土木工程毕业设计（论文）-北京地铁6号线朝阳门站结构与施工降水工程设计.doc

目目 录（总）录（总） 装修效果图 扉页 工作日志 1 工作日志 15 任务书 17 开题报告 19 中文摘要 37 英文摘要 38 正文 39 附件：外文翻译 133 北京交通大学毕业设计（论文）工作日志 I 题目： 北京地铁 6 号线朝阳门站结构与施工降水工程设计 专业： 土木工程 学生姓名： 学号： 06231219 时 间2010 年 3 月 1 日 至 2010 年 3 月 14 日 工作重点 1.查阅与自己毕设相关的资料 2. 进行毕设翻译 （详细记录每两周的工作进度。包括研究内容、研究方法、研究思路、实验 情况、存在现象、难点问题等毕业设计实施过程中的具体内容） 研究内容：浅埋暗挖法施工车站的建筑布局设计，结构设计，以及有关降水 工程的内容，进行毕设翻译。 研究方法：1.图书馆查阅相关的资料； 2.上网检索相关的文献资料； 3.向老师请教相关的问题； 4.及时做好笔记，整理思路。 研究思路：1.了解地铁车站发展的现状，查阅整理国内外地铁修建的实例， 还有降水工程施工等方面的信息，并且对方法进行整理； 2.在整理好方法的同时，对其进行比较分类； 3.选定好自己采用的方法，进一步缩小查阅的范围； 4.系统的研究自己选定的方法。 北京交通大学毕业设计（论文）工作日志 I 存在现象：资料多且杂，要准确选定自己需要的需要花大量的时间进行筛选， 而且在相同的方法问题上，不同的书籍和资料给出的解决方法不 同，需要自己去筛选与自己设计更相近的解答。 难点问题：1.选择结构方案； 2.翻译中的一些专业词汇的翻译。 指导教师意见： 签字： 日期： 备注：此表每两周记录一次，将作为学生毕业设计成绩评价的依据。备注：此表每两周记录一次，将作为学生毕业设计成绩评价的依据。 如填写内容较多，此表可另附页。如填写内容较多，此表可另附页。 北京交通大学毕业设计（论文）工作日志 I 题目： 北京地铁 6 号线朝阳门站结构与施工降水工程设计 专业： 土木工程 学生姓名： 刘仰鹏 学号： 06231219 时 间2010 年 3 月 15 日 至 2010 年 3 月 28 日 工作重点 1.继续查阅与自己毕设相关的资料 2.完善毕设翻译 3.完成开题报告文献综述等内容 （详细记录每两周的工作进度。包括研究内容、研究方法、研究思路、实验 情况、存在现象、难点问题等毕业设计实施过程中的具体内容） 研究内容：撰写开题报告，重点查阅浅埋暗挖法施工车站的建筑布局设计， 结构设计的内容。 研究方法：1.参考开题报告书写模板； 2.将查阅好的文献进行整理，分类； 3.按照要求书写文献综述； 4.及时做好记录。 研究思路：1.参看开题报告模板，按照模板要求整理相对应的内容； 2.选择好相应内容例如发展，国内外研究情况等； 3.书写开题报告； 存在现象：在资料繁多的情况下选择相应的且贴切的资料有一定困难，同时 要在有限的字数内表达清楚自己的内容。因此采用表格的方式进 行整理比较。 难点问题：1.文献材料的书写； 北京交通大学毕业设计（论文）工作日志 I 2.简明扼要的概括内容。 指导教师意见： 签字： 日期： 备注：此表每两周记录一次，将作为学生毕业设计成绩评价的依据。备注：此表每两周记录一次，将作为学生毕业设计成绩评价的依据。 如填写内容较多，此表可另附页。如填写内容较多，此表可另附页。 北京交通大学毕业设计（论文）工作日志 I 题目： 北京地铁 6 号线朝阳门站结构与施工降水工程设计 专业： 土木工程 学生姓名： 刘仰鹏 学号： 06231219 时 间2010 年 3 月 29 日 至 2010 年 4 月 12 日 工作重点 1.进行车站建筑布局的设计 2.绘制车站布局图 3.准备设计效果图 4.书写布局说明书 （详细记录每两周的工作进度。包括研究内容、研究方法、研究思路、实验 情况、存在现象、难点问题等毕业设计实施过程中的具体内容） 设计内容：根据相关的规范和已知的参数设计车站建筑布局，并且完成包括 有车站总平面图，站厅层布置图，站台层布置图，车站纵剖图等 内容。 设计方法：1.根据规范的拟定数据等设计车站布局； 2.合理的利用车站空间，将站内的布局完善； 3.在设计的同时撰写布局设计说明书； 4.搜集装修元素为做效果图做准备。 设计思路：1.先根据已知参数确定车站规模； 2.根据规范列出所要设计的建筑功能； 3.布置布局图； 北京交通大学毕业设计（论文）工作日志 I 4.根据客流量和合理利用空间的原则完善布局图。 存在现象：有时候会碰到布置的效果与所需的功能不符合的情况，最后得综 合考虑车站空间，出入口的位置等因素完善布局。 难点问题：1.车站功能布置； 2.得反复的修改已带到最佳效果。 指导教师意见： 签字： 日期： 备注：此表每两周记录一次，将作为学生毕业设计成绩评价的依据。备注：此表每两周记录一次，将作为学生毕业设计成绩评价的依据。 