城軌道交通地下結(jié)構(gòu)建設(shè)的現(xiàn)狀與展望分解

1、城市軌道交通地下結(jié)構(gòu)建設(shè)的現(xiàn)狀與展望學(xué)號(hào)： 20130439姓名：史定坤班級(jí)：土木十二聯(lián)系電話：導(dǎo)老師：于麗城市軌道交通發(fā)展概況近些年來，全世界的城市軌道交通發(fā)展迅速， 我國城市軌道建設(shè)事業(yè)起步較 晚，改革開發(fā)以來， 隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展， 我國的城市化進(jìn)程也在逐步加快， 經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，城市規(guī)模的擴(kuò)大，城市人口的急劇增加，居 民出行和物資交流的高度頻繁， 城市交通面臨著嚴(yán)峻的形式， 伴隨著我國現(xiàn)代化、 工業(yè)化的進(jìn)程， 地鐵這種動(dòng)力大， 不占用地面空間的交通運(yùn)輸設(shè)施， 正在大中城 市建設(shè)中悄然興起， 并成為解決城市交通問題的最佳選擇。 早在 20世界

2、 80 年代 中期，國家就推出在百萬人口以上的大城市中逐步發(fā)展地鐵交通的政策。 隨后在 80 年代末，國家制定的產(chǎn)業(yè)政策再次明確其在基本建設(shè)中的重要地位。地鐵交 通以其速度快、運(yùn)能大、污染少的優(yōu)點(diǎn)，越來越受到人們的青睞。新世紀(jì)開始， 國家首次把發(fā)展地鐵交通列入國民經(jīng)濟(jì) “十五” 計(jì)劃發(fā)展綱要， 并作為拉動(dòng)國民 經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，改革開放的深入，在中華大地上， 許多大城市加快了地鐵建設(shè)的步伐。不過與此同時(shí)， 城市軌道交通仍存在著許多亟待解決的問題， 制約著城市軌 道交通的發(fā)展。下面我將著重從四個(gè)方面：規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營，談?wù)劤鞘?軌道的問題。一、規(guī)劃城市軌道交通規(guī)劃包括

3、城市交通需求預(yù)測、 軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃和軌道交通綜 合選線。 20世紀(jì) 70年代以來交通規(guī)劃技術(shù)傳入我國，運(yùn)用定量的方法進(jìn)行科學(xué) 的預(yù)測已成為規(guī)劃的主要手段。 目前我國軌道客流預(yù)測模式主要分為兩類： 不 基于現(xiàn)狀客流分布的預(yù)測模式；基于現(xiàn)狀客流分布的預(yù)測模式。由于軌道交通快速、 高效、舒適的特點(diǎn)， 其產(chǎn)生及發(fā)展必然會(huì)使得城市交通 出行分布形態(tài)和交通結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。另外，目前中國大多數(shù)城市扔處于成長期， 雖然其組團(tuán)結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生根本變化， 但軌道交通影響區(qū)內(nèi)的很多交通小區(qū)的用地 性質(zhì)、人口和就業(yè)崗位數(shù)將有較大變化。 隨著交通的發(fā)展， 城市其他中心的形成 以及發(fā)展中心的轉(zhuǎn)移， 將逐漸形成組團(tuán)帶狀形態(tài)。

4、單純的公交統(tǒng)計(jì)資料已經(jīng)無法 表征這些變化。城市的交通方式構(gòu)成與城市土地利用形態(tài)、 產(chǎn)業(yè)布局、社會(huì)形態(tài)等諸多因素 有關(guān)，因此城市交通方式的合理結(jié)構(gòu)必須考慮城市總體規(guī)劃及其他交通方式的存 在。城市軌道交通系統(tǒng)建設(shè)是龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程， 具有非可逆性， 線路一經(jīng) 建成便不可更改。 因此規(guī)劃布局合理和規(guī)模適當(dāng)?shù)木€網(wǎng)就顯得很重要。 它的好壞 直接影戲城市交通結(jié)構(gòu)的合理性、 工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。 如果作為前 期基礎(chǔ)研究的規(guī)劃出現(xiàn)失誤，后期則難以挽回。二、設(shè)計(jì)(1) 強(qiáng)柱弱梁問題強(qiáng)柱弱梁問題， 實(shí)際上是一個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震問題。 目前地鐵設(shè)計(jì)中一般遵 循的設(shè)計(jì)規(guī)范是 GBlll 87 鐵路工程抗震

