北京某既有地铁车站改造方案优化
发布时间：2021-08-25 03:59
21世纪以来,地铁在我国各大中心城市的公共交通中所占比重越来越大。以北京为例,随着轨道交通城区网络总体化布局的不断加快,越来越多的既有地铁车站会接入新线变成换乘车站,从而面临换乘改造的问题。本文以北京地铁M10西土城站的换乘改造为背景,分析其成为换乘站后存在的缺陷和不足,说明其改造的必要性和可行性,并提出了一种既有地铁车站的小型改造方案,采用理论分析和数值模拟相结合的方式,就改造方案对既有地铁车站和周围环境所造成的影响展开研究,验证了该方案的可行性,并针对改造方案进行优化。具体研究工作如下:（1）提出侧墙开洞以接入换乘通道和中板开洞以增加楼扶梯的站内改造方案,通过有限元软件对施工全过程进行数值模拟,分析改造施工对既有地铁车站造成的影响,并分别从内力增量和位移变化两个方面对不同方案进行对比分析,得到最优的侧墙破除顺序和最合适的中板开洞位置。（2）提出PBA工法新建地下售检票厅以扩建出入口地下通道的出入口改造方案,通过有限元软件对施工全过程进行数值模拟,详细分析了各典型施工阶段对地表沉降和既有结构所造成的影响,并通过对不同方案的对比研究,得到了最优的小导洞施工顺序和扣拱开挖顺序。
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
北京城市轨道交通第二期建设规划（2015—2021年）示意图
世界上的第一条地铁线路只有 6km，诞生于 1863 年的英国伦敦，其在投入使营期间显示出了非常强大的实用价值，逐渐在世界上推广开来。1864 至 191间，全球范围内相继有 14 个城市修建了地铁。1915-1949 年，世界局势动荡范围内几乎没有新修地铁的国家和城市。1950-1974 年，伴随着国际环境趋于建设的热潮又一次在全球掀起[17]。上世界 60 年代初，北京修建了我国的第一道，即北京地铁 1 号线，从北京站至苹果园，全程 16 个车站，总长 23.6km，京西郊与中心城区连接的交通动脉，最初的 1 号线既担负着交通运输的重任有人防功能。至此，我国的地铁建设也走上了蓬勃发展的道路[18-19]。早期的地式单一，规划功能、建设水平都与今天相差甚大，也没有形成如今这般的轨道，但却初步显示出了其有利于解决交通拥堵的优越性[20]。解决城市交通的根本途径是发展公共交通，而发展公共交通最有利的方式是发道交通。21 世纪的今天，世界格局整体稳定，我国经济的持续快速发展给地铁了良好的契机，我国各大中心城市新建地铁线路层出不穷。原有的地铁车站规纳能力有限，同时城市的人口大幅度增长[21]，原有地铁车站已经无法满足新来的压力。因此，早期的地铁车站已逐渐面临改扩建问题。
方[25]通过对地铁车站结构墙体大面积凿除的数值模拟分析，提出“化法，首先将需要凿除的墙体在长度方向分成若干个小洞，然后再分部何措施的情况下，建议开洞尺寸以不超过 1m 为宜，如果在已开洞口个洞口不宜太近，当两洞口距离超过 4m 时，连续墙的弯矩增加量可控保证结构安全，应采取一定的辅助措施，在开洞洞口处增加补强梁、撑，或者在洞口边缘设置“门跺”以完成结构受力体系的均匀过渡，并两侧连续墙的刚度。针对该工程，他发现从一侧单向开洞对连续墙的从中间向两侧对称开洞对连续墙弯矩的影响较小，且弯矩基本呈对称合理的开洞顺序应为先破除中间部分，后破除两侧部分。春和刘建国[26]认为，侧墙局部开孔相当于把两侧部分变成柱体，需要进行研究并做力学分析。破除施工前需要对既有结构进行钢筋加固和计，墙体开洞需要加固暗梁、暗柱，楼板开洞需要加固暗梁，新增结成合理的受力框架体系，并可以平稳过渡。如果通过计算，车站顶板面积开洞会引起车站抗浮能力不足，设计人员应在合适的位置，结合桩，以满足抗浮安全系数 1.15 的要求。
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄土地区地铁车站换乘改造施工力学行为研究[J]. 李储军,王立新,胡瑞青,汪珂,白阳阳. 铁道标准设计. 2019(09)
[2]Peck公式在砂卵石地层盾构隧道施工地表沉降预测中的应用研究[J]. 曹鹏,方林,吴梦军. 五邑大学学报(自然科学版). 2018(03)
