一、引 言
地鐵作為人類利用地下空間的一種有效形式，對于提高土地利用效率、緩解地面交通、改善人類居住環(huán)境、減少環(huán)境污染、保持城市歷史文化景觀等都具有十分顯著的作用。相對于既有的公路交通系統(tǒng)而言，地鐵還具有運量大、能耗低、交通效率高、準時準點性好、快速安全等優(yōu)點，已成為現(xiàn)代城市地下空間建設的重點。
二、背景
在實際設計和施工過程中，我們經(jīng)常會遇到這樣或那樣的困惑，有時心里甚至會覺得搞設計為什么會這么隨意？搞設計難道就是照貓畫虎或者生搬硬套？當然不是！設計是一門嚴謹、科學、富有挑戰(zhàn)性且充滿魔力的學科。在我的工作生涯中，我認為以下幾點是設計人員在設計和施工中經(jīng)常遇到的問題：
1、在設計過程中，很多設計人員在結構設計過程中基本概念混淆、錯誤。
1）地下結構與地上建筑從荷載分析、荷載傳遞、基本構件受力原理來說，有很大的相似性，具有參考性；
2）地鐵區(qū)間隧道結構設計，很多人仍然采用允許應力法或破損階段法進行設計，與《混凝土結構設計》2010年版如何匹配；
3）單個構件或截面配筋計算，理論和實際計算方法已非常成熟。但很多設計人員還經(jīng)常算錯。
2、現(xiàn)行地下類結構規(guī)范版本低、種類單一、內容不全，各規(guī)范間相互矛盾。設計人員在設計過程中存在很多疑惑。
1）《鐵路隧道設計規(guī)范》2005年版，一直未更新。
2）《地下鐵道設計規(guī)范》2003年版，設計結構部分僅幾頁，滿足不了設計要求。
3）《城市軌道交通結構抗震設計規(guī)范》正式稿遲遲不發(fā)布，且送審稿與審定稿存在多處矛盾和錯誤。
3、暗挖法施工的地下結構，在設計、施工過程中存在很大的不確定性。設計人員應在設計階段充分考慮設計余量，在施工過程中隨時做好動 態(tài)設計的準備。
4、業(yè)主方相應人員已具備了很高的專業(yè)知識，對設計人員素質要求更高。
三、 結構設計
3.1 混凝土結構承載力設計的發(fā)展
從歷史來看，混凝土結構的設計先后經(jīng)歷了容許應力法、破損階段設計法、多系數(shù)界限狀態(tài)設計法、概率極限設計法，目前《混凝土結構設計規(guī)范》就是采用的概率極限設計法。
1、如果單從承載力設計方法來考慮，允許應力或破損階段法至少落后現(xiàn)行混凝土規(guī)范半個世紀。
2、當然，《鐵路隧道設計規(guī)范》沿用有一定的原因，根據(jù)相關文獻的解釋，是因為地下結構、特別是深埋隧道類，是荷載計算不清晰造成的。
3、若采用允許應力或破損階段法設計，所有的鋼筋、混凝土等參數(shù)不應該選用混凝土規(guī)范上的，因為基本統(tǒng)計原理不一樣。
3.2地鐵區(qū)間隧道的荷載取值
1、礦山法隧道基本原則：
深埋隧道荷載按照塌落拱計算、淺埋隧道按照松散荷載計算、超淺埋隧道按照全土柱加地面動、靜荷載計算。在我們實際工作中，可參照以下步驟進行荷載選取：
1）初判：只有當覆土大于2（或2.5）倍塌落拱高度時，采用塌落拱計算荷載。
2）建議礦山法隧道按照《鐵路隧道設計規(guī)范》計算豎向荷載。首先判斷荷載等效高度（類似于塌落拱）。
當埋深時，按照深埋處理，荷載取為；
當埋深時，按照淺埋荷載計算，按公式計算（計算較為繁瑣）；
當埋深時，按照超淺埋荷載計算，取全土柱荷載。
2、盾構法隧道荷載計算方法：
1）盾構法計算荷載采用太沙基公式計算，已經(jīng)在國內各家設計院及主流參考書籍中取得共識。
2）一般可以參考12m覆土作為一個深淺埋的分界，但注意最終計算應以太沙基公式計算為準。
3）上述計算中如何考慮土層的c、φ值。
4）應注意如何考慮活載組合。
3.3 地鐵區(qū)間隧道合算、分算的問題
1）隧道分算與合算原則與車站一致，一般是按照土層的滲透系數(shù)確定。
2）應注意合算或是分算，隧道與車站結構存在明顯區(qū)別！