如填写内容较多，此表可另附页。如填写内容较多，此表可另附页。 北京交通大学毕业设计（论文）工作日志 I 题目： 北京地铁 6 号线朝阳门站结构与施工降水工程设计 专业： 土木工程 学生姓名： 刘仰鹏 学号： 06231219 时 间2010 年 4 月 13 日 至 2010 年 4 月 27 日 工作重点 1.绘制装修效果图 2.根据已知的附件参数，计算地质水文条件 3.绘制地质图 4.学习有限元软件，为结构计算做准备工作 （详细记录每两周的工作进度。包括研究内容、研究方法、研究思路、实验 情况、存在现象、难点问题等毕业设计实施过程中的具体内容） 设计内容：用搜集的效果元素和自己的设计理念相结合完成车站装修效果图， 根据已知参数计算地质水文条件，并且绘制地质图。 研究内容：学习有限元软件：ANSYS 设计方法：1.根据自己的设计理念搜集相关的效果图元素； 2.利用空间的既定尺寸用进行效果图绘制； 3.计算地质水文条件，按照纵向地质的变化绘制地质图； 设计思路：1.了解朝阳门站的背景历史，将历史文化融入装修效果中； 2.根据拟定的结构尺寸绘制效果图； 存在现象：ANSYS 软件有一定的难度，通过做一些相关的例题来熟悉软件的 操作过程。 北京交通大学毕业设计（论文）工作日志 I 难点问题：1.效果图绘制； 2.水文地质图绘制。 指导教师意见： 签字： 日期： 备注：此表每两周记录一次，将作为学生毕业设计成绩评价的依据。备注：此表每两周记录一次，将作为学生毕业设计成绩评价的依据。 如填写内容较多，此表可另附页。如填写内容较多，此表可另附页。 北京交通大学毕业设计（论文）工作日志 I 题目： 北京地铁 6 号线朝阳门站结构与施工降水工程设计 专业： 土木工程 学生姓名： 刘仰鹏 学号： 06231219 时 间2010 年 4 月 28 日 至 2010 年 5 月 12 日 工作重点 1.用有限元软件建模 2.内力的计算与反复校核 3.写计算书并且进行配筋计算 （详细记录每两周的工作进度。包括研究内容、研究方法、研究思路、实验 情况、存在现象、难点问题等毕业设计实施过程中的具体内容） 设计内容： 建模，包括车站断面、顶梁、中梁、纵梁模型；内力计算，建模 后加荷载输出内力图与数据；根据内力和拟定的尺寸进行配筋计 算。 设计方法：1.利用 ANSYS 有限元分析软件建立模型； 2.进行荷载计算，并且组合后输入荷载； 3.输出内力结果； 4.根据内力进行配筋计算。 设计思路：1.先根据已拟定的车站尺寸建模； 2.根据内力结构配筋； 3.书写计算书；。 北京交通大学毕业设计（论文）工作日志 I 难点问题：1. 遇到弹簧单元的建立与根据变形图进行单元杀死上碰到的操作 问题； 2.当结果出现偏差后进行校核检查荷载输入。 3.配筋不符合时进行重新设计。 指导教师意见： 签字： 日期： 备注：此表每两周记录一次，将作为学生毕业设计成绩评价的依据。备注：此表每两周记录一次，将作为学生毕业设计成绩评价的依据。 如填写内容较多，此表可另附页。如填写内容较多，此表可另附页。 北京交通大学毕业设计（论文）工作日志 I 题目： 北京地铁 6 号线朝阳门站结构与施工降水工程设计 专业： 土木工程 学生姓名： 刘仰鹏 学号： 06231219 时 间2010 年 5 月 13 日 至 2010 年 5 月 27 日 工作重点 1.配筋图的绘制 2.降水工程设计 3.绘制降水井结构图 （详细记录每两周的工作进度。包括研究内容、研究方法、研究思路、实验 情况、存在现象、难点问题等毕业设计实施过程中的具体内容） 设计内容：根据规范和配筋结构进行配筋图的绘制。设计降水工程，车站降 水量和降水井结构进行计算，降水井布置，降水施工技术要求， 降水工程辅助补救措施，以及降水工程环境保护等。 设计方法：1.根据规范和原则来设计降水井结构； 2.按照参看的资料来设计降水工程保护等内容； 设计思路：1.先进行降水量的计算； 2.根据布局设计单井的结构和排水量； 3.通过单井的排水与总排水量井行排水量的验算。 存在问题：1.车站规模大，故而井的数目较多，需要进行类似于归并的设计， 将相同的井进行统一设计。 北京交通大学毕业设计（论文）工作日志 I 2.降水井的结构绘图的编号问题等需要注意。 指导教师意见： 签字： 日期： 备注：此表每两周记录一次，将作为学生毕业设计成绩评价的依据。备注：此表每两周记录一次，将作为学生毕业设计成绩评价的依据。 如填写内容较多，此表可另附页。如填写内容较多，此表可另附页。 北京交通大学毕业设计（论文）工作日志 I 题目： 北京地铁 6 号线朝阳门站结构与施工降水工程设计 专业： 土木工程 学生姓名： 刘仰鹏 学号： 06231219 时 间2010 年 5 月 28 日 至 2010 年 6 月 6 日 工作重点 1.进行论文整体的书写 2.图纸的修改 （详细记录每两周的工作进度。