北京地铁6号线东大桥站结构设计毕业论文.doc

北京地铁6号线东大桥站结构设计毕业论文一毕业设计（论文）基本内容和要求：基本内容：1、车站站位选择；2、车站总平面布置（包括站位选择、出入口布置、通风亭布置等）；3、车站结构形式选择；4、车站纵断面设计；5、主体结构各工况内力组合计算；6、截面检算与结构配筋设计；7、施工方案设计。基本要求：1、设计内容要有依据；2、独立完成上述各项内容；3、论文写作规范化；4、引用规范应注明；5、每项计算应附正规的计算简图和内力图。二毕业设计（论文）重点研究的问题：1、车站总平面布置；2、车站主体结构横断面设计；3、车站主体结构纵断面设计；4、结构各工况内力组合计算及配筋设计；3、施工方案设计。三毕业设计（论文）应完成的工作：1、中英文摘要；2、开题报告；3、设计正文，包括计算说明书；4、计算分析采用专用软件进行；5、提交图纸：车站总平面布置图、车站主体结构横断面图、车站主体结构纵剖面图、车站主体结构配筋图、施工方案设计图；6、外文翻译一篇，不少于50000英文字符；7、毕业设计实习报告；8、查阅相关文献不少于20篇。四设计详细资料 1站位概况及站位地区总平面图东大桥站位于东大桥路口东侧，朝外大街、工体东路、东大桥路、朝阳北路及朝阳路五条道路交汇与此形成五叉路口，路口西北象限为临街商用建筑群及东草园等居住小区；路口西南象限为蓝岛大厦和昆泰大厦等高层商业建筑；路口东南象限为市政绿化用地和CBD住宅、商业用地；路口东北象限为佰富国际商用高层写字楼；朝阳北路和工人体育场东路之间为公交站场（共5路公交车在此始发）。该区域是朝阳地区重要的客流集散点，地面交通十分繁忙。地铁车站设置在公交站场及以东的朝阳北路下，东西走向。东大桥站为三层岛式车站，有效站台宽13m，长158m，地下一层为地铁站厅层，地下二层为地铁设备层、地下三层为地铁站台层。主体结构采用双柱三跨结构，车站总长175m。车站标准段结构宽22.1m，高19.4m，覆土2.53.0m。车站主体结构基本位于现况公交站场下，采用明挖法施工。车站共设5个出入口，其中2个出入口共用通道，出入口均连至地下一层站厅层；设备层设两个安全口；车站共设2个风道，分别设于车站西北和东南；车站还设置1个垂直电梯口。除4号出入口穿越道路及控制性管线段采用暗挖法施工外，其他风道、出入口、安全口和垂直电梯口均采用明挖法施工。2工程地质和水文地质条件根据地质勘察报告，本段线路土层分布较为稳定，自上而下依次为人工填土、新近沉积土层、第四纪晚更新世冲洪积地层。本次计算选用XDD11钻孔的数据，XDD11钻孔位于主体范围内西北侧，基本能代表车站范围的地质基本情况，土层物理力学性质参数见下表1.表1 XDD11钻孔地层物理力学性质参数土层编号土层名称土层厚度（m）容重(kN/m3)C(kP)()K0基床系数(MPa/m)水平垂直1杂填土1.116.5010粉土填土2.819.91051粉质粘土1.919.731140.423330粉土2.519.918270.535334中粗砂2.920.80350.285540圆砾卵石4.621.50400.228090粉质粘土1.719.929140.4555402粉土0.420.514270.305545粉质粘土2.519.929140.4555402粉土0.420.514270.305545粉质粘土2.219.929140.4555401中粗砂1.521.50350.286555圆砾卵石2.121.50500.2390100现况地下水位标高22.6823.62m，位于地表下14.4815.88m，位于圆砾卵石层中。