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第1篇

結合長沙坡子街地下通道項目，就此類問題的設計與施工為同類工程提供有益的參考。

關鍵詞城市地下通道構件最大內力值臨時支柱梁與立柱 設計與施工

中圖分類號：TU984 文獻標識碼：A 文章編號：

1工程概況

隨著城市化進程的不斷深入，長沙市的交通設施得到了顯著改善，而城市的地下通道是未來交通設施發展的主要方向之一。而在城市中心修建地下通道，可以避免工程施工與地面交通的相互影響。本工程位于長沙市坡子街青和購物中心位置，是青和購物中心A、B棟建筑坡子街地下連通工程。本工程開工前，本工程兩端的A、B棟建筑地下部份負一層、負二層已完成。根據現場實際情況，本工程需從兩端利用A、B棟負一層、負二層空間及A、B棟基坑護壁剩余空間進行相向暗挖施工。施工時工程地表坡子街路面需保證人通行功能，不能破壞現有的路面及設施。

本工程為主要街道路面地下建筑物，地下管線縱橫交錯，水文、地質條件復雜。涉及政府多個職能管理部門的社會關系，施工環境復雜。施工場地有限，開挖斷面比較大，埋深比較淺。施工工期相當緊，工程難度大，場地狹小，施工干擾多等是本工程的特點。

2 通道的開挖及初期支護施工

本工程為A、B兩棟商場AL、BA-BF軸線地下一、二層連通通道。平均寬22.2米、長67米、高6.5-8.5米范圍內的土方開挖、立柱、臨時支護及拆除、鋼筋、混凝土等一系列工程。

2.1總體施工方法及原則

本工程因環境原因不能進行大開挖施工，根據淺埋工程施工特點，采用“PBB”法（即柱、梁、梁法）施工。由于工期及場地的限制，采用南、北兩翼同時施工的方式。施工時考慮通道圍巖自穩時間較短等特點，圍巖開挖采用CRD法分段施工，使每部開挖的循環時間縮短，保證施工安全。每一段的超前注漿施工做完后再進行開挖施工，整個斷面分2臺階2步開挖，每步之間拉開4-5m的距離，每步小斷面采用留核心土方法施工，超前不穩定地段進行注漿封閉。

初期支護應有足夠的剛度，在支護過程中，以噴砼為主，錨桿為輔。噴砼采用濕噴法施工，臨時支護施工必須與開挖進度環環相連，對暫時不挖土體進行15cm素噴砼支護盡可能不留臨空面太多時間。錨桿采用抗浮錨桿，高壓泵壓漿法（注漿壓力0.3MPa，漿液配合比1：0.45）。

2.2施工要點

①嚴格遵循“管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、緊封閉、勤量測、早反饋”的原則。通過減少對圍巖的擾動，保持圍巖的本身強度和穩定性。

②采用超前小導管，管棚加固圍巖，以保護開挖面和洞頂圍巖的穩定，防止圍巖松動。

③初期支護后，應及時進行拱背后回填注漿，填充空洞，減少地層和地表沉降，控制初期支護的變形，同時無堵地下水。

④完善通道內的排水措施、遵循“防、排堵、截相結合，因地制宜，綜合治理”的原則。

3 臨時工程設計與施工

3.1. 結構概述

長沙坡子街地下通道地下穿越距離16.8 m，上覆土最大堆集厚度約3m，通道頂部路面為步行街，禁止車輛通行。

3.2. 荷載匯集計算

根據資料及現場實驗數據得知，頂板上荷載對可以采用土與混凝土的平均值，即，恒載標準值為 ，而活荷載標準值：。

3.3. 管棚尺寸驗算

本隧道暗挖施工時，擬采用的公稱直徑為80 mm的鍍鋅鋼管為管棚，單根外直徑=88.5 mm，內直徑=80.5 mm, 管棚內鋼支撐的間距為L=0.8 m，管棚之間的間距為20 cm。直接作用在單根鋼管上的荷載為，

根據管棚在兩榀鋼支撐中的工作狀況，可以近似地將鋼支撐中的管棚簡化為簡支梁進行計算。由此可得最大撓度為

，通過計算，可以滿足施工要求。

3.4. 臨時支撐鋼拱架尺寸驗算

本隧道暗挖施工時，內支撐為18#工字鋼，根據臨時支護的形式，其在隧道內的受力形式也可以簡化為簡支梁進行計算。通過計算，可以滿足施工要求。

3.5. 臨時支柱與梁的計算

因臨時立柱，臨時冠梁等在地下通道中的受力與其所處的位置存在很大關系，如采用簡化計算的方法則有可能造成材料浪費，或偏于不安全。基于以上情況，為了準確地計算臨時結構在通道中的受力狀況，在本次計算中采用電算方法進行，計算模型如圖1所示。為消除長度方向邊界效應的影響，模型為三跨長度建模，取中間一跨計算結果進行設計。