包括研究内容、研究方法、研究思路、实验 情况、存在现象、难点问题等毕业设计实施过程中的具体内容） 设计内容：正文的书写，格式的调整，目录的编排；图纸的检查与完善修改。 设计方法：1.用 WORD 进行文档编辑； 2.将先前的计算书等进行整合编写； 3.书写中英文摘要； 4.与查到的标准图进行对比修改。 存在现象：因为内容为分步骤书写的，需要进行格式的统一调整，与整体的 编排，需要花一定的时间进行详细修改。 难点问题：1.标题等级的统一； 2.图纸的规范性； 北京交通大学毕业设计（论文）工作日志 I 3.论文的排版； 4.装订的目录调整。 指导教师意见： 签字： 日期： 备注：此表每两周记录一次，将作为学生毕业设计成绩评价的依据。备注：此表每两周记录一次，将作为学生毕业设计成绩评价的依据。 如填写内容较多，此表可另附页。如填写内容较多，此表可另附页。 北京交通大学毕业设计（论文）工作日志 II 15 题目： 北京地铁 6 号线朝阳门站结构与施工降水工程设计 专业： 土木工程 学生姓名： 刘仰鹏 学号： 06231219 责任指导教师： 贺少辉 指导组组长意见： （重点考察学生的工作日志是否完整，内容是否翔实；责任指导教师的 指导工作是否到位等项目，明确是否同意学生参加毕业设计答辩。 ） 是否同意参加答辩： 签字： 日期： 备注：学生毕业设计答辩前，土木工程专业（含铁道工程方向）至少需填报备注：学生毕业设计答辩前，土木工程专业（含铁道工程方向）至少需填报 7 7 份工作日志，环境工程专业学生至少需填报份工作日志，环境工程专业学生至少需填报 8 8 份工作日志，否则不能参加份工作日志，否则不能参加 答辩答辩 北京交通大学毕业设计（论文）工作日志 II 16 北京交通大学毕业设计（论文）任务书 17 题 目： 北京地铁 6 号线朝阳门站结构与施工降水工程设计 适合专业：土木工程 指导教师（签名）： 提交日期： 年 月 日 学院： 土建学院 专业： 土木工程 学生姓名： 刘仰鹏 学号：06231219 毕业设计（论文）基本内容和要求： 设计要求设计要求 设计图纸符合制图标准要求，图纸质量达到设计院的正式图纸的质 量要求。论文要求详细论述计算过程，且计算正确。 需完成的设计工作需完成的设计工作 包括两大块设计内容： 1、朝阳门站暗挖法结构设计。 2、车站施工过程的降水工程设计。 毕业设计（论文）重点研究的问题： 1、车站暗挖法结构计算。 2、施工过程的降水工程设计及计算。 北京交通大学毕业设计（论文）任务书 18 毕业设计（论文）应完成的工作： 需提交的设计成果需提交的设计成果 结构设计需提交的设计图纸： 1）车站总平面布置图； 2）站厅层平面图； 3）站台层平面图； 4）车站横剖面图； 5）车站纵断面图。 施工降水设计需提交的设计图纸 1）车站主体地质剖面图； 2）车站降水井平面布置图； 3）降水井结构图。 毕业论文：要求详细论述计算过程，且计算正确。 参考资料推荐： 地铁设计规范 GB50157-2003 贺少辉主编， 地下工程 施仲衡，张弥主编， 地下铁道设计与施工 其他要说明的问题： 设计所依据的基础资料：设计所依据的基础资料： 详见指导教师以附件形式提供地质资料和车站所处的环境资料。 北京交通大学毕业设计（论文）开题报告 19 题 目： 北京地铁 6 号线朝阳门站结构与施工降水工程设计 学院： 土建学院 专业： 土木工程 学生姓名： 刘仰鹏 学号： 06231219 文献综述： 1 引言引言 经济的发展，人口的增加，使城市的运行与发展受到土地与环境 日益增多的制约。城市必须立体化，地下空间作为资源必须开发。地 下工程大发展已逐步世界土木界的主流，地铁的建设是其重要组成部 分。在城市地铁建设中，明挖法严重干扰交通，破坏环境，大量建筑 物与管线的拆迁已不可能。即使拆迁，昂贵的拆迁费用也难以承受。 虽然盾构法解决了这些难题，但其灵活性差，特别是昂贵的盾构机械， 会大大提高工程造价。 浅埋暗挖法是一种在离地表很近的地下进行各种类型地下洞室暗 挖施工的方法。在明挖法、盾构法不适应的条件下，如北京长安街下 的地铁修建工程，浅埋暗挖法显示了巨大的优越性。浅埋暗挖法作为 建设部命名的国家级工法，不仅在地铁修建中显示了它的优越性，为 国家取得重大经济、社会效益，它在地下停车场、地下街道、地下商 业街及市政地下管网的建设中注入了前所未有的活力，为现代城市地 下空间的开发作出了贡献。 由于地铁隧道及车站埋深大，线路长，部分地段穿越城市复杂地 区，因此车站结构的选择对施工的成功和今后的运营有很大影响，同 时降水施工是地铁及地铁站明、暗挖施工的一项极为重要的技术保障 措施。与其他工民建工程的基坑降水相比地铁工程降水有降水范围大、 深度大、时间长、施工难度大、技术要求高、对地下水环境的影响大 等特点。地铁车站施工中，降水工程既是必不可少的环节，也是重要 的基本保障。同时不同地域城市的地铁工程采用的降水方案有着很大 的差别，甚至截然不同。