抗浮设防水位按标高33m，地面标高取38.4m。3客流预测：预测单向高峰小时客流量：初期16800人次/小时，近期22800人次/小时，远期25800人次/小时。4车辆及编组车辆采用地铁B型车，3动3拖编组。参考资料推荐：1、施仲衡，张弥主编。地下铁道设计与施工，陕西科学技术出版社，2006。2、地铁设计规范（GB50157-2003）3、铁路隧道设计规范（TB10003-2001）4、建筑结构荷载规范（GB50009-2001）5、混凝土结构设计规范（GB50010-2002）6、人民防空工程设计规范（GB50225-2005）7、铁路工程抗震设计规范（GB 50111-2006）题目： 北京地铁6号线东大桥站结构设计学院： 土建学院 专业：土木工程 学生姓名：学号：文献综述：关于地铁车站设计的文献综述1、地铁工程的发展现状地铁与城市中的其他交通工具相比的优点是:运量大、速度快、无污染。地铁的运输能力要比地面公共汽车大7倍-10倍，时速可超过100km，地铁列车以电力作为能源，不存在空气污染问题。19世纪末，世界上只有伦敦、纽约、伊斯坦布尔、芝加哥、维也纳、布达佩斯、波士顿等8座城市有了地铁，从20世纪初到1945年，全世界又有13座城市先后兴建了地铁。第二次世界大战以后，地铁以其独特的魅力和不可替代的优越性备受大城市的青睐，许多国家十分重视地铁的发展，本来有的国家规定只有当人口达到1百万以上的城市才能修建地铁，现在国外很多只有几十万人口的城市也都在修建或计划修建地铁，现在全世界已有100多座城市开通了300多条地铁线路，总长度超过6000km。目前世界上许多大城市的地下，己构成一个上下数层、四通八达的地铁线路网，有的还在地下设有商业建筑群和娱乐场所，与地铁一起形成了一个地下城。还有很多城市的地铁与地面铁路、高架铁路等联合构成高凉铁路网，以解决城市紧张的交通运输问题。地铁现代化的发展，已成为城市交通现代化的重要标志之一。现代化地铁为了确保乘客的安全，还设有灭火救灾的自动监测系统;另外，地铁列车还装有自动停车设备，当行车中遇见红灯或其他有关情况没有停车时，它将强迫列车自动停车。列车还能根据地面信号规定的速度，进行自动调整。法国和加拿大等国已采用无人驾驶地铁列车的最先进技术，这种高度自动化的先进地铁系统是由地铁控制中心用大型电子计算机监控的，整个线路网的站际联系、信息系统、列车运行、车辆调度等也完全实现了自动化。目前我国100万以上人口城市已达35座，这些城市不同程度存在着“乘车难”的问题，发展地铁将是城市交通建设中的必然趋势。中国是目前世界上动工新建地铁城市最多的国家之一。除香港、北京、上海、天津、广州、深圳、南京等城市地铁已先后通车外，现在还有10多座城市正在扩建、兴建或计划修建地铁。综观世界城市交通动向，地铁发展前景令人瞩目。 北京地铁是中国第一条地下铁道，1969年10月北京地铁第一期工程投入试运营，目前，北京地下铁道现总长41.6公里，30个运营车站，客运量日平均125万人次，北京地铁的满载率和单车运行均居世界第一。北京市还提出规划，到2015年实现“三环、四横、五纵、七放射”总长561公里的轨道交通网络。1950年代末期中国与苏联的关系恶化后，中国开始规划在北京、沈阳、上海三座重要城市修建地铁，以作为平战结合的战备防御手段。北京地铁首先开工，一期工程于1965年7月1日开工建设，其线路沿长安街与北京城墙南缘自西向东贯穿北京市区，连接西山的卫戍部队驻地和北京站，采用明挖填埋法施工。