第一章 绪论1.1我国地铁发展的现状及展望我国地铁建设事业起步较晚, 其发展经历了一个相当曲折的过程。20世纪 50年代: 起步阶段。我国开始筹备北京地铁网络建设,于 1969年 10月建成北京地铁 1号线,全长 23 . 6 km。随后建设了天津地铁 ( 7 . 1 km, 现已拆除重建 )、 哈尔滨人防隧道等工程。该阶段地铁建设以人防功能为指导思想。 20世纪 80年代:发展阶段。我国仅有北京、 上海、 广州等几个大城市规划建设地铁。该阶段地铁建设开始真正以城市交通为目的。20世纪 90年代: 政府调控阶段。进入 90年代, 一批省会城市开始筹划建设地铁。由于项目多且造价高, 1995年 12月国务院发布国办 60号文, 暂停了地铁项目的审批。同时,国家计委开始研究制定地铁交通设备国产化政策。该阶段为政府通过研究制定相关政策来指导地铁的规划和建设。 1999年以后: 建设高潮阶段。在这段时期, 国家的政策逐步鼓励大中城市发展地铁交通, 全国已建有地铁的城市达 10个, 新申请立项准备建设的城市有 23个。该阶段地铁建设速度大大超过之前的 30年。早在 20世纪 80年代中期, 国家就推出在百万人口以上的大城市中逐步发展地铁交通的政策。随后在 80年代末, 国家制定的产业政策再次明确其在基本建设中的重要地位。地铁交通以其速度快、 运能大、 污染少的优点, 越来越受到人们的青睐。新世纪开始, 国家首次把“发展地铁交通”列入国民经济“十五”计划发展纲要, 并作为拉动国民经济持续发展的重大战略。国内地铁建设以大城市与省会城市为主。目前,我国已经拥有地铁的城市分别是北京、 上海、 天津、 广州、 深圳、 大连、 武汉、 南京、 香港和台北这 10个城市, 它们多为直辖市、 省会城市, 其中北京, 上海,广州和香港的通车里程已超过 100 km。正在建设或已获得批复建设地铁的城市还有 23个, 分别是重庆、 成都、 苏州、 杭州、 无锡、 宁波、 沈阳、 哈尔滨、 乌鲁木齐、 西安、 郑州、 南昌、 长沙、 合肥、 青岛、 福州、 泉州、 东莞、 广佛线、 贵阳、昆明、 南宁、 澳门。据我国各城市地铁交通发展规划图显示, 至2016年我国将新建地铁交通线路 89条,总建设里程为 2 500 km,投资规模达 99 373亿元。目前, 中国国内城市的地铁建设十分迅速。1)从微观角度看, 其发展趋势为: 地下街的发展将日益完善,它将从单纯的商业性质演变为包括多功能的、 有交通、 商业及其他设施共同组成的相互依存的地下综合体。未来在大城市的中心区, 将建设四通八达不受气候影响的地下步行道系统, 它很好地解决了人、 车分流的问题, 缩短了地铁与公共汽车的换乘距离,同时把地铁车站与大型公共活动中心从地下道连接起来。未来地下空间的发展是高效地利用空间, 将能源、 物流、 运输以及排污集中在地下进行处理, 为城市的地上空间预留了一片新鲜的天地。我国地下城的发展还不够完善, 随着经济的发展, 完整高效的地下城将成为现实。2)从宏观角度看, 其发展趋势为: a . 政策更加明晰。地铁交通在城市公交系统中作用越来越大, 有条件的城市将把地铁交通作为优先领域, 超前规划, 适时建设。国家政策导向使地铁交通建设有较好的发展前景。b . 技术更加先进。技术的进步,一方面提高了地铁运行效率和服务水平; 另一方面,也降低了地铁建设成本。 c . 经营模式市场化。地铁经营方式有完全的国有垄断经营模式和市场化经营模式。把市场机制运用在地铁交通运营中已成为一种发展趋势。 d . 管理更加法制化。地铁交通管理的法制化起初并不完善。现在,很多地铁交通实行法制化管理以保障地铁持续、 稳定和高效的运行。地铁交通的全面法制化管理是地铁交通发展的重要趋势。 e . 建设运营安全化。