有时，由于地铁结构的施工方法不同，也会 造成降水方案的差异。采用何种降水方案，应认真进行经济和技术论 证，本文重点介绍了管井降水法。 2 地铁车站结构设计地铁车站结构设计 (1) 地铁车站的结构形式的分类地铁车站的结构形式的分类 北京交通大学毕业设计（论文）开题报告 33 1) 车站的施工方法不同，结构型式也不同，明盖挖施工为矩形框 架结构，暗挖施工多为拱形结构(或连拱或单拱分离)。车站不同的部 位和功能区采取的施工方法不同，就产生了不同的车站建筑结构型式， 形成了不同的建筑布局。根据国内已有的明、暗挖地铁车站的工程实 例，其类型可划分为： 两端明挖(双层或三层)中间局部暗挖(单层)型式 这种车站型式一般是车站需横穿重要道路，道路交通繁忙不能断 道或没有交通疏解条件，或者是道路下有重要构筑物不能迁改，因此， 车站中部采用单层暗挖的型式；而车站两端具备明挖施工的条件，因 此车站两端采用双层或三层框架结构型式布置集散厅和设备管理用房。 车站的整个布局呈“端进式” ，由于两端站厅不连通为分离式，在管 理和使用上较标准双层布置型式稍有不便，但满足车站的基本使用要 求。 两端局部盖挖(双层或三层)中间暗挖(单层或双层)型式 这种车站一般是位于交通繁忙的城市主干道下，若采用全暗挖施 工工期长施工难度大，特别是车站两端风道进车站施工结构复杂、工 序转换多、施工难度更大；若采用全盖挖施工对交通影响大，交管部 门不同意。因此，车站采用两端局部盖挖(双层或三层)中间暗挖(单 层或双层)的型式，既尽量减少了对交通的影响，又降低了工程风险 和造价。 左(右)线明、盖挖(双层或三层)，右(左)线暗挖(单洞)型式； 受地面交通或建筑物(立交桥等)的影响，车站不能全宽范围内明、 盖挖，而采用全暗挖施工难度大、造价高，就可选择半宽单线明、盖 挖，另一条线采用暗挖单洞站台隧道的型式。这种型式的车站在很多 车站的方案比选时都作为比较方案，作为推荐方案实施的较少，原因 是这种型式虽然能满足车站基本功能需要，但它在管理使用上不太方 便，设备布置上有一定难度。 左、右线暗挖(双洞单层)，集散厅和设备、管理用房明挖型式； 车站位于交通繁忙的较窄的道路下，车站主体须采用暗挖施工， 而道路两侧具备局部明挖的条件，这样可把集散厅和设备管理用房放 在明挖地块内，因此，就形成了左、右线暗挖(双洞单层)，集散厅和 设备、管理用房在站外明挖并和暗挖主体以通道相连的型式。这种型 北京交通大学毕业设计（论文）开题报告 34 式和前一种型式一样能满足车站基本功能需要，但在管理使用上不太 方便，设备布置上有一定难度，比常规布置需要有一定的突破。 中部明挖(双层或多层)，两端或一端局部暗挖(单层)型式。 车站基本上为明、盖挖施工的标准两层或三层布置，而一端或两 端局部伸入路道或建、构筑物下不能明挖只能暗挖，暗挖段一般宜采 用双洞分离式的站台隧道型式。这种型式俗称为“穿裤衩式” 。 (2) 地铁车站的结构设计原则地铁车站的结构设计原则 结构设计应结合结构类型、使用功能、荷载特征、施工工艺等条 件进行。根据车站结构的类型和施工方法，应分别按照有关的设计规 范对施工阶段和使用阶段进行承载能力极限状态计算和正常使用极限 状态验算，必要时还应进行刚度和稳定性计算。当计及地震或其它偶 然荷载作用时可不验算结构的裂缝宽度。对钢筋混凝土结构，按荷载 的短期效应组合并考虑长期效应组合的影响求得的最大裂缝宽度迎水 面应0.2mm，背水面应0.3mm。车站结构重要性系数 1.1。车站结 构抗震设防烈度为度，并采用相应的抗震构造措施。深基坑支护结 构及其构件应满足强度、稳定性和变形控制的要求。 (3)(3) 浅埋地铁车站结构的主要荷载浅埋地铁车站结构的主要荷载 1)竖向荷载 浅埋隧道由于埋深小、覆盖层薄，受地表因素影响很大，所以在 荷载计算方面与深埋隧道有很大的差别。隧道上覆的松动土体会形成 土压力荷载，作用在隧道结构上。当上覆土体比较薄时，为安全考虑， 取隧道上覆全部土柱重量作为垂直土压力荷载；当上覆层厚度超过塌 落拱高度而没有达到深埋隧道范围时，要考虑周围土体对松动土体的 约束阻力作用，否则会算得过大的压力值。由于浅埋地下工程埋深很 小，并且上覆土塑性区开展达到地表，因此受地面荷载影响很大。地 面荷载在向下传递的过程中会受土层的阻力扩散作用。当地下工程上 覆层厚度较小时，为安全考虑，可以将地面荷载直接作用到结构上； 当上覆层厚度较大但没有达到深埋地下工程范围时，要结合周围土体 对松动土体的约束阻力作用共同考虑，计算地下工程结构受到的真实 作用荷载。 2)侧向荷载 地下工程的侧向荷载包括侧向土压力和土层的弹性抗力。侧压力 因数的选取对工程设计具有重要的意义。一般在车站基坑开挖与回筑 北京交通大学毕业设计（论文）开题报告 35 阶段迎土面采用主动土压力，使用阶段则按静止土压力计算。影响值 的主要因素有土层性质、支护结构位移和软土的流变性等。不同的土 层有不同的静止侧压力因数值。