對于純圓型結構，在承受四周均布荷載的情況下只產生軸力、不產生彎矩。對于盾構這種圓形結構，在承受近似于均布荷載的水壓力情況下，水壓力對結構產生軸向力，結構趨于安全。故采用水土合算趨于安全（即計算的軸力偏小，彎矩偏大）。
對于馬蹄形結構，采用水土合算還是分算，應該根據(jù)實際情況確定。一般情況下合算計算偏于安全。
3.4 地鐵區(qū)間隧道線路曲線
1）區(qū)間線路應注意限界偏移值。
2）區(qū)間縱斷面應注意最低點不處于直線坡度最低點，而是偏向于小坡度方向。具體里程應根據(jù)計算確定。
3）應準確的計算最低點里程和標高。
4）一般豎曲線不建議進入車站，若進入車站，建筑設計人員可以直接從線路圖中量取出去，誤差不大。
5）在左右坡度一致的情況下，最低點與軌道最低點重合。
3.5 地下結構抗震設計
1）地面建筑一般設防目標：三水準、兩階段設防。即小震不壞、中震可修、大震不倒。
2）地下結構設防目標：二水準、一階段設防。即小震不壞、中震不壞、大震可修。一階段表示為采用設防地震烈度下，采用設防烈度地震參數(shù)進行地震驗算，通過概念設計或構造措施滿足罕遇地震設防要求。
3）地震安全評估報告的取值：50年使用年限時，多遇地震為50年超越概率為63.2%的地震參數(shù)，重現(xiàn)期為50年；100年使用年限時，采用設防烈度地震100年超越概念為10%的地震參數(shù)，重現(xiàn)期475年。
3.6 地鐵區(qū)間隧道超前支護
1）在一般情況下應優(yōu)先選用格柵鋼架。
2）除非隧道內搶險等特殊情況，一般情況下不應采用型鋼鋼架支護，原因如下：
很多人認為型鋼鋼架強度高是最大的優(yōu)點。但是無論是格柵鋼架還是型鋼鋼架，在與混凝土聯(lián)合受力以后，兩者的剛度差別不大；
隧道開挖前2榀鋼架不受力，也不存在及時受力的問題；
型鋼鋼架背后無法噴射混凝土，容易形成空隙。且與噴射混凝土結合不好。
3）一般情況下，超前支護小導管長度應該為臺階高度+1m。所以，小導管長度3.5m是指臺階高度2.5m的情況。
四、施工配合
地鐵設計不用于民建設計的區(qū)別，其中一個就是施工配合的不同。因為按照地鐵設計規(guī)范和一般的地下結構設計理念，地鐵設計一般采用的是動態(tài)化設計，這就要求設計人員應該全天候的參與到地鐵施工工程中去，在施工配合中不斷的改進設計和學習設計。
4.1 盾構機過站、平移或調頭
在市區(qū)施工地下結構時，由于地面交通的限制，經(jīng)常會出現(xiàn)需要在車站內進行盾構始發(fā)、平移、過站、甚至調頭的情況。 在這里，簡要介紹一下盾構機過站的一般流程：
1）在盾構到達前準備好盾構機接收托架及鋼板，托架放置于鋼板之上，鋼板面上涂抹黃油；
2）接收盾構，使其完全放置于接收托架之上，斷開盾構機與后配套；
3）將盾構機連同托架一起，通過千斤頂，橫向平推至適當位置，開始縱向平推過站。
4）推至車站另一端后，安裝盾構機及后配套，安裝反力架，準備始發(fā)。
圖2 盾構機托架
圖3盾構機過站
圖4 千斤頂
4.2 盾構端頭加固
盾構機在進出洞時需進行加固，一般采用始發(fā)8m，到達6m的加固長度。
有些地區(qū)采用始發(fā)6m（或4m），到達8m的加固長度，理由如下：
1）盾構始發(fā)時，地層處于加載過程。盾構管片間密封較好。
2）盾構到達時，地層處于卸載過程，盾構刀盤無土壓力，管片間推力相對減小。這段范圍一般是從盾構機機頭出端墻開始，所有一般不小于一個盾構機長度，即8m。
有些施工單位，在盾構機始發(fā)及到達部位，對管片間施加緊固鐵片，以保證始發(fā)和接收端的盾構管片環(huán)間緊密貼合。
圖5 盾構管片間緊固鋼片
五、總結
作為一名員工，對于公司最好的回報莫過于在內踏實認真的工作、在外時刻銘記公司的利益。同時，只有在各種工作中磨練和經(jīng)歷并善于總結，才會成為一名真正合格的員工。