5、設(shè)計(jì)規(guī)范 、GB500112001 建筑抗 震設(shè)計(jì)規(guī)范。其中建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范是針對(duì)地上建筑的研究、歸納成果而 制汀。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論是以極限狀態(tài)法為基礎(chǔ)，由于地震作用機(jī)理對(duì)地上結(jié)構(gòu)和 地下結(jié)構(gòu)是不相同的， 照搬此規(guī)范用于地鐵設(shè)計(jì)是非常有局限性的， 尤其對(duì)于暗 挖施工和覆土厚度較大的地下結(jié)構(gòu)， 地震時(shí)結(jié)構(gòu)會(huì)受到地層的強(qiáng)大約束， 震害明 顯輕于地上建筑，無論用底部剪力法還是時(shí)程分析法都無法真實(shí)地反映出地震作 用下結(jié)構(gòu)與地層的相互作用。GBlll 87 鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范自 1987 年以來沒有進(jìn)行修編。采用 容許應(yīng)力法進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 地震發(fā)生時(shí)， 結(jié)構(gòu)及其上部覆蓋層產(chǎn)生與地表地震加 速度成比例的慣

6、性力， 同時(shí)地震引起主動(dòng)側(cè)壓力的增量， 滿足此種工況的條件必 須是結(jié)構(gòu)單位體積的重量 ( 含結(jié)構(gòu)凈空在內(nèi) )大于圍巖的比重。 但由于地鐵結(jié)構(gòu)內(nèi) 凈空較大，結(jié)構(gòu)單位體積的重量小于圍巖的比重， 地震發(fā)生時(shí)， 結(jié)構(gòu)與圍巖幾乎 一同變形， 采用上述理論也是難于反映真實(shí)的地震作用， 同時(shí)該規(guī)范在地下結(jié)構(gòu) 構(gòu)造上也沒有明確的要求。 根據(jù)一般的地面建筑的概念。 為增加框架柱的延性， 結(jié)構(gòu)往往設(shè)計(jì)成強(qiáng)柱弱梁的體系， 根據(jù)結(jié)構(gòu)類型和抗震等級(jí)， 框架柱的軸壓比都 受到嚴(yán)格的限制， 其箍筋的體積配箍率也有明確的規(guī)定。 而地下結(jié)構(gòu)由于覆土較 大，導(dǎo)致框架柱承受的荷載較大， 為滿足承載和限界的要求， 往往設(shè)計(jì)成強(qiáng)梁弱

7、柱的結(jié)構(gòu)體系， 由于規(guī)范中對(duì)地下結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)沒有給出統(tǒng)一的要求， 這就有 可能在設(shè)計(jì)中忽略弱柱問題， 使框架柱成為地震中的薄弱環(huán)節(jié)； 而形成箱體的梁、板、 墻縱向剛度較大，延性好，具有較強(qiáng)的抗震能力。日本的一些地震工程實(shí) 例中，地鐵結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的破壞也往往是柱的脆性破壞， 因此設(shè)計(jì)中必須重視框架柱 的抗震問題，必須提高其延性和承載能力。（2）計(jì)算跨度問題對(duì)于板和粱的計(jì)算跨度， 大多數(shù)設(shè)計(jì)人員采用的是支撐點(diǎn)中到中的距離， 再 考慮剛域的影響。 實(shí)際上， 地鐵車站的縱梁都是多跨連續(xù)粱結(jié)構(gòu)， 按照一般計(jì)算 方法縱梁的計(jì)算跨度應(yīng)取凈跨 +支攆長度或取 1.05 倍凈跨，并取其中的較小值 用于計(jì)算。由于地