然而在工程实践中，发现土压力的实 测值与根据现有的各种理论和经验方法计算出的土压力值存在着很大 的差别，在软土地区尤为明显。并且侧压力因数由于受各种因素影响 容易发生变化。在地下建筑周围进行开挖或建设新建(构)筑物会对原 有地应力产生影响，其直接效用就是土层的侧压力因数发生变化。而 在地下工程设计计算中一般仅考虑某一固定的侧压力因数和弹性抗力 系数，因此应该探讨侧向荷载变化对地下结构的影响。 3)水压力荷载 现行设计中一般仅考虑某一固定水位的作用，把地下水压力作为 恒载考虑。然而城市中地下水位因各种因素影响会发生变化，直接改 变了地下水压力的大小，而水压力折减因数也直接影响地下水压力值。 水压力折减因数受水文地质条件、渗透条件、衬砌条件等因素影响， 容易发生变化，导致水压力荷载发生变化。因此，把水压力荷载作为 恒载考虑不合适，要考虑其变化性。 3 地铁车站施工常用的施工方法地铁车站施工常用的施工方法 (1) 地铁车站施工常用的几种工法及比较地铁车站施工常用的几种工法及比较 地铁车站施工方法有很多种，目前国内常用的主要有明挖法、盖 挖法、暗挖法、盾构法和混合法等 5 种。其优、缺点比较见表 13。 表 1 地铁车站主要施工工法一览表 施工工法施工工法适用条件适用条件优点优点缺点缺点 明挖法明挖法 适合多种不同类别的地 质条件，周边环境具备 明挖施工条件 工艺简单技术成熟、施工安 全质量易保证、便于大型机 械化施工长时间中断 地面交通，对周 围环境影响大 盖挖法盖挖法 在路面交通不能长期中 断的道路下修建地铁车 站时，则可采用盖挖法 占用场地时间短，对地面干 扰小，安全 施工工序复杂， 交叉作业，施 工条件差 浅埋浅埋暗挖暗挖 法法 在城市中心地区，由于 地面交通不允许中断， 地面建筑物众多，或者 管线错综复杂，不易改 移，不宜采用明挖和盖 避免大量拆改移工作，该法 工艺简单、灵活，无需大型 设备，在变截面地段尤为 适宜，施工对道路交通基本 无干扰 施工风险大、机 械化程度低 北京交通大学毕业设计（论文）开题报告 36 挖法施工的地铁车站 盾构法盾构法 盾构法对所有地层都能 适应，并且地层越差越 能，显示盾构法的优越 性，在过江、过河、过 群房施工中盾构法也比 浅埋暗挖法具有优越性 不受地面交通、河道、航运、 潮汐、季节、气候等条件的 影响，能较合理地保证隧道 安全施工。施工可实行自动 化、智能化和施工远程控制 信息化，掘进速度较快，施 工劳动强度较低 盾构机械造价较 昂贵，施工工艺、 系统工程较复杂； 在饱和含水的松 软地层中施工， 地表沉陷风险较 大 (2) 地铁车站施工工法及结构形式的选择方法地铁车站施工工法及结构形式的选择方法3 地铁车站大多位于城市中心区，因此，地铁车站施工方法及结构 型式的选择，主要根据以下几个方面综合比选确定： 1) 车站功能，车站功能主要从车站使用效果和运营条件两方面 来体现，而车站使用的效果又体现在客流组织及集散能力、设备用房 布置、运营管理和地下空间利用等综合功能方面； 2) 施工难度，主要从工程本身的施工难度、施工前期准备工作实 施的难易程度、工期及施工安全等方面来评价，具体体现在施工技术 的成熟性、地面沉降的控制、建构物拆迁、管线迁改移及保护等方面； 3) 施工对环境的影响，施工对环境的影响着重体现在对城市交通 的影响、对城市居民生活的影响、对商业经营活动的影响以及对环境 的污染等方面。 4 浅埋暗挖法浅埋暗挖法 (1) 浅埋暗挖法的由来浅埋暗挖法的由来 新奥法(New Austrian Tunnelling MethodNATM)是 60 年代奥地 利专家 L.V.Rabcewiz 总结前人在隧道工程中累积的经验后所提出来的 一套隧道设计、施工新技术，它的核心是利用围岩支护隧道使围岩本 身形成支承环。中国工程师在新奥法的基础上，结合中国国情，创立 了浅埋暗挖法，它的特点是沿用新奥法原理分析体系，建立量测信息 反馈设计和施工，同时采取超前支护和改良地层、注浆加固等配套技 术来完成隧道的设计与施工。1 (2) 浅埋暗挖法的基本原理浅埋暗挖法的基本原理 浅埋暗挖方法是在第四纪软弱地层中修建隧道的方法，其基本原 北京交通大学毕业设计（论文）开题报告 37 理是通过对地层的适当加固和处理，合理调动围岩的自承能力，采用 短进尺开挖，及时施作初期支护结构并封闭成环，使围岩和初期支护 结构形成联合支护体系以共同承担施工阶段荷载，在变形基本稳定以 后施作二次模筑衬砌，完成隧道建设。初期支护承担全部基本设计荷 载，二次衬砌作为安全储备，由初期支护和二次衬砌共同承担特殊荷 载。这种先柔后刚的复合式新型支护结构体系较好地克服了隧道工程 中的不可预知性。由于地层条件以及周围环境的复杂多变，应用浅埋 暗挖法施作隧道必须对地层、支护材料、周围建构筑物进行施工过程 的监测，根据监测信息及时修正设计和施工方法，以确保施工的安全。 4 浅埋暗挖设计理论是建立在岩石的三向刚性压缩试验特性和岩石 的二向压缩应力应变特性以及莫尔理论基础上的，并考虑到隧道掘进 时的空间效应和时间效应所提出的新理论。