計算結果如圖2、圖3、圖4所示，從中可以看出，中間臨時支柱為軸心受壓構件，而兩邊立柱則為偏心受壓構件；橫向與縱向的是梁和邊梁既受彎有受剪。提取各部分構件的最大內力如下表所示：

表1 地下通道各構件最大內力值

圖1 整體模型離散圖2 整體軸力分布

圖3 整體彎矩分布 圖4 整體剪力分布

3.6施工措施

①表土層開挖：采用人工、斗車施工，施工前首先進行測量放樣出樁頂高程及冠梁范圍。南北兩側翼同時施作。

②區域內立柱：場采用人工挖機，紅磚護壁，根據設計要求樁徑安裝樁身模板和柱模板后，井筒內綁扎鋼筋籠，混凝土使用商品，溜桶下料，插入或振搗。

③施工防水：施工縫防水采用橡膠止水帶止水，上層頂部防水在臨時支護噴砼與現澆砼間加鋪土工布，底部防水亦采用土工布鋪設在墊層之上防水。

④當負一層頂板現澆完后進行回填灌漿，灌漿孔預埋Φ40鋼管，管網間距為3000×3000mm。其它回填灌漿采用高壓注漿泵注壓，注漿壓力控制0.3MPa，水泥漿自制配合比為1:0.45。

⑤臨時立柱拆除，采用人工鑿除施工。

4通道施工注意事項

①施工前應對地下管線及地面設施作充分調查核實，尤其對影響地道埋深和出口布置的控制管線，應逐一核實其類型、埋深、位置、尺寸。對施工過程中需遷改、加固保護的管線。

②如通道施工開挖遇到富水砂層地段，可采取預注漿加固地層措施封堵地下水，不宜采取抽排降水措施，以控制地面沉降。

③襯砌混凝土施工要做到搗固密實，防止出現蜂窩麻面，并特別注意變形縫、施工縫的施工質量，襯砌混凝土的質量是結構防水體系的基礎。

5結語

綜上所述，在現實工程設計與施工中，雖然地下通道的投資比較高，也有很多不確定因素在影響，特別是地質條件較復雜地區，但地下通道對城市景觀的影響較小，隨著交通的日益發達，地上的交通流量越來越大，地下通道將是未來的發展方向。城市地下通道工程因其條件、周邊環境等因素的影響，具有自身的鮮明特點。因此，在地下通道的設計與施工過程中，應著重關注以下幾點：

1 收集地下資料和進行既有結構的檢測，通過計算結構形式以及受力特點之后，并在施工過程中不斷驗證。

2通道工程周邊復雜，場地狹窄，需根據承載、變形控制、周邊管線及構筑物的實際情況等要求選擇適宜的施工方法，支護形式。

3立柱與樓板結合部等結合部位的設計與施工需足夠重視。可根據計算分析結果，通過植筋并設置施工縫或變形縫來完成連接，并做好防水構造。

參考文獻：

[1] JTGD70-2004,公路隧道設計規范[S].

[2] 建筑地基基礎設計規范[S].中國建筑工業出版社。

[3] 陳有亮、楊洪杰，徐前衛.地下結構穩定性分析[M].北京：中國水利水電出版社，2008.

第2篇

關鍵詞：地下通道 頂進法 結構設計

1工程概況

本地下通道工程位于某廠區內的熔鑄車間與擠壓車間之間,北起熔鑄車間內部,依次穿越現有廠區道路及廠區內部鐵路,南接入擠壓車間內。總長度約125m,采用一組箱形雙孔連續框架通道。凈寬為4.3m+4.3m,凈高為5.565m。框架通道的底板標高相同,并在底板以上路面標高以下采用回填處理。本工程采用通常的凹形縱剖面,詳見下圖1。因要求施工地下通道過鐵路段時,不得中斷鐵路運行,因此考慮過鐵路段的地下通道框架（約10m長）采用頂進法施工。