地铁交通规模宏大, 技术复杂, 其建设和运营阶段安全因素影响极大。一旦发生事故, 将造成重大人员伤亡和财产损失, 必须坚持 安全第一!的理念。 . f 设备国产化和标准化。在建设创新型国家国策的指引下,推进国产化和标准化建设。我们要不断加强组织原始创新、 集成创新和引进吸收再创新。标准化是提高生产效率的重要手段,是实施资源共享的重要举措。 g.公共交通网络化。以地铁为骨干,与公共电汽车等组成公共交通网。地铁与公共电汽车的首末站衔接,并设有供小汽车换乘地铁的停车场。这样,公共电汽车和小汽车就如同地铁的支线一样, 通达地铁的未及之处,为地铁集结和分配客流。 地铁建设是前途无量的朝阳事业, 它把阳光引向地下, 也给现代城市注入了强大的生机。在改革开放的时代潮流推动下, 中国地铁正走向成熟、 繁荣。可以预期,在不远的将来, 全国各大城市都将拥有四通八达的地铁网。未来, 地铁交通工程将与其他大型建筑物地下自然的延伸发展等相结合, 将会更加注重立体开发,充分利用地下空间的多功能性,建成四通八达的地下城, 形成地下交通、 地下商业、 地下疏散干道的有机融合。1.2地下车站结构设计原则（1）、地下车站结构设计，应满足施工、运营、城市规划、防水、防迷流以及人防的有关要求。车站结构设计应符合强度、刚度、稳定性、耐久性、抗浮和裂缝开展宽度验算的要求。（2）、地下车站结构设计，必须以地质勘察资料为依据，并考虑不同施工方法对地质勘探的特殊要求。通过施工过程中对地质的直接观察或监控量测反馈进行验证，必要时应根据实际情况修改设计。（3）.地下车站结构设计的净空尺寸，应满足地铁建筑限界或其它使用及施工工艺的要求，并考虑施工误差、结构变形及后期沉降的影响。（4）.地下车站结构设计，应根据沿线不同地段的工程地质和水文地质条件及城市规划要求，结合周边既有建（购）筑物、地下管线以及道路交通状况等通过对其技术经济、环境影响和使用功能等方面的综合比较，合理的选择施工方法和结构型式。（5）.地下车站结构设计，应减少施工和建成后对环境造成不利的影响。（6）.地下车站结构设计，宜与车站周围规划中的相关建筑协调统一、同步规划，应考虑设计、施工方案的相互影响。（7）.地下车站结构设计，应根据该地区的地震设防烈度、场地条件、结构类型和隧道埋深等因素考虑地震的影响，进行抗震验算，并在结构设计时采取相应的构造措施，以提高结构的整体抗震能力。（8）.地下车站结构防水设计，应满足地下工程防水技术规范（GB50108-2001）的规定，遵循“防、排、堵、截相结合，刚柔相济，因地制宜，综合治理”的原则。（9）.地下车站结构设计，应采取防止杂散电流腐蚀的措施。钢结构及钢连接件，应按有关规范要求进行防锈蚀处理。（10）.地下车站结构的所有受力构件，应根据建筑设计防火规范（GBJ 16-87）修订本，1997年版，第2.0.1条和附录二“建筑构件的燃烧性能和耐火极限”的规定要求进行设计。（11）.地下车站结构设计，应根据地区城市规划的人防要求，严格按人民防空工程设计规范（GB 50225-95）的规定进行设计。（12）.地下车站结构设计，应结合支护结构特点、地质条件、周边既有建（购）筑物、地下管线以及道路状况，根据建筑基坑支护技术规程（JGJ 120-89）及该地区基坑支护规范（规程）的规定，确定基坑安全等级，提出监测要求，有效控制地表沉降。必要时应采取预加固措施，以确保邻近建筑和重要地下管线的正常使用。（13）.地下车站结构设计，可视其使用条件和荷载特性等情况，选用与其特点相近的现行相关结构设计规范1.3 地下车站施工方法车站结构施工方法，应根据车站范围内的工程地质和水文地质勘探资料、周围环境及交通等情况进行技术、经济综合比较后选择。1. 