这一理论集中在支护结构 种类、支护结构构筑时机、围岩压力、围岩变位这四者的关系上，贯 穿在不断变更的设计施工过程中；这一理论提出了与传统方法完全不 同的新概念和新观点，它指导着喷锚支护的设计与施工，指导着构筑 隧道的全过程。3 (3) 浅埋暗挖法的施工原则浅埋暗挖法的施工原则 1) 根据地层情况、地面建筑物特点及机械配备情况，选择对地层 扰动小、经济、快速的开挖方法。若断面大或地层较差；可采用经济 合理的辅助工法和相应的分部正台阶开挖法；若断面小或地层较好， 可用全断面开挖法。 2) 应重视辅助工法的选择，当地层较差、开挖面不能自稳时，采 取辅助施工措施后，仍应优先采用大断面开挖法。 3) 应选择能适应不同地层和不同断面的开挖、通风、喷锚、装运、 防水、二衬作业的配套机具，为快速施工创造条件，设备投入量一般 不少于工程造价的 10%。 4) 施工过程的监控量测与反馈非常重要，必须作为重要的工序。 5) 工序安排要突出及时性，地层差时，应严格执行十八字方针。 6) 提高职工素质，组织综合工班进行作业，以提高质量和速度。 7) 应加强通风，洞内外都要处理好施工、人员、环境三者的关系。 北京交通大学毕业设计（论文）开题报告 36 8) 应采用网络技术进行工序时间调整，进行进度、安全、机械、 监测、质量、材料、环境管理。5 (4) 浅埋暗挖法的工法浅埋暗挖法的工法 采用浅埋暗挖法修建地铁车站，其基本作业程序包括地层预支护 和预加固、土方开挖、初期支护及二次初砌、监控量测指导施工组织 设计等，这些与区间隧道的施工大体类似，但是车站的结构断面形式 比区间隧道复杂，断面尺寸比区间隧道大，埋深更浅，地表沉降控制 相对更严。地铁车站暗挖工法主要有以下几种，浅埋暗挖法施工方式 的适用条件及特点参见表 211。 表 2 浅埋暗挖法施工方式的适用条件及特点 施工方式施工方式适用条件适用条件特点特点 台阶法适用于较好地层的中小型断面 施工方便，速度较快，可增设 临时仰拱和锁脚锚杆 中隔墙法 CD） 适用于软弱地层的中小型断面 施工方便，速度较快，对控制 地面沉降有利 交叉中隔壁法 （CRD） 适用于软弱地层且地面控制严格的 中型断面 施工复杂，速度慢，有利于控 制地面沉降，但成本较高 大管棚法 适用于软弱地层的中小型断面尤其 是短隧道，如穿越地铁、公路 实用性强，结构形式简单，有 利于控制沉降，但技术要求高 双侧壁导洞法 （眼镜工法） 适用于软弱地层的大中型断面，尤 其是地面沉降控制严格的大中型断 面 施工复杂，速度慢，有利于控 制地面沉降，但成本高 浅埋暗挖法多用于第四纪软弱地层。开挖方式有正台阶法、单侧 壁导洞法、中隔墙法(也称 CD 法和 CRD 法)、双侧壁导洞法(眼镜工法) 等。 对比表 2 中各种施工方式的特点可以发现，如果我们单从工程造 价和施工速度来考虑，施工方式的选择顺序为：正台阶台阶设临 时仰拱CD 工法CRD 工法眼镜工法；但是仅从施工安全角 度来考虑，上述的顺序刚好相反。可见，在工程实际中，工程造价、 施工速度与施工安全之间有着一定的矛盾与制约。 施工方式的选择应根据工程性质、规模、地层条件、周边环境条 件、施工设备、工期要求等要素，经技术、经济比较后确定。应选用 北京交通大学毕业设计（论文）开题报告 36 安全、适用，技术上可行，经济上合理的施工方式。6 (5) 浅埋暗挖法的发展改进方向浅埋暗挖法的发展改进方向 1)拓宽浅埋暗挖法的应用范围 目前浅埋暗挖法已经推广到广州、深圳、北京、杭州等地特殊的 流沙、淤泥、含水砂层、流塑、半流塑地层；埋深缩小到 0. 8m；暗 挖施工的车站跨度达 26m；穿越密集民房。随着建设项目的增多，还 需进一步研究新的辅助工法和施工工艺，以适应各种地层条件、埋深、 跨度等方面的要求。 2)以信息化设计法补充和丰富传统的经验类比设计法 根据地表建筑物条件，选择合理的沉降值和结构刚度，并通过监 控量测资料，及时调整、优化支护参数。对于地面无建筑物、地下无 管线、对地面沉降要求不高时，可采用刚度较小的支护结构，以发挥 围岩的自承能力；对于地面沉降要求比较严格的区段，应采用刚度 较大、先柔后刚的网构钢拱架支护结构，以防止围岩过度变形。 3)选择适宜的辅助施工措施 常用的有：环形开挖留核心土；喷混凝土封闭开挖工作面；超前 锚杆或超前小导管支护；超前小导管周边注浆支护；设置上半断面临 时仰拱；深孔注浆加固地层；长管棚超前支护；特殊地层冻结法；水 平旋喷超前支护；地面锚杆或高压旋喷加固地层；降低洞内、洞外地 下水位；洞内超前降排水。 4)富水地层的结构防水 目前的设计思路是：第一道防水线是初支和二衬之间铺设全包防 水板；第二道防水线是二衬防水混凝土。实践证明在无水或少水地层 是有效的，在富水地层失败。