1、概述
地铁车站, 在保证结构受力前提下, 耐久性与防渗性至关重要, 其直接影响到结构运行的安全与使用年限。其结构方案的选定, 应充分考虑水文地质及结构受力特点、地质、施工条件等因素, 综合分析比较各方案的技术经济效果, 择优选定。
本文以泰国曼谷某地铁车站为例, 比选分析地铁车站内衬墙与地连墙结构形式方案。该地铁车站位于曼谷市区, 地下4层叠线车站, 埋深34m, 车站穿越地层自上而下依次为回填土层、软质粘土层、中硬黏土层、硬砂质黏土层、中密至密质粉砂层, 车站底板位于中密至密质粉砂层, 标贯数为28, 该部位地下承压水位为地表以下-13m, 非承压水水头高度取值地表。车站处于强透水承压水层的复杂地层条件, 对车站结构性能要求高。
2、地铁车站侧墙结构形式及对比分析
2.1 地铁车站侧墙结构形式分析
地铁车站多采用现浇钢筋混凝土箱型结构。根据国内外地铁建设经验, 围护结构多采用地连墙, 根据围护结构与主体结构的关系主要分为单一墙、复合墙及叠合墙三种形式。
单一墙:围护结构直接作为主体结构侧墙, 不另做参与结构受力的内衬墙。围护结构采用地下连续墙, 槽段间接头需做特殊处理。
复合墙:围护结构与内衬墙组成复合式结构, 墙面之间只传递法向压力, 不能传递剪、弯矩。
叠合墙:围护结构作为主体结构侧墙的组成部分, 与内衬墙组成叠合式结构, 通过结构和施工措施, 保证叠合面的剪力传递。
2.2 地连墙结构形式技术方案比选
单一墙方案在国外使用较多, 但国内类似经验普遍认为单一墙方案渗漏问题较为严重, 施工质量质量要求高难以把控, 结构耐久性不能达到保证, 故国内地铁建设中使用较少。
根据国内地铁建设经验, 基于结构计算, 地连墙厚度一般远大于内衬墙 (本工程地下连续墙厚度为1.2 m, 复合墙方案内衬墙厚度为0.9 m, 叠合墙方案时内衬墙厚度为0.5m) 。
地下工程施工缝渗漏水现象一直以来是地下工程施工重大难题, 这在地铁车站施工, 特别是高承压水透水地层施工, 则更为突出。造成混凝土底板或墙体形成渗漏通道的主要原因是裂缝 (外力裂缝、内应力裂缝等) , 施工缝隙 (施工缝、后浇带、沉降缝、穿墙管道和穿墙螺栓等) , 及蜂窝、孔洞等质量缺陷等。对此, 须采取一定的技术措施防水。
地铁车站复合墙结构方案, 先施工地连墙, 内衬墙做柔性的全外包防水层, 防水效果好;内衬墙与地连墙之间无钢筋连接, 墙面间不承受拉力和剪力。
与复合墙结构方案对比, 叠合墙结构:除了普通温度裂缝、化学裂缝、碳化裂缝和徐变裂缝外, 基于结构考虑的渗漏主要是内衬墙收缩约束裂缝渗漏和施工缝渗漏;内衬墙与地连墙二者间不设置外包防水层, 通过对地连墙表面凿毛、设置剪力槽和锚筋使二者密贴刚接成整体。由于地连墙刚度远大于内衬墙, 且先于内衬墙之前较长时间已施工完成, 基本已经完成变形, 故地连墙对新浇内衬墙的收缩变形 (温度、化学、碳化、徐变等变形) 具有强大约束作用, 使内衬墙产生拉应力, 致内衬墙开裂, 形成渗水通道。
本车站结构方案此三种形式, 对比分析如下:
经对比分析, 叠合墙形式虽可减薄侧墙厚度, 但其围护结构接驳器及预埋钢筋施工工艺较复杂, 顶、底板接驳处形成防水薄弱点, 对车站耐久性有一定影响, 同时内衬墙混凝土收缩变形受围护结构约束, 易裂缝, 防水质量不易保证;而单一墙形式, 结构防水性能、可靠性、耐久性均不理想。
根据目前地铁车站设计使用年限要求, 在确保工程结构抗力前提下, 提高工程耐久性极为重要。鉴于复合墙体系地铁车站方案施工质量相对最容易保证, 以及本车站处于强透水承压水层的地层条件、埋深大, 综合考虑水文地质条件、现场环境、结构条件以及耐久性要求, 综合考虑内部结构与地连墙连接密封可靠性、地连墙接缝止水可靠性, 经济指标考量, 本标段车站选用复合墙结构方案。
3、结论
通过技术经济对比分析, 证明在强透水承压水层的地层条件等复杂地质情况下, 最安全、可靠, 且易于施工, 有效保证工程质量及风险控制的技术方案是复合墙形式。
摘要：以泰国曼谷某地铁车站为例, 论述地铁车站内衬墙与地连墙结构形式方案比选分析, 证明在强透水承压水层的地层条件等复杂地质情况下, 内衬墙与地连墙复合墙结构方案为最优方案。
关键词：地铁车站,内衬墙与地连墙,结构形式,方案,比选