车站结构施工对地下构筑物、地下管线及地面交通影响不明显，具备明挖施工场地条件的车站，宜采用明挖顺作法施工；地面交通需要尽快恢复时，宜采用盖挖顺作法、盖挖逆作法或盖挖半逆作法施工。地铁车站明挖深基坑常用施工方法及其适用条件如下表。2. 车站位于较完整的岩石地层且地下水不发育，或由于站位交通繁忙、施工场地狭窄，不允许中断交通及车站采用明挖法施工对地下构筑物、地下管线的影响难以解决等因素，不宜采用明挖法施工的车站，方可采用暗挖法施工。目前地铁车站通常采用矿山法。1） 矿山法施工应根据工程地质及水文地质条件、车站结构类型、横断面大小、埋深情况（深、浅埋）、覆跨比、周围环境情况、施工条件等因素经多方案技术经济比较确定。应选择风险小、地面沉降易于控制、造价较低的施工方法。常用的施工方法有台阶法，中壁法（CD法）、中壁隔墙法（CRD法），中洞法、侧洞法、柱洞法等。 明挖结构施工方法适用条件汇总表 序号施工方法名称施工顺序适用范围1坡率法 利用岩土自然稳定边坡坡率、边开挖边护坡、直至最终基坑，再从下至上回筑各层结构，施作外防水层，回填覆土，恢复路面。 适用于场地开阔、基坑周围具有放坡施工的条件，且地质较好，无软弱地层，地下水位埋置较深，无地下管线或较少。在有条件的地方应优先选用坡率法施工，节省工程投资。2明挖顺作法 围护结构施工完成后，边开挖边架设临时支撑，直至最终基坑，再从下至上回筑各层梁、板、柱结构，施作外防水及回填覆土，恢复路面。 可采用不同的围护结构，进行基坑支护，适用于任何地质条件，但要有足够的施工场地和可靠的交通组织方案作保证。明挖顺作法是城市地下铁道车站施工的常用施工方法，在地铁车站施工方法选取时应首先考虑。3盖挖顺作法 围护结构施工完成后，施作临时钢梁及路面盖板覆盖路面，并恢复交通，在其临时路面下，由上至下进行基坑开挖及支撑架设，直至最终基坑面，再由下至上顺序施作各层梁、板、柱结构，最后施作外防水、拆除临时路面及覆土恢复原路面交通。 适用于车站位于交通繁忙，路面狭窄地段，为确保交通畅通，宜采用盖挖顺作法施工。临时路面的铺设可利用夜间等交通量较小的时间，尽快的恢复交通。4盖挖逆作法 围护结构及中间支承桩施工完成后，边开挖边施作各层结构板，顶板施工完成后，回填覆土，恢复路面交通，由上至下开挖一层作一层结构板，直到最终基坑及底板施作。 适用于车站位于繁忙的交通地段，而该路面不允许长时间封闭交通时，或围护结构的水平变形控制要求较高的地段；或者对于宽度较大的基坑，难以采用锚杆或钢支撑的情况下使用。5半逆作法 围护结构及中间支承桩施工完成后，开挖至顶板，并施筑顶板结构，并做顶板防水层覆土恢复地面交通，在顶板保护下边开挖边支撑，直至最终基坑底，由下至上顺序施作底板和各层中板及内衬墙结构。 适用于车站位于繁忙的交通地段，而该路段不允许长时间封闭交通，对于地下换乘车站的基坑较深时，应优先选用。2）软弱围岩或浅埋暗挖车站隧道，开挖前应对地层进行预加固和预支护，以提高周围地层的稳定性。其方法可选择小导管超前预注浆、开挖面深孔注浆、管棚钢架超前支护等辅助施工措施。根据工程地质及水文地质条件、覆土厚度、周围环境情况、开挖方式、进度要求、机械配套情况选择一种或几种措施并用。3. 暗挖法车站（矿山法）结构设计原则1） 当车站位于较完整的岩石地层且地下水不发育，或位于交通繁忙、施工场地狭窄，不允许中断交通等，不宜采用明挖法施工时，方可设计为暗挖法车站结构。2） 围岩分级应采用定量和定性相结合的方法确定围岩级别。其定量评定方法可依照铁路隧道喷锚构筑法技术规则（TBJ 101082002）的有关规定，围岩分级参照铁路隧道设计规范（TB 10003-2001）执行。3） 矿山法车站结构计算时可参考下式确定深、浅埋隧道分界深度hphp（2.02.5）ha式中ha深埋隧道垂直荷载计算高度（m） ha=0.452s-1