改进措施：第一，加强初期支护的防水 能力，提倡喷射防水混凝土，也可在初支与围岩之间进行填充注浆,把 地下水拒之初支之外；第二，在初支表面布设一定数量的引水盲管， 将少量初支渗漏水引排出去，防水板铺设到墙脚配合二衬防水混凝土 防水，仰拱不铺设防水层，对进入初支结构和二衬之间的渗漏水应遵 照以排为主的原则处理。5 (6) 浅埋暗挖法施工建设的地铁车站结构形式及国内外实例浅埋暗挖法施工建设的地铁车站结构形式及国内外实例7 采用浅埋暗挖法施工的地铁车站，主要有单拱、双连拱、三连拱、 分离式等多种形式，由于其跨度、高度、埋深各不相同，造成施工方 北京交通大学毕业设计（论文）开题报告 36 法、支护手段也不相。 1) 三拱两柱式双层车站 在第四纪地层中采用很多。如北京地铁的西单站、天安门西站、 东单站、王府井站、动物园站等。 2) 三拱两柱单层车站 如日本的北习志野台地铁车站，采用中隔壁法开挖中洞，台阶法 开挖侧洞。北京地铁 4 号线的石榴庄路站、菜市口站、双榆树站局部 也采用了三跨连拱结构。 3) 双拱单柱式车站 双拱单柱单层式车站在国外应用较多，如法国巴黎地铁站、美国 纽约地铁站。大多数车站埋置于软岩或松散土层中，一般先进行降水， 后采取中洞法或侧洞法施工。如德国埃森地铁站、英国奥顿广场地铁 站采用中洞法施工。柏林广场地铁站采用侧洞法施工。两种方法拱圈 节点处的防水处理等相当困难。国内广州地铁林和西路站北京地铁成 府路站采用了双拱单柱单层结构。采用双拱单柱双层结构在国外也很 普遍，如美国的华盛顿地铁托登斯堡站，采用柱洞法施工。国内深圳 地铁天虹站为双拱单柱双层结构。 4) 单跨单层车站 如德国的波鸿地铁洛赫林站，采用眼镜法建成；英法海峡隧道英 国一侧的渡线隧道也采用眼镜法施工。日本横滨地铁三泽下街站，采 用双眼镜法分部开挖施工。北京地铁知春路站，采用右线明挖双层框 架结构，左线暗挖单洞结构。 5) 单拱双柱或单柱式车站 该类型车站的结构跨度多在 20-25m 左右，如北京北京地铁蒲黄 榆站、崇文门站、张自忠路站、太阳宫站。多采用中洞、侧洞法施工， 与三拱两柱车站的开挖跨度接近、施工方法类似，但克服了连拱结构 防水效果较差的问题，对地层变形的影响要好于连拱结构。 6) 分离式车站 我国已建成的分离式车站有广州地铁越秀公园站，采用两端明挖 三层，中部暗挖单层三条隧洞，通过两条横通道连接而成。小北站采 用了主体暗挖分离双洞单层结构。广州地铁的番禺广场站、火车站站、 北京交通大学毕业设计（论文）开题报告 36 江南新村站均采用了明挖三层、暗挖双洞分离式车站形式。广州地铁 5 号线有 7座车站设计为分离式车站。北京地铁 10 号线由于受到既有 桥梁桩基限制，八达岭高速站、国贸站、呼家楼站、工体北路站、光 华北路站、都采用了分离式暗挖结构形式。 5 地铁车站施工过程中的降水技术地铁车站施工过程中的降水技术 (1) 施工降水的作用施工降水的作用 1)防止基坑和隧道侧壁、基底和撑子面渗水，保持隧道开挖无水 作业，便于施工。 2) 消除地下水渗透压力的影响，防止地层颗粒流失，保证隧道围 岩的稳定性。 3) 减少土体含水量，提高土体物理力学性能指标。对放坡开挖而 言可以提高边坡稳定性；对于支护开挖可增加被动区土抗力，减少主 动区土体侧压力，从而提高支护体系的稳定性，减少支护体系的变形； 对于浅埋暗挖施工，可提高隧道拱顶和撑子面的稳定性。 4) 减少土中孔隙水压力，增加土中有效应力，提高土体固结程度， 增加隧道围岩抗剪强度，防止塌方发生。 5) 降低基底下部承压水水头，减小承压水对基底土层的顶托力， 防止基坑和隧道底板突涌10。 (2)施工降水方案的制定原则施工降水方案的制定原则 1) 降水方案的制定应符合相关规定、招标文件和地铁结构设计要 求。如降水可能影响到市政设施，还应符合相关市政管理部门的具体 要求。 2) 应根据水文地质条件和土建施工工法制定降水方案，并慎重分 析降水对周边环境的影响，必要时采取应对措施，以消除影响。 3) 降水方案进行经济、技术论证，以符合土建结构施工对安全、 质量、进度的要求，做到经济合理。 4) 降水方案应充分考虑区域上已完工地下工程和可能造成大量补 给的地表水体的影响作用10。 (3) 施工降水方法的选择施工降水方法的选择 北京交通大学毕业设计（论文）开题报告 36 降水方法选择时需要综合考虑工程场地水文地质条件、现场施工 对周边环境影响等因素，并且结合当地降水施工的经验进行，无经验 时可参考建筑与市政降水工程技术规范 （JGJ/T11198）选择降水 方法（见表 3） 。 表 3 降水方法及适用范围 降水技术方法降水技术方法适合地层渗透系数/m/d降水深度/m 明排井明排井黏性土、砂土0.52 轻型井点轻型井点黏性土、粉质黏土0.120.0 单级6，多级 20 喷射井点喷射井点砂土0.120.020 电渗井点电渗井点黏性土5 大口井大口井砂土、碎石土1.0200.020 辐射井辐射井黏性土、砂土、砾砂0.120.020 潜埋井潜埋井黏性土、砂土、砾砂0.120.02 一般来说，针对山前冲积扇、冲击平原和基岩地区地铁施工降水， 可以采用以管井为主的降水方法。