全长23.6公里，设17座车站和一座车辆段（古城车辆段），1969年10月1日建成通车。根据预计，北京地铁在战时可以每天运送5个陆军整编师的兵力自西山运至北京市区。由于属于战备工程，北京地铁在通车后很长时间内不对公众开放，需凭介绍信参观及乘坐。1971年1月15日公主坟至北京站段开始试运行，1971年8月5日延长为玉泉路至北京站，1971年11月7日延长为古城路至北京站，1973年4月23日延长为苹果园至北京站。北京地铁二期工程始于1969年，其线路沿北京内城城墙自建国门至复兴门，呈倒U字型，设12座车站及太平湖车辆段，线路长度为17.2公里。1981年9月15日，北京地铁正式对外运营。 北京地铁复八线于1992年6月24日开工建设，1999年9月28日通车试运营，2000年6月28日与一线全线贯通。截至2007年，北京地铁已开通的线路包括1号线、2号线、13号线、八通线和5号线，运营线路总里程142公里，共有93座运营车站。其中，1号线全长31.04公里，23座运营车站；2号线全长23.61公里，18座运营车站；13号线全长40.85公里，16座运营车站；八通线全长18.9公里，13座运营车站；5号线全长27.6公里，23座运营车站。北京地铁目前日客运量150万人次左右。 最近，北京地铁实行了全程2元票制，成为国内票价最低的城市轨道交通系统。2、地铁车站发展趋势地铁是一种规模宏大的交通性公共建筑。根据其功能、使用要求、设置位置的不同可以划分为车站、区间、车辆段三个部分，它们构成了一条完整的地铁线路运营系统。图2 地铁线路及车站设置示意图 车站是地铁系统中一个很重要的组成部分，地铁乘客乘坐地铁必须经过车站，它与乘客的关系极为密切；同时它又集中设置了地铁运营中很大一部分技术设备和运营管理系统，因此，它对保证地铁安全运行起着很关键的作用。所以车站位置的选择、环境条件的好坏、设计的合理与否，都会直接影响地铁的社会效益、环境效益和经济效益，影响到城市规划和城市景观。随着科学技术的进步和社会的发展，在现代修建的地铁车站中出现了新的发展趋势，主要表现在以下两个方面：(1) 车站组成由单一功能向多功能方向发展。随着城市化步伐的加快，城市建设规模不断扩大，城市人口迅猛增加，对城市交通带来了日益严重的矛盾和压力，同时，由于地面建筑物的修建，城市用地更加紧张，为了节约城市用地，建设立体化的城市受到普遍重视，且得到迅速的发展。在以往修建的地铁车站中，绝大多数是为解决城市客运交通而修建的。现在，由于物质文化水平的提高，乘客对交通环境提出了更高的要求，地铁车站的功能为适应这一变化而得到了很大的发展，如斯德哥尔摩地铁车站站厅通常划分成地铁使用区及城市公用区两部分。在公用区内设有小商店、自动售货机，个别车站还设有理发室、照相馆、物件寄存等设施。巴黎某地铁车站在站厅内设置了小休息区，为了与站内乘客人流分开，设计者将休息区的地面加高，其上设有休息椅、酒吧等。东京银座站还设置了大型地下商场、停车库、仓库等设施。使地铁车站在以交通为主的基础上，逐步向商业化、社会化的方向发展，从单一功能向多功能方向发展。(2) 车站设备向高科技方向发展，设施日趋完善。科技成果的开发应用，对地铁车站的运营、管理、设备更新都起到了很大的推动作用。列车运行自动化控制和管理系统，保证了行车安全，提高了运输效率，改善了劳动条件。自动售检票系统、电力监控系统、环控、自动灭火系统等现代化设施，对车站建筑设计提出了更高的要求，使地铁车站向现代化和高科技方向发展。3、地铁车站施工工法目前国内外修建地铁车站的施工方法有明挖法、新奥法、盾构法和这三种方法的组合及变化形式。