8、鐵框架柱的縱向尺寸一般較大 （一般為 0.8 1.2m），柱的縱向 間距一般為 68 m，以柱縱向尺寸為 0.9 m、柱的縱向間距為 8 m為例，其計(jì)算 長度應(yīng)取 8 m與 1.05 7.1=7 455m中的較小者，即取 7.455m 作為計(jì)算長度， 如果計(jì)算跨度按照中到中即 8m計(jì)算，其彎距值將增大 827 4552-1=0.15 倍， 這樣就會(huì)導(dǎo)致梁的尺寸偏大或配筋量偏多，同樣的問題也會(huì)出現(xiàn)在板上。（3）斜托的影響為減小板厚，增加板支點(diǎn)處的抗沖切能力，設(shè)計(jì)時(shí)一般在板下部設(shè)有斜托， 實(shí)際計(jì)算中往往會(huì)忽略斜托的剮度影響及其產(chǎn)生的拱效應(yīng)。這從圖3-A3-C 的結(jié)果中就可以看出：考慮斜托厚度及其拱

9、效應(yīng)的計(jì)算結(jié)果最小 （圖 3-C） ，而僅考 慮斜托厚度 不考慮其拱效應(yīng)的計(jì)算結(jié)果 （圖 3-B）比既不考慮斜托又不考慮拱效 應(yīng)的計(jì)算結(jié)果 （圖 3-A）的負(fù)彎距偏大，正彎距偏小。這說明設(shè)計(jì)中斜托的作用是 不能忽視的。變形縫的設(shè)置地鐵車站往往較長，其下部地基可能不均勻，或者車站縱向結(jié)構(gòu)形式變化， 或者上部荷載的變化等， 都可能造成地基的不均勻沉降； 另外，大體積混凝土 結(jié) 構(gòu)的澆注以及混凝土自身因溫度的收縮膨脹、徐變等問題可引起結(jié)構(gòu)的縱向變 形。如果沿縱向不設(shè)置變形縫，結(jié)構(gòu)就可能沿環(huán)向開裂，重者導(dǎo)致結(jié)構(gòu)漏水，輕 者結(jié)構(gòu)表面會(huì)出現(xiàn)大量裂紋。 如果設(shè)置變形縫， 縫的兩側(cè)就有可能產(chǎn)生影響行車 安全的

10、差異沉降， 尤其對(duì)置于軟弱地基上的結(jié)構(gòu)， 縫的設(shè)置更應(yīng)慎重。 目前南方 地區(qū)一些地鐵車站要求不設(shè)縫其結(jié)果是結(jié)構(gòu)完成后許多車站會(huì)發(fā)生環(huán)向裂縫， 形成漏水現(xiàn)象。 單靠加大縱向配筋還是不能完全解決這個(gè)問題， 因?yàn)槠胀ㄤ摻钜?發(fā)揮作用是在混凝土受力變形之后 （裂縫出現(xiàn)時(shí)鋼筋應(yīng)力可能只有 4060 MPa）。 因此變形縫的設(shè)置問題將是一個(gè)直接影響工程質(zhì)量或工程安全的問題。 是一個(gè)需 要進(jìn)一步研究和認(rèn)真對(duì)待的問題。地鐵耐久性問題根據(jù)新的地鐵規(guī)范， 地鐵主體工程設(shè)計(jì)使用年限為 100 年。地鐵工程一旦整 體出現(xiàn)結(jié)構(gòu)問題，靠維修是不能解決問題的。 一棟樓出現(xiàn)安全問題可以炸掉重做， 其損失是局部的， 而一條位于