2場地工程地質條件

根據巖土工程勘察報告,本工程擬建場地面積大部分為原煤礦堆矸石山,雖經平整,但由于人工填矸、填土、取土等因素影響,使該場區溝坑凹凸不平,地勢起伏較大,場地東部為農田,地形簡單,地勢平坦。地面標高48.72~44.46m。

3頂進結構設計

在頂進地下通道施工前,應做好工程降水,在此基礎上做好基坑、頂力、滑板、后背及隔離層、預制箱體的結構設計,以及施工便梁加固線路設計、便梁支墩的結構選型等。

3.1基坑的設計

預制和頂進地下通道的工作場地稱為基坑,基坑前端應緊靠穿越的既有鐵路,后端需布置后背,坑內設有底板和排水設施。地下通道頂進工作能否順利進行與基坑布置是否合理有很大關系。基坑的設置應在確保鐵路行車安全和頂進施工質量的前提下,力求減少加固支撐材料,降低成本消耗。根據工程中線路情況,在保證排水和安全的前提下,選擇了在鐵路線北側留出基坑,同時根據地下通道的長度、寬度在底板和后背間留出了3m的位置布置頂進設備,并在通道兩側預留了2m左右的工作寬度;在通道箱體前端預留了安裝鋼刃角和箱體空頂的位置。

3.2頂力計算[1]

地下通道頂進時需克服的各種阻力之和稱為頂力,頂力的大小與通道箱體的重量、隔離層的力學性能、路基土質、施工機械與設備等因素都有關系。正確地確定頂力的大小,結合施工單位的設備條件對如何選用合適的頂進設備及進行后背設計,使其既簡單合理又有一定的安全儲備來說極為重要。當在鐵路上采用便梁架空再頂進通道箱體時,兩側的土壓力較小,頂力主要來自箱體底部土體的摩阻力,計算時可按簡化公式:P=μN,式中:P為頂力,kN;μ為頂力系數,一般取1.0~1.5;N為通道箱體重力,kN。

根據上式計算,得出頂力大小約在12000~17000kN之間,再根據得出的頂力，考慮到施工單位的設備條件及需保證頂力均勻、局部壓力滿足要求等條件，筆者考慮采用起頂力為200t千斤頂,按5根/m的配置。經頂力曲線分析,當通道箱體啟動時頂力較大,而后的空頂階段,其頂力減小,但當刃角入土后頂力逐漸增加,最大頂力發生在通道箱體脫離底板時。因此在設計中,筆者考慮通過采用改善滑道的平整度、優化隔離層等措施來減小啟動頂力。

3.3后背、滑板及隔離層的結構設計

后背位于基坑后部,是頂進施工時千斤頂的承力面,承受頂進時的水力。后背雖然是臨時構筑物,但對頂進施工十分重要,應根據頂力的大小、地形地貌、土質等條件來選定,必須保證安全可靠。本工程中,根據現場情況,采用了鋼軌樁加夯填后背的形式,來保證頂進后背具有足夠的剛度及足夠的承載力和穩定性[2]。

滑板的設置也應滿足預制的通道箱體所需的強度和剛度,以及頂進時的穩定要求。筆者采用了300mm厚的C20混凝土滑板,并在滑板下設置了100mm厚的碎石墊層,為提高滑板的抗滑能力,保證通道箱體在頂進時不會被帶走,還在錨板以下設置了400x500的混凝土錨梁。

3.4施工便梁加固線路

地下通道頂進施工中,為保證鐵路線路安全,必須對鐵路線路進行加固。鐵路加固形式可分為:(1)吊軌、扣軌梁加固;(2)縱挑橫抬加固;(3)低高度便梁加固等三種方案。根據鐵路線路、通道長度等因素,采用了D24的低高度便梁加固鐵路線路,同時限制列車速度為45km/h。

4 施工注意事項

采用頂進法施工地下通道時,還需注意以下幾點:(1)鐵路相關管線的防護或拆建未完成之前,不允許頂進框架開工;(2)鐵路路基附近有很多電纜，施工時要注意;(3)基坑開挖后應作平整處理,并采取必要的排水措施;(4)施工中應合理控制箱身裂紋,防止箱體出現“扎頭”現象;(5)本通道框架鋼筋較復雜,在施工時必須嚴格按照有關施工規范及標準辦理。

5結 語

隨著社會的發展和科技進步,為適應既有鐵路提速要求,溝通鐵路兩邊道路交通,在鐵路線路下采用頂進法施工地下通道已經被廣泛使用。實踐證明,在既有鐵路線路下采用頂進法施工地下通道對交通干擾小,結構輕巧,可以確保鐵路不間斷運行,滿足生產生活的要求。