1）明挖法与盖挖法（1）明挖法明挖法是各国地下铁道施工的首选方法，在地面交通和环境允许的地方通常采用明挖法施工，明挖法具有施工作业面多、速度快、工期短、易保证工程质量和工程造价低等优点，但因对城市生活干扰大，应用受到各种因素的限制，尤其是当地面交通和环境不允许时，只能采用盖挖法或新奥法。明挖法适用于浅埋车站，有宽阔的施工场地，可修建的空间比较大，如带有换乘站、地下商场、休息和娱乐场所及停车库等的地下综合体车站，如上海地铁徐家汇站。明挖法施工主要分为围护结构施工、站内土方开挖、车站主体结构施作和回填上覆土和恢复管线四个部分。根据不同的地质条件和车站结构的大小以及基坑深度，明挖法的围护结构可采用地下连续墙、锚杆、钻孔桩加旋喷桩止水、SMW水泥土加型钢等。采用地下连续做围护结构的明挖法修建地铁车站的施工流程为：地下连续墙围护结构施工内井点降水或基坑底土体加固开挖上层土体设置上层钢支撑开挖中间层土体设置中间层钢支撑最后开挖底层土体浇筑底板混凝土结构拆除中间层支撑浇筑车站混凝土结构拆除顶层支撑浇筑车站顶板混凝土结构回填土体等。（2）盖挖法盖挖法是利用围护结构和支撑体系，在较繁忙交通路段利用结构顶板或临时结构设施维持路面交通，在其下进行车站施工工法。按结构施工的顺序分盖挖逆作法和盖挖顺作法两种。盖挖逆作法一般都是对交通作短暂封锁一年左右，将结构顶板施工结束，恢复道路交通，利用竖井作出人口进行内部暗挖逆筑。盖挖顺作法一般是利用临时性设施（如钢结构）作辅助措施维持道路通行，在夜间将道路封锁，掀开盖板进行基坑土方开挖或结构施工。盖挖法也成为修建车站的主要方法，在世界上盖挖法修建车站占有很大比例，采用这种方法，在北京、上海、南京、广州等修建了近10余座地铁车站。盖挖逆作法具有占用场地时间短，对地面干扰小和施工安全等优点；适用于车站上面有高层建筑、埋深较大的地铁车站，如上海地铁新闸门路站；缺点是施工工序复杂、交叉作业和施工条件差等。盖挖顺作法同样具有盖挖逆作法的优缺点，只是适用于市区浅埋地铁车站。采用盖挖法的基本施工流程为：施作车站内临时支承桩施工地下连续墙围护结构注浆加固地下连续墙墙趾加固地基与基坑底土体第一层钢支撑抽槽设置开挖第一层土体安装第二层钢支撑车站顶板立模、梆扎钢筋和浇筑混凝土顶板覆土、埋管和路面浇筑暗挖第二层土体第二层钢支撑下移至第三层安装、第四层钢支撑安装中楼板立模、扎钢筋和混凝土浇筑分小段暗挖第三层土体第四层钢支撑逐根移至第五层安装底板混凝土浇筑。2）暗挖法（1）新奥法新奥法（NATM，为New Austrian Tunnelling Method的缩写）为也是通常所说的矿山法，新奥法是当代隧道施工设计应用最广泛的方法。其施工思路是在监控量测的基础上，及时更改喷射混凝土的厚度，锚杆、钢支持和钢丝网的参数以及二次衬砌等支护措施，来保持开挖洞室的稳定，从而保证施工的安全，当地面交通和环境不允许时，世界上各国常采用这种施工方法，如日本采用新奥法修建的东叶高速线北习志野站，为三拱两柱单层式结构。其优点是对地面的影响小、造价低，适用于坚硬岩土介质、底下水位底，但是进度慢、劳动强度大和风险也大。新奥法施工对大断面的开挖有侧壁导坑、台阶和CRD等，其施工流程为：放线钻孔、装药和放炮通风除尘后出渣打锚杆、钢拱架支撑和挂钢筋网施作喷射混凝土初期支护最后修建模筑混凝土二次衬砌。用到的辅助工法有降水、大小导管、注浆和采取必要的监控量测措施。