对于穿过建、构筑物的地段，可以 考虑采用辐射井方法降水。对于滨海、滨江等含水层颗粒细的地区， 可以考虑在止水帷幕内采用真空方法降水，减压井一般都采用管井形 式10。 (4) 管井降水管井降水 1)降水管井的布置要求 对于长宽比不大的地铁车站和施工竖井，宜采取环形封闭式布置； 对于长宽比很大的地铁隧道，应在隧道两侧布置双排井，隧道两端应 延长布置降水井，外延长度宜为基坑宽度的 2 倍；降水管井一般布置 在基坑或隧道的外侧，距基坑外缘不小于 2m，以防遭受隧道开挖背 后填充注浆破坏。当降深要求很大，中间部位的水位降深难以满足要 求时，也可在基坑内部布置降水管井，但井管强度要高一些，通常可 采用钢管，以防基坑开挖时被破坏；基坑或隧道邻近地下水补给边界 时，应在地下水补给方向一侧适当加密降水井；将水管井的井位，可 根据场地地下管线的实际情况适当调整，当井位移动较大时，应验算 不利点的水位降深值。 北京交通大学毕业设计（论文）开题报告 36 2) 井身结构 降水管井的井深，应根据降水或降压目的层位置、干扰计算得 出的设计动水位深度、井损大小、滤水管工作部分长度及沉淀管的长 度确定。 供水管井井井径设计包括井深各段井径设计，及开口井径、按 泵段井径、变径段井径、开采段井径及终孔径的设计。降水管井一般 都不太深，大多一径到底。 3) 井管配置 井管是井壁管和滤水管的总称。井壁管是支撑和封闭井壁的无孔 管，俗称“死管” ，降压井的降压目的层以上部位或降水管井水位以 上部分一般下入井壁管，井底部的沉淀管通常也是井壁管；过滤管通 常也称滤水管，起护壁、挡砂和过滤作用，一般下入与含水层对应的 位置。 降水管井是临时抽水构筑物，井又比较浅，对井管的要求相对于 供水管井来说可低一些，管材选用范围也较宽，选用井管应符合下列 要求： 井管应具有足够的抗压、抗拉、抗弯强度，以保证井管能够承 受井壁地层和滤料的侧向压力及井管的全部重量； 井管应无缺损、裂缝、弯曲等缺陷，两端面与管轴线垂直，保 证井管连接后垂直； 井管材质应无毒，对地下水质不构成污染； 井管内径应满足下入抽水设备的要求； 滤水管应有较大的孔隙率，以尽可能增加降水管井的出水量。 (4) 施工降水引起的环境问题和相关对策施工降水引起的环境问题和相关对策 地铁工程降水对环境的影响体现在如下两个方面： 1) 降水影响范围内会引发一定量的地面沉降，对周围建、构筑物 的正常使用构成威胁； 2) 地铁工程降水历时较长，抽水强度较大，会影响地下水环境， 特别对一定时期的地下水均衡有影响。 北京交通大学毕业设计（论文）开题报告 36 这是地铁工程降水必须面对并且要解决的问题。相应对策如下： 1) 对地铁沿线重要建、构筑物进行安全评估，必要时预先进行加 固处理； 2) 在邻近建、构筑物一侧施做止水帷幕或采取回灌措施，以控制 建、构筑物地基土的地下水不受降水影响； 3) 对抽排的地下水采取回灌措施或加以利用，以减少地下水资源 浪费； 4) 制定合理的降水方案和土建施工方案，尽可能缩短降水时间10。 5 结论结论 本文介绍了地铁车站施工常用的施工工法及几种功法的对比、选 用方法，总结归纳了暗挖法的发展、基本原理、施工原则、工法、发 展方向及其施工建设的地铁车站结构形式及国内外实例，地铁车站结 构类型、设计原则、所考虑的荷载，阐述了施工降水的作用、方案制 订原则、方法的选择、几种施工降水技术重点介绍了管井降水及施工 降水引起的环境问题和相关对策等内容。 城市轨道交通是一座城市融入国家大都市现代化交通的显著标志。 它不仅是一个国家的国力和科技水平实力的展现，更是解决大都市交 通紧张状况最理想的交通方式。目前，西方发达国家拥有百万人口以 上的大都市，大都靠修建地铁来缓解和改善交通紧张状况。我国城市 地铁建设方兴未艾，北京、上海、广州等中心城市已形成城市轨道交 通网络，其对城市整体发展的提升作用日益显现。 在繁华城区街道修建地下隧道，过去通常采用明挖法和盖挖法， 但其施工占地多，交通干扰大，地下管线拆迁量大，很容易造成环境 污染；而浅埋暗挖法则克服了上述缺点，可保证地面交通通畅和地下 管线的正常使用。尽管盾构法凭借其自动化、智能化、施工劳动强度 低、掘进速度较快，占领了一定的市场，但其昂贵的成本促使它不能 成为当下中国地铁建设的主流。浅埋暗挖法与明挖法(盖挖法)相比， 具有拆迁占地少、不扰民、不干扰交通、节省大量拆迁投资等优点； 与盾构法相比，它具有简单易行，不需太多专用设备，灵活方便，适 用不同地层、不同跨度、多种断面形式，可以多使用劳力，解决就业。 13 北京交通大学毕业设计（论文）开题报告 36 我国暗挖车站规模和复杂程度是世界少有的，虽然已具规模，但 是该施工技术还有待完善，尤其是在车站结构等方面的发展。与此同 时，作为暗挖法左膀右臂的辅助技术施工降水技术也将随之得到的 发展。而采用何种降水方案，应认真进行经济和技术论证，保证地铁 的施