[3]某新建地铁车站与既有站换乘模式及换乘设施研究[J]. 王媛,周晓军,周小涵. 隧道建设(中英文). 2017(S2)
[4]基于Peck公式的双线盾构隧道地表沉降规律[J]. 宫亚峰,王博,魏海斌,何自珩,何钰龙,申杨凡. 吉林大学学报(工学版). 2018(05)
[5]明挖地铁车站开孔对结构内力的影响[J]. 刘元杰. 广东建材. 2017(09)
[6]既有运营车站站厅层侧墙开洞施工技术[J]. 吴洪强. 天津建设科技. 2017(04)
[7]既有地铁车站底板开孔的力学特性分析[J]. 周小涵,周晓军,李红亮. 铁道标准设计. 2016(01)
[8]地铁车站既有结构破除施工技术研究[J]. 秦李林,郭连东. 山西建筑. 2015(21)
[9]软土地区既有地铁车站地下结构改造[J]. 张立明,郭一斌,赵超颖,苏烨. 都市快轨交通. 2015(03)
[10]地铁车站暗挖工程（PBA工法）施工技术控制要点[J]. 刘泽胜. 山西建筑. 2015(16)
博士论文
[1]北京地铁七号线达官营站及湾达区间暗挖关键技术研究[D]. 李润军.中国矿业大学（北京） 2014
[2]大都市区多中心视角下轨道交通与新城的协调发展[D]. 李道勇.天津大学 2014
[3]城市地下空间开发利用问题的探索与实践[D]. 王波.中国地质大学（北京） 2013
[4]城市高密度地区地下空间开发策略研究[D]. 万汉斌.天津大学 2013
[5]基于时空视角的轨道交通与城市空间耦合发展研究[D]. 盛来芳.北京交通大学 2012
[6]浅埋暗挖法城市隧道及地下工程施工风险分析与评估[D]. 姚宣德.北京交通大学 2009
硕士论文
[1]北京某地铁车站PBA工法沉降特性研究及方案优化[D]. 孙益朋.中国地质大学(北京) 2018
[2]新建地铁车站与既有站换乘模式及节点施工力学特性研究[D]. 王媛.西南交通大学 2018
[3]地铁车站PBA工法地表沉降预测方法研究[D]. 陈晨.北京建筑大学 2016
[4]既有地铁工程扩建改造技术研究[D]. 李斌.天津大学 2016
[5]PBA工法地铁车站导洞施工方案优化研究[D]. 王文涛.北京交通大学 2015
[6]洞桩法施作地铁车站下穿桥梁影响研究[D]. 任伟明.北京建筑大学 2014
[7]北京新建地铁工程穿越既有线方案及暗挖工法研究[D]. 路开锋.清华大学 2013
[8]大跨高边墙地铁风道洞桩法施工力学机理分析[D]. 庞宇斌.北京交通大学 2012
[9]北京地铁7号线双井站PBA工法施工过程有限元模拟[D]. 吕娉霏.长安大学 2011
[10]采用洞桩法施工的地铁车站导洞开挖所引起的群洞效应影响研究[D]. 丁文娟.北京交通大学 2010
本文编号：3361351
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
北京城市轨道交通第二期建设规划（2015—2021年）示意图
世界上的第一条地铁线路只有 6km，诞生于 1863 年的英国伦敦，其在投入使营期间显示出了非常强大的实用价值，逐渐在世界上推广开来。1864 至 191间，全球范围内相继有 14 个城市修建了地铁。1915-1949 年，世界局势动荡范围内几乎没有新修地铁的国家和城市。1950-1974 年，伴随着国际环境趋于建设的热潮又一次在全球掀起[17]。上世界 60 年代初，北京修建了我国的第一道，即北京地铁 1 号线，从北京站至苹果园，全程 16 个车站，总长 23.6km，京西郊与中心城区连接的交通动脉，最初的 1 号线既担负着交通运输的重任有人防功能。至此，我国的地铁建设也走上了蓬勃发展的道路[18-19]。早期的地式单一，规划功能、建设水平都与今天相差甚大，也没有形成如今这般的轨道，但却初步显示出了其有利于解决交通拥堵的优越性[20]。解决城市交通的根本途径是发展公共交通，而发展公共交通最有利的方式是发道交通。21 世纪的今天，世界格局整体稳定，我国经济的持续快速发展给地铁了良好的契机，我国各大中心城市新建地铁线路层出不穷。原有的地铁车站规纳能力有限，同时城市的人口大幅度增长[21]，原有地铁车站已经无法满足新来的压力。因此，早期的地铁车站已逐渐面临改扩建问题。