（2）浅埋暗挖法浅埋暗挖法是按照“新奥法”原理进行设计和施工，以加固、处理软弱地层为前提，采用足够刚性的复合衬砌（由初期支护和二次衬砌及中间防水层所组成）为基本支护结构的一种用于软土地层近地表隧道的暗挖施工方法，它以施工监测为手段，指导设计与施工，保证施工安全，控制地表沉降。浅埋暗挖法的施工原则是：管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测，与明挖法相比，浅埋暗挖法的最大优点是避免了大量拆迁、改建工作，减少了对周围环境的粉尘污染和噪声影响，对城市交通的干扰小。盾构法虽然也具有上述同样优点，但盾构法不能适应隧道断面变化，而且当盾构开挖的隧道不是足够长时，盾构法的经济性不明显。选用浅埋暗挖法应考虑的基本适用条件有：不允许带水作业和要求开挖面具有一定的自立性和稳定性，而且是浅埋地铁车站。缺点是地下作业风险大、机械化程度低。浅埋暗挖法对土体的加固和对水的处理方法有冻结法、注浆、深层搅拌和管棚等。对于断面较大的隧道，考虑分部开挖、分部支护和封闭成环的需要，选择中隔壁法（CD）法、交叉隔壁法（CRD）和侧壁导坑法（眼镜法）等。浅埋暗挖法常用的初期支护形式是钢筋格栅、钢筋网和喷混凝土。地表位移、拱顶下沉、隧道周边收敛等量测项目常被选为监控量测的必测项目，而土压力、土体位移、支护应力等可作为选测项目。（3）暗挖与盖挖相结合的施工方法暗挖与盖挖相结合的施工方法是一种新技术，是我国在使用暗挖法和盖挖法施工的基础上，经过研究总结而提出的具有盖挖法和暗挖法各自优点的一种新的施工方法。其关键是将地铁车站视为由桩、梁和拱组成的地下结构，如北京天安门西站。天安门西站的具体施工流程为：导洞开挖、支护桩孔、柱孔开挖及护壁条形基础施作桩、柱吊装及灌注混凝土桩、柱顶梁施作三跨顶拱初期支护施作花边墙施作三跨顶拱二次衬砌施作站厅层施作站台层施作站台板施作建筑装修及设备安装。（4）暗挖新技术暗挖法也有了新的进展，主要有预制块法、预切槽法和气压法，预制块法是把盾构管片的安装技术和暗挖技术融合在一起的一项新技术，先做两侧导洞及侧墙，然后注浆开挖并放置钢拱架、喷射混凝土、安装预制块、在背后注浆，跨度已达18m以上，该技术在法国已大量应用。预切糟法是按照结构尺寸制造一个台架，装有特制链条锯沿拱圈方向把地层切成一个高10-35cm、深4-5m的糟缝，然后放置钢筋网并喷射混凝土，形成钢筋混凝土拱，在其保护下开挖施工，效果很好，在法国、意大利等国家已开始应用。气压暗挖法是采用气压条件下的新奥法施工，因采用气压较低，一般对人体健康没有影响。压缩空气不仅可排除隧道中的地下水，还可减少地面沉降，防止地面结构损坏，减少加压隧道一次衬砌的荷载，对开挖面有支护作用，降低成本，对降低施工中的粉尘有显著作用，这种办法已在奥地利、德国、英国、日本等国家应用。3）盾构综合法修建地铁车站国外已经采用了配合盾构法修建地铁车站的施工方法，这种施工方法可一次采用盾构法将区间隧道和过站隧道贯通，再在盾构隧道的基础上扩挖而形成地铁车站；或直接利用大直径盾构机或连体盾构机修建地铁车站。配合盾构法修建地铁车站的优点是可充分有效地利用盾构设备，达到进一步提高地铁工程的建设质量、缩短建设周期，从总体上较大幅度地降低工程造价的目的。从而使得盾构法在城市地铁工程中得到了大规模的采用；同时不影响地面交通和中断地下生命线（上下水道、电线和电话线管道以及天然气管道等等），且施工安全、机械化程度高。这种施工方法适用于市区深埋车站和线路交汇处换乘下层站等。但是，其施工所使用的机械复杂，安装操作难度大，国外盾构综合法修建地铁车站有以下五种形式。