地铁结构设计存在的问题分析与探讨

李洋

【摘要】在城市建設过程中，为了减轻城市压力，解决城市交通拥挤的问题，各个地区都在大力开展城市地铁建设工作。本文对地铁结构设计存在的问题进行了介绍，并提出了相应的设计措施。

【关键词】地铁；结构设计；问题

为了解决城市交通问题，超强运力的地铁与轻轨建设逐渐成为大城市的首选。然而，对于地铁结构基于地下工程，由于岩石和土壤的性质的复杂性、施工技术的变化、设计理论的局限性和缺陷的相关规范，在结构设计中，使地铁结构设计尚存在一些问题或不完善的地方，需要我们不断探索和解决地铁结构问题。

一、工程概况

某地铁车站总施工长度为176m，其中标准段的宽度为19.0m，有效站台的长度为140m，底板的埋设深度为14.90m，东端头井宽度为21.7m，底板的埋设深度为19.74m。车站总施工面积为10947m2，车站一共布设了4个风亭，3个出入口，车站全包防水。施工采用明挖顺作法进行施工。顶板上覆土的厚度为1.71～4.13m，基坑使用人工挖孔灌注桩+钢管内支撑的方式进行支护。

二、主体结构的设计

（一）技术标准

（1）主体结构的主要构件以及内部构件的设计使用年限是100年。安全等级是1级，而重要性系数是1.1。（2）结构以7度的抗震设防烈度来进行抗震验算，为重点防护类设防，抗震的等级是三级。地铁车站的混凝土结构裂缝控制等级是三级。（3）Ⅱ类建筑场地类别，地铁车站结构的人防设计等级是六级，对车站的所有主体结构均进行设防。（4）在结构环境类别方面，处于较为一般的环境条件中，地铁车站内部混凝土构件的环境类别是一类，其迎水面混凝土构件及露天面混凝土结构的环境是二类。

（二）主要荷载取值作用

通常情况下，地铁车站的荷载情况在结构层面上可以将其分成偶然荷载、永久荷载以及可变荷载三种，在进行结构设计工作时，对这三种荷载的最不利的工矿进行组合设计，也就是荷载的最不利效应组合。（1）该工程偶然荷载：人防设计等级是六级，并以7度的抗震设防烈度来进行抗震验算，也就是说其地震荷载为7度设防；（2）工程的永久荷载：通常其设备荷载进行计算时按照8kN/m2进行，但其中不包括结构自重、覆土重、水浮力、水压力、装修荷载以及侧向土压力这几项；（3）工程的可变荷载：一般情况下在计算地面超载时按照20kN/m2进行；计算站台层、公共区域站厅的人群荷载时按照4kN/m2进行；有关列车的荷载情况，计算时总共考虑6节车编组，也就是通常意义上的四动两拖。

（三）主要结构材料

本工程在混凝土的选择上，在一些特定的位置需使用防水混凝土，其抗渗标号要高于P8，其中包括以下几个位置：地铁车站底板垫底层C20、地铁车站纵梁节点C50、框架中柱C50、地铁车站其他的内部结构C30、结构的内衬墙、底板、顶板等的直接接触土体的各个构件。本工程在钢筋的选择上，使用的钢筋主要有两种，分别为HPB235钢筋与HRB400钢筋。

三、地铁结构设计中可能存在的问题

（一）耐久性能的问题

由于地铁结构设计具有不可逆的特点，工程量非常大，对整体城市交通运输事业的发展有着深远的影响，所以需要地铁结构设计具有较强的耐久性特点。但是一些城市的地铁在运作过程中，会受到某些因素的影响而出现严重的问题，比如某市地铁因受到渗漏情况的影响而出现封闭大修等情况，对城市交通运输管理造成了很大的阻碍。加之地铁后期的维护和管理工作耗时耗力，如果在开始设计地铁结构的过程中，相关设计团队就提高地铁耐久性的重视，那么地铁安全运行就会得到有效的保障。地下结构抗震设计的静态方法必须考虑波动现象。只有这样，才不会有大的错误。但在处理软基的大断面、大长度结构时，对于一些靠近地面的地下结构必须考虑波浪效应。因此，考虑到地基和结构的非线性特性，波动动力学是一个亟待研究的课题。

（二）抗震性能的问题

通常情况下，地铁设计团队会将大量的时间和精力投入到地铁结构的稳定和安全性设计方面，但是对于地铁抗震性能的设计却有所忽视。由于地铁是地下交通工具，在结构设计过程中除了要对空间、道路通畅程度以及相关结构计算等进行严谨的设计，在地铁的抗震性能方面，也要提高重视。

（三）变形缝设置问题

地铁车站的结构很长，路基可能不均匀，车站纵向结构形式的变化，以及上部荷载的不断变化都可能导致地基不均匀沉降。此外，大体积混凝土结构的浇筑和混凝土本体的收缩和膨胀也可能是由混凝土本体的收缩和膨胀造成的。它会引起结构的纵向变化。如果在纵向没有变形节点，结构会沿环向开裂，重量会导致结构泄漏，结构表面出现大量裂纹。随着变形节点的设置，焊缝两侧会出现不同的沉降，会影响交通安全，特别是对软土地基上的结构设置，应慎重考虑接缝的设置。

四、结语

地铁结构设计工作具有一定的复杂性和工艺性，各结构设计环节都存在一定的问题。在设计过程中，相关设计团队不仅要对地铁结构各个环节的设计要点和注意事项等进行全面的了解和掌握，同时还要对相关问题产生的原因进行分析与研究。根据地铁整体结构情况，制订妥善的处理方案，这样才能在最大程度上提高地铁结构设计的安全与稳定效果，为城市交通运输事业的发展提供有利的保障。

参考文献

[1]李卫娟.地铁结构设计存在的问题分析与探讨[J].四川建材，2018，44（03）：157～158.

[2]李伟.地铁车站结构设计中存在的问题[J].黑龙江科技信息，2013（31）：179.