11、地下的地鐵線， 重新修過可能比新建還難， 因?yàn)槠?上面載有各種市政管線、 通道天橋及繁忙的道路橋梁， 兩側(cè)可能還有林立的高層 建筑，地鐵與這些建 （ 構(gòu)） 筑物已經(jīng)形 成既獨(dú)立又關(guān)聯(lián)的聯(lián)合體，或者已成為這 些建（ 構(gòu)） 筑物的主動(dòng)脈。目前，對(duì)于地鐵結(jié)構(gòu)的耐久性問題， 規(guī)范中的規(guī)定尚 不健全或不完全能滿足設(shè)計(jì)人員的使用要求， 僅對(duì)于一類、二 a類環(huán)境中結(jié)構(gòu)的 耐久性作出了規(guī)定， 而對(duì)位于二 a 類以下環(huán)境中的地鐵結(jié)構(gòu)的耐久性問題， 依然 不能找到答案如何進(jìn)行設(shè)計(jì)。 當(dāng)然，地鐵結(jié)構(gòu)的耐久性問題已經(jīng)不是一個(gè)簡單 的結(jié)構(gòu)問題，而是涉及到材料問題、巖土問題、力學(xué)問題等的大課題，需要進(jìn)行 大量的總結(jié)與研究

12、。三、施工管理人員素質(zhì)不高管理人員的素質(zhì)不高是導(dǎo)致地鐵軌道工程施工出現(xiàn)問題的重要影響因素， 在 地鐵軌道工程施工中， 很多的管理人員缺乏良好的技術(shù)素養(yǎng)， 對(duì)工程質(zhì)量、 進(jìn)度 以及成本沒有進(jìn)行很好的控制和把握， 同時(shí)，也存在著現(xiàn)場施工經(jīng)驗(yàn)缺乏的情況， 導(dǎo)致管理水平不高的情況出現(xiàn)，對(duì)工程的質(zhì)量也會(huì)帶來很大的影響。 應(yīng)對(duì)突發(fā)事故的預(yù)案不足在施工管理過程中， 對(duì)于安全管理工作的放松， 是很多工程關(guān)于安全生產(chǎn)的 施工資料不夠規(guī)范， 施工組織沒有針對(duì)突發(fā)情況涉及應(yīng)急預(yù)案， 或者設(shè)計(jì)了應(yīng)急 預(yù)案之后沒有進(jìn)行統(tǒng)一的安全教育，或者設(shè)計(jì)了方案之后于現(xiàn)場實(shí)際的要求不 符，在這種情況下，很難通過宏觀和微觀的施工管理方

13、法，提高現(xiàn)場安全級(jí)別。 一些施工現(xiàn)場的工作人員缺乏自我約束意識(shí)， 對(duì)現(xiàn)場存在的習(xí)慣性違章現(xiàn)想不明 白，對(duì)一些安全隱患視而不見， 有關(guān)的管理職能上下脫節(jié)， 導(dǎo)致安全管理措施沒 有辦法進(jìn)行執(zhí)行，一旦出現(xiàn)安全事故時(shí)，現(xiàn)場慌亂，不能及時(shí)搶修和處理。 施工質(zhì)量檢查的松懈地鐵軌道工程施工管理中有很多的細(xì)小環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)發(fā)生在不同的時(shí)間， 不同的部位， 當(dāng)施工過程中進(jìn)行質(zhì)量檢查時(shí)， 一般采用抽查的方式進(jìn)行， 這就導(dǎo) 致不能顧及到地鐵軌道的每個(gè)部位， 如果每個(gè)部位都去檢查， 則在規(guī)定的地鐵軌 道周期內(nèi)不能完成施工， 因此在工程中肯定存在某些不合格的地方， 整個(gè)地鐵軌 工程的質(zhì)量也會(huì)受到影響，難以達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)

14、。四、運(yùn)營上表即為各地地鐵運(yùn)營時(shí)， 發(fā)生的重大安全事故， 造成了人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損 失。為了促進(jìn)地鐵建設(shè)又快又好發(fā)展，確保地鐵營運(yùn)安全是至關(guān)重要的課題。通過對(duì)地鐵危險(xiǎn)因素危險(xiǎn)度分析可知， 地鐵火災(zāi)事故的危險(xiǎn)度最高， 恐怖襲 擊次之，這兩項(xiàng)危險(xiǎn)度遠(yuǎn)高于其他種類。 特別是火災(zāi)，由于地鐵的特殊建筑結(jié)構(gòu)， 地鐵空間相對(duì)封閉，加之出入口少，一旦發(fā)生火災(zāi)，安全疏散困難。其次，地鐵 火災(zāi)的一個(gè)重要特征是形成濃煙和熱氣浪， 同時(shí)產(chǎn)生大量的有毒氣體， 這十分不 利于人員疏散。 第三， 地鐵火災(zāi)由于發(fā)生在地下一個(gè)相對(duì)封閉的系統(tǒng)內(nèi)， 火災(zāi)時(shí)的濃煙和停電造成能見度低， 滅火和救援工作進(jìn)行困難， 加上通信系統(tǒng)容易癱瘓。發(fā)