（1）扩挖区间盾构隧道修建此方法直接在两条单线区间盾构隧道的基础上，扩挖形成车站。得到实际应用的有两种方法：一种是托梁法，一种是半盾构法。此大类方法已有较多工程实例，但多用于单层岛式站台，且单线区间盾构隧道的建筑界限还应满足车站的使用要求。（a）托梁法此方法采用两台单线盾构，并行施工修建两条单线区间隧道，而后修建两侧立柱，从两侧立柱顶部向区间隧道间的地层中压入托梁，在托梁的支撑下进行上部土体的开挖和管片的拆除，立模现浇车站顶部结构，然后开挖下部土体和管片的拆除并施做下部结构，最近建成的日本东京地铁7号线（南北线）的永田町站即采用该法修建的。（b）半盾构法与托梁法一样，用两台盾构并行并行施工修建两条单线区间隧道，而后修建两侧立柱，再用半盾构修筑车站顶部结构，最后进行管片的拆除和开挖下部土体并施做下部结构。这种结构型式如图3所示。图3 半盾构法修建的车站结构（2）建成两条或三条平行隧道（a）建成三条平行隧道。用直径为9-10m的盾构建成三条平行隧道，在中间隧道与两侧隧道间修建联络通道形成地铁车站。该法适用于修建站台较宽的岛式车站，在前苏联深埋地铁中应用较多，如基辅地铁车站（见图4）。图4 基辅地铁车站的结构型式（b）建成两条平行隧道。日本近期投入技术研究力量，成功开发出了采用圆周盾构方式将小直径的区间盾构隧道扩大为大直径的方法，为在区间隧道采用盾构法，但在车站受净空限制而不便扩建为车站结构的情况提供了可能途径。英国直接用7m左右的盾构机修建两条平行隧道，形成侧式站台车站，缺点为修建车站的盾构机不能采用修建区间的盾构机，如果都用大直径盾构机修建区间和车站的话，造成不必要的浪费，其结构示意见图5，当然也可修建少量的联络通道，满足车站工作人员和乘客的通行。图5 伦敦地铁盾构车站（c）固定式或分离式连体盾构机直接修建日本在采用两连盾构机修建区间隧道成功后，继而又开发了采用固定式或可分离式连体盾构机直接修建车站的方法，这些方法越来越多地应用到工程中，取得了良好的效果，但多为单层车站。日本还有采用此法修建双层地铁车站的计划。如都营地铁12号线饭田桥站，就是采用固定式三连体盾构机修建的，该站为单层岛式站台车站。图6为采用分离式三连体盾构机修建单层侧式站台车站示意图。图6 单层侧式车站（3）修建拱形结构此方法为先修建两个小型盾构并充填混凝土，以此作为拱座基础，再修建上部单拱结构形成车站，此方法在俄罗斯较多使用，且已在双层车站中使用。图7为圣彼得堡地铁三拱墙柱式车站，先用盾构贯通区间隧道，修建两侧的立柱（实际上为连续开洞的隔墙，在墙上装有自动控制的门，列车到站时会自动开启），再暗挖站台隧道上部土体，修建拱部结构，最后开挖下部土体并修建仰拱结构，在修建上部拱式结构时，可结合辅助工法采用矿山法开挖（如加固土层后开挖或机械开槽形成上部拱式结构后开挖等）、也可直接采用若干小型盾构修筑上部拱式结构体后，在上部结构保护下开挖。图7 圣彼得堡地铁车站（4）复式微型盾构修建这是一种正在发展中的方法，其思路是采用小型或微型盾构设备，先修筑车站结构体，而后开挖内部土体，可修建大型地铁车站。其形式有多种，按盾构机刀盘的切削方向，可建成弧型或矩形车站结构体。此法不用大型盾构设备，安全可靠、可在极其软弱的地层条件下修建大型车站结构，但尚需进一步完善小型盾构设备4、基本研究方法目前明挖法仍然是地铁车站首选的施工方法，结合北京市的地质条件及已经建成的地铁工程实例，北京地铁6号线东大桥站拟采用明挖法施工。1)明挖法的主要技术明挖法是目前我国地铁车站采用最多的一种施工方法，对埋深不大、地面无建(构)筑物、地面交通和环境保护无特殊要求时的区间隧道也采用该方法，主要有放坡明挖和围护结构内的明挖两种方法，在修建地铁的城市均有应用。