參考文獻：

第3篇

本文討論了地鐵車站出入口和地下通道的通風排煙系統的設計思路和方法。在現行設計規范前提下，從理論方面計算合并防煙分區或獨立防煙分區的設置對系統設備容量的影響，另從實際工程驗證了防煙分區過多將減少系統實際運行風量，影響系統排煙效果，得出地鐵車站出入口和通道應宜設置獨立防煙分區，并配置獨立通風排煙設備，有利于減少通風系統支管及轉換風閥數量，減少系統非正常漏風量，消除過多的防煙分區對車站公共區防煙分區的影響，有效簡化地鐵車站防排煙系統控制模式，提高系統穩定性，保證車站安全、經濟運行。

關鍵詞：

地鐵出入口、地下通道、防煙分區、通風排煙系統、獨立防煙分區

中圖分類號：S611文獻標識碼： A

1 前言

地鐵車站屬于交通建筑，人員密度大，車站出入口和通道形式各異。對于地下式車站，其空間相對密閉，如發生火災，煙氣不能及時排除的話，將影響人員疏散，造成不可估量的人損失。地鐵公共區、出入口及地下通道作為地鐵車站用于人員疏散的重要區域，該部位通風排煙設計應做到穩定可靠。目前相關國家規范對于上述部分已有原則性要求和基本計算方法，實際工程設計因地方標準和習慣做法而不同。如何將此區域的通風排煙系統優化，有效排除煙氣，最大程度保護人員安全成為該部分設計的重點。

筆者有幸參加了全國幾個城市地鐵的通風空調設計工作，發現地鐵出入口和通道部分通風排煙系統在屏蔽門制式與開式系統這兩種通風空調系統中差別不大。下面就以合肥2號線某車站為例，詳細介紹本車站內出入口通道和地下通道與公共區防排煙設計思路和方法。

2. 設計思路

2.1 規范法規對地鐵車站出入口和通道的要求

地鐵車站的出入口及地下通道屬于地下空間，應符合《建筑設計防火規范》GB50016中關于地下空間、地下通道的防排煙要求，如地下空間防煙分區面積不大于500m2。另一方面，根據地鐵的相關設計規范，如《地鐵設計規范》（GB 50157-2013） 和《城市軌道交通技術規范》（GB 50490-2009）對地鐵車站的公共區、出入口通道，地下通道的防煙分區大小、排煙量計算和排煙設備的計算選擇做了詳細規定，如下表：

防煙分區技術要求（表1）

通過上表，對于普通雙層島式車站，當其通道長度小于60米的時候，車站內部的防排煙系統僅包含公共區通風排煙系統和設備管理區通風排煙系統。從車站功能定義、車站FAS/BAS控制系統而言，兩排煙系統設備相互獨立，設計內容方面無重合部分。當車站內部設備管理用房過多、包含渡線或出入口受地面建筑影響而布置在遠離車站主置時，車站出入口和地下通道通常將超過60米。面對此類車站，設計者應詳細分析，并區別對待。

2.2 目前的科研成果

目前，國內科研院所對地鐵通風排煙工況的模擬研究取得了很大進展。例如，文獻“地鐵防排煙系統性能的試驗研究”（以下簡稱之為文獻1）通過實際工程中詳細檢測發現 “……站廳的通風排煙系統在向火災模式的切換過程中，閥門、土建風道處的泄漏比較嚴重，且風機的排風量未達到設計要求……”即按照規范設計的排煙系統，而站廳層排煙量未達到規范要求。可知，通風排煙系統負擔防煙分區過多的話，系統分支多，轉換風閥多，系統漏風量大，影響系統排煙效果，甚至無法滿足設計規范對該區域的要求。又如，文獻“地下長通道補氣口位置對火災機械排煙效果的影響”（以下簡稱之為文獻2）通過對車站實際檢測得出“……在實際地下長通道中設置火災機械排煙和補氣系統或對火災時機械排煙口和補氣口進行啟動控制時，總體上應遵循‘遠端補氣、近端排煙’的策略……”可以達到有效性和經濟性的統一。以上研究均對地鐵車站通風排煙系統設計提供了有力的理論依據。