15、展方向國家政策明朗化城市軌道交通在綜合交通系統(tǒng)中所發(fā)揮的作用越來越大， 如倫敦、東京等城 市的公共交通系統(tǒng)就是圍繞城市軌道交通來組織的。 參照我國“十一五” 計(jì)劃與 國家“十二五”規(guī)劃，關(guān)于城市軌道交通的認(rèn)識(shí)增強(qiáng)了。 “十二五”規(guī)劃明確提 出，“優(yōu)先發(fā)展公共交通，完善城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)和公共交通場站，有條件的大城市 和城市群地區(qū)要把軌道交通作為優(yōu)先領(lǐng)域，超前規(guī)劃，適時(shí)建設(shè)” 。國家政策導(dǎo) 向使城市軌道交通建設(shè)有較好的發(fā)展前景， 并逐步由直轄市、 省會(huì)城市的建設(shè)向 二線城市轉(zhuǎn)移，國內(nèi)大中城市發(fā)展城市軌道交通有較好的前景。 建設(shè)模式選擇多樣化城市軌道交通的類型日趨多樣化， 除了地鐵外， 許多城市開始將目

16、光轉(zhuǎn)移到 建設(shè)成本更低的輕軌交通。目前正在建設(shè)的和即將建設(shè)的城市軌道交通項(xiàng)目中， 除省會(huì)城市，如成都、杭州、沈陽等外，許多二線城市如蘇州、東莞等經(jīng)濟(jì)水平 發(fā)達(dá)且在區(qū)域經(jīng)濟(jì)中占有重要地位的城市也加入此行列。 可以預(yù)測， 未來的幾十 年將是我國城市軌道建設(shè)的繁榮時(shí)期， 我國的城市軌道通車?yán)锍虒⒂幸粋€(gè)飛躍性 的提高。技術(shù)優(yōu)化城市軌道系統(tǒng)的技術(shù)不斷進(jìn)步， 一方面適應(yīng)了地區(qū)多樣化需求， 提高了軌道 交通的適用性、 運(yùn)行效率和服務(wù)水平； 另一方面， 技術(shù)進(jìn)步也使城市軌道交通的 建設(shè)成本有所降低，城市對(duì)建設(shè)城市軌道的類型選擇的余地也就越大。 投資多元化，經(jīng)營市場化城市軌道交通發(fā)展之初， 其投資主體比較單一， 有的由私人主體來投資， 有 的由政府財(cái)政直接投資。 隨著軌道交通規(guī)模的越來越大， 為了解決資金問題和提 高軌道交通的效率，很多城市軌道交通都由政府和社會(huì)資本等共同投資。另一方面，經(jīng)營方式有的采取完全的國有壟斷經(jīng)營模式， 有的采取市場化經(jīng) 營模式?，F(xiàn)在， 很多城市充分發(fā)揮市場作用以提高軌道交通的運(yùn)行效率， 在軌道 交通運(yùn)營上引入市場機(jī)制已成為一種發(fā)展趨勢。管理法制化限于當(dāng)時(shí)的社會(huì)、 政治和經(jīng)濟(jì)條件， 規(guī)范軌道交通管理的法制化起初并不夠 完善?，F(xiàn)在，很多城市軌道交通實(shí)行全面法制化管理以規(guī)范各方行為和維護(hù)各方 利益，以法制化的管理來保障軌道交通持續(xù)、 穩(wěn)