碳化深度不大于15mm或28d電通量不大于1500C（當高性能混凝土水泥混合物與礦物混凝土之和超過膠凝材料用量50%時，電通量測試齡期為56d）。電通量及碳化深度檢驗應采用標準試塊進行測試。（2）耐久性能應符合JGJ/T193—2009《混凝土耐久性檢驗評定標準》要求。（3）對結構裂縫滲水應按結構補強、止水和耐久性等要求進行親水環氧注漿等堵水、防滲處理。

3.2結構防水設計

車站主體結構防水設計應遵循“以防為主、剛柔結合、多道防線、因地制宜、綜合治理”的原則，根據環境條件、結構形式、施工方法，選擇有效、可靠、操作方便的防水方案。地下結構應以混凝土結構自防水為主，確保混凝土、鋼筋混凝土結構的抗滲性、抗裂性和耐久性。變形縫、施工縫、穿墻管、預埋件、預留通道接頭、各種結構的接口等部位是防水的薄弱環節，必須加強防水措施。車站主體結構頂、底板及側墻應根據防水等級要求采用不同的附加防水層。

4結束語

在城市軌道交通主體結構設計過程中，設計人員需遵循主體結構設計原則，根據工程實際情況，做好高性能混凝土及混凝土耐久性設計、結構防水設計，不斷提高城市軌道交通主體結構設計水平，從而促進城市軌道交通的不斷發展。

參考文獻

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作者：劉金晶 單位：中鐵第六勘察設計院集團有限公司