方[25]通过对地铁车站结构墙体大面积凿除的数值模拟分析，提出“化法，首先将需要凿除的墙体在长度方向分成若干个小洞，然后再分部何措施的情况下，建议开洞尺寸以不超过 1m 为宜，如果在已开洞口个洞口不宜太近，当两洞口距离超过 4m 时，连续墙的弯矩增加量可控保证结构安全，应采取一定的辅助措施，在开洞洞口处增加补强梁、撑，或者在洞口边缘设置“门跺”以完成结构受力体系的均匀过渡，并两侧连续墙的刚度。针对该工程，他发现从一侧单向开洞对连续墙的从中间向两侧对称开洞对连续墙弯矩的影响较小，且弯矩基本呈对称合理的开洞顺序应为先破除中间部分，后破除两侧部分。春和刘建国[26]认为，侧墙局部开孔相当于把两侧部分变成柱体，需要进行研究并做力学分析。破除施工前需要对既有结构进行钢筋加固和计，墙体开洞需要加固暗梁、暗柱，楼板开洞需要加固暗梁，新增结成合理的受力框架体系，并可以平稳过渡。如果通过计算，车站顶板面积开洞会引起车站抗浮能力不足，设计人员应在合适的位置，结合桩，以满足抗浮安全系数 1.15 的要求。
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄土地区地铁车站换乘改造施工力学行为研究[J]. 李储军,王立新,胡瑞青,汪珂,白阳阳. 铁道标准设计. 2019(09)
[2]Peck公式在砂卵石地层盾构隧道施工地表沉降预测中的应用研究[J]. 曹鹏,方林,吴梦军. 五邑大学学报(自然科学版). 2018(03)
[3]某新建地铁车站与既有站换乘模式及换乘设施研究[J]. 王媛,周晓军,周小涵. 隧道建设(中英文). 2017(S2)
[4]基于Peck公式的双线盾构隧道地表沉降规律[J]. 宫亚峰,王博,魏海斌,何自珩,何钰龙,申杨凡. 吉林大学学报(工学版). 2018(05)
[5]明挖地铁车站开孔对结构内力的影响[J]. 刘元杰. 广东建材. 2017(09)
[6]既有运营车站站厅层侧墙开洞施工技术[J]. 吴洪强. 天津建设科技. 2017(04)
[7]既有地铁车站底板开孔的力学特性分析[J]. 周小涵,周晓军,李红亮. 铁道标准设计. 2016(01)
[8]地铁车站既有结构破除施工技术研究[J]. 秦李林,郭连东. 山西建筑. 2015(21)
[9]软土地区既有地铁车站地下结构改造[J]. 张立明,郭一斌,赵超颖,苏烨. 都市快轨交通. 2015(03)
[10]地铁车站暗挖工程（PBA工法）施工技术控制要点[J]. 刘泽胜. 山西建筑. 2015(16)
博士论文
[1]北京地铁七号线达官营站及湾达区间暗挖关键技术研究[D]. 李润军.中国矿业大学（北京） 2014
[2]大都市区多中心视角下轨道交通与新城的协调发展[D]. 李道勇.天津大学 2014
[3]城市地下空间开发利用问题的探索与实践[D]. 王波.中国地质大学（北京） 2013
[4]城市高密度地区地下空间开发策略研究[D]. 万汉斌.天津大学 2013
[5]基于时空视角的轨道交通与城市空间耦合发展研究[D]. 盛来芳.北京交通大学 2012
[6]浅埋暗挖法城市隧道及地下工程施工风险分析与评估[D]. 姚宣德.北京交通大学 2009
硕士论文
[1]北京某地铁车站PBA工法沉降特性研究及方案优化[D]. 孙益朋.中国地质大学(北京) 2018
[2]新建地铁车站与既有站换乘模式及节点施工力学特性研究[D]. 王媛.西南交通大学 2018
[3]地铁车站PBA工法地表沉降预测方法研究[D]. 陈晨.北京建筑大学 2016
[4]既有地铁工程扩建改造技术研究[D]. 李斌.天津大学 2016
[5]PBA工法地铁车站导洞施工方案优化研究[D]. 王文涛.北京交通大学 2015
[6]洞桩法施作地铁车站下穿桥梁影响研究[D]. 任伟明.北京建筑大学 2014
[7]北京新建地铁工程穿越既有线方案及暗挖工法研究[D]. 路开锋.清华大学 2013
[8]大跨高边墙地铁风道洞桩法施工力学机理分析[D]. 庞宇斌.北京交通大学 2012
[9]北京地铁7号线双井站PBA工法施工过程有限元模拟[D]. 吕娉霏.长安大学 2011
[10]采用洞桩法施工的地铁车站导洞开挖所引起的群洞效应影响研究[D]. 丁文娟.北京交通大学 2010
本文编号：3361351
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