2.3 設計過程

合肥市某地鐵車站，為地下二層島式車站，車站公共區通風空調系統采用屏蔽門制式。車站內部包含了渡線，設備房間包含了整流變壓器室，0.4KV開關軌室等大型設備用房，車站總長達280米左右，車站左端4、5號出入口與車站公共區之間由兩段地下長通道連通。筆者將上述兩項結果應用于合肥2號線某車站的通風空調設計中，劃分獨立防煙分區，為車站出入口和通道部分及車站公共區部分獨立設置排煙系統，簡化了車站通風排煙系統設計。

本車站防煙分區示意圖如下

本車站的防煙分區及計算表如下：

車站公共區防煙分區計算表（附表2）

下面就出入口及通道與公共區和并與獨立設置通風排煙系統兩種設計思路對比。

2.3.1 如果將防煙分區1～4直接并入公共區防煙系統，為一個通風排煙系統，計算排煙風機設備，見下表。

通風排煙系統設備計算表（附表4）

通風排煙系統原理圖如下：

通過表4計算結果，排煙風機“PY-I”選型風量L=1.2×97200=116640(m3/h)，排煙風機“PY-II”選型風量L=1.2×48600=58320(m3 /h)。該系統缺點是，排煙風機“PY-I”負擔系統的風量過大，根據文獻1結論，將導致系統漏風量將嚴重，致系統無法達到規范要求的排煙量，影響系統安全可靠性，設計中應避免該做法。

2.3.2 如果將防煙分區1～3和防煙分區4設置獨排防煙系統，分別設計成兩個通風排煙系統，見下表。

通風排煙系統設備計算表（附表5）

通風排煙系統原理圖如下：

通過表5計算結果，公共區排煙風機“PY-I”和“PY-II”的選型風量均為L=1.2×48600=58320(m3 /h)；出入口和通道排煙風機分為兩個防煙分區，其排煙風機“PY-1”的選型風量L=1.2×41280=48536(m3 /h)；排煙風機“PY-2” 的選型風量L=1.2×27720=33264(m3 /h)。

2.4 系統分析

下面著重討論兩種系統形式下，排煙風機“PY-1”的性能參數。

風機的風量、功率關系：-------------------公式1

風機電機功率為：-------------------公式2

（1）公式1中，L1表示負擔公共區與出入口和通道的排煙風機“PY-1”的風量，L2表示僅負擔公共區的排煙風機“PY-1’”的風量。N1、N2則分別表示對應風機的功率。L表示風機風量，P表示風機風壓。由公式1，2可知，若兩風機的風壓不變，當L1 是L2的2倍，則風機功率N1為N2的4倍。

（2）另根據《通風與空調工程施工質量驗收規范》矩形風管的允許漏風量根據下式計算。按排煙系統為中壓系統，取P=1000Pa，則通風系統單位漏風量為：

-------------------公式3

根據經驗估算公式，排煙系統漏風量約為總風量的3％～4％，可知：漏風量與風量為正比關系，即。若系統負擔防煙分區多，支風管過多，站廳的通風排煙系統在向火災模式的切換過程中，閥門、土建風道處的泄漏比較嚴重，且系統漏風量隨風管面積增加，系統運行效果更為惡化，無法達到系統要求的風量。

（3）地下空間局限所致，風機負擔防煙分區過多的話，將影響排煙風管布置，可能使排煙風口距離出入口部過近，影響排煙效果，無法滿足“遠端補氣、近端排煙”的策略。若將出入口和通道部分與公共區分開布置通風排煙系統，可以靈活設計風管路位置，積極有效排煙，達到預定效果。

（4）根據附表5和附圖2，出入口和通道由排煙風機“PY-1，2”兩臺風機負擔，公共區由“PY- I，II”兩臺風機負擔。這樣劃分系統，減少了風閥轉換動作，簡化了控制系統，避免了因風機故障導致該防煙分區無法排煙的狀況。

3 總結

綜上所述，地鐵出入口和通道部分在地鐵工程中所占面積約不足十分之一；且其功能單一，僅為人員通過場所。若發生火災，此區域極其重要，成為逃生必經之處。根據車站情況具體分析該區域通風排煙情況，合理組織排煙系統，將出入口和通道部分與公共區的防煙分區分開，分別設置通風排煙系統，減少排煙支路，降低風機運行風量，實現經濟合理，技術可行，運行可靠的良好系統。

參考文獻：

[1] 《地鐵設計規范》（GB 50157-2013）

[2] 《城市軌道交通技術規范》（GB 50490-2009）

[3] 《建筑設計防火規范》GB50016

[4]倪照鵬、闞強、劉萬福，地鐵防排煙系統性能的試驗研究