其技术上的进步主要反映在基坑的开挖方法和围护结构上。针对不同的地层，基坑的围护结构主要有地下连续墙、人工挖孔桩、钻孔灌注桩、钻孔咬合桩、SMW工法桩、工字钢桩和钢板桩围堰等。在基坑开挖方面，有代表性的是时空效应理论。在此基础上，上海地铁总结出一套在软弱地层中开挖、支撑和结构施工的方法。首先采用大口井进行基坑降水，以提高基底被动土的强度，然后，对基坑实施分段开挖，随挖随支撑，控制坑底暴露时间(或对底板地层进行预加固)，适时地浇注底板结构。同时，对基坑和周边管线和建筑进行严密监测，发现问题及时采取措施。 在基坑围护结构方面的主要施工技术有：(1)地下连续墙 该结构适合于饱水软弱地层，如饱水沙层、饱和的淤泥土层等。在此类土层中地下连续墙既可以控制土压力，又可以有效地阻隔地下水，同时还可以作为车站结构的一部分，因此在上海地铁车站的建设中得到广泛应用。(2)人工挖孔桩和钻孔灌注桩 人工挖孔桩和钻孔灌注桩均是采用排桩桩墙来挡土和防水，实现基坑的围护。其中人工挖孔桩适合于地下水位较深或无水的地层，要求地层强度较高。其断面形式不受施工机具的限制，可以作成圆形和方形，而且其施工质量和强度要高于普通的钻孔灌注桩，但后者具有较广的土层适用范围，二者不能替代。人工挖孔桩和钻孔灌注桩在北京、广州、深圳等地铁工程中都有应用。(3)SMW工法桩 该工法是在水泥土搅拌桩内插入H型钢或其它种类的劲性材料，来增强水泥土搅拌桩抗弯、抗剪能力。以其作成的基坑支护结构同时具有较好的防水功能，在610m深的基坑中具备技术优势，与地下连续墙相比，SMW工法桩施工速度快，施工占地少，无污染。同时由于型钢可以拔出回收，造价低廉。因此，此方法在上海和南京地铁车站的出人口基坑围护中得到广泛应用。(4)钻孔咬合桩钻孔咬合桩是近年来开发的一种基坑维护结构新工法，采用全套管钻机成孔，相邻桩采用素混凝土和钢筋混凝土间隔布置并相互咬合排列。与其它类型灌注桩相比具有不坍孔、成桩质量好、防水效果好、成桩效率高、造价低、施工无污染等优点，在软土地层，尤其在富水软土地层中施做维护结构具有明显优势。该技术已首先在深圳地铁金益区间等明挖基坑施工中成功应用，并已推广应用于杭州等地区的基坑围护结构的施工。各主要城市明挖车站基坑支护形式（部分）见表1。表1：各主要城市明挖车站基坑支护形式（部分）2）明挖地铁车站结构设计明挖地铁车站结构设计包含了两部分： 基坑围护结构设计： 主体结构和内部构件设计。（1）基坑支护结构设计（a）围护结构选择根据结构的特性、场地情况、周围环境、基坑深度、宽度、工期安排、工程地质和水文地质状况，对围护结构进行比较选择。对于含水的软黏土、流砂地层一般采用地下连续墙结构；对于水位不高，或允许大面积降水的黏性土层，可采用人工挖孔或钻孔灌注桩；对于水位较高，且不允许大面积降水的粘性砂土层，可采用钻孔桩+旋喷桩的围护型式；对于自稳性较好的软岩地层或弱风化岩层，可以采用喷锚支护或土钉墙技术。为降低成本，设计时，可根据具体工况，选择一到两种围护结构。（b）荷载确定围护结构的荷载一般有地面超压、水土压力。i)地面超压一般按20kPa计，当基坑边沿有建筑物或特殊荷载(如塔吊基础等)时需按实际荷载计算。ii)水土压力：在施工阶段，黏性土层或坑内外均进行降水的砂性土层按水土合算，仅坑内降水的砂性土层按水土分算；在使用阶段，为永久结构的安全，不论砂性土层还是黏性土层，均宜按水土分算考虑。（c）围护结构计算方法i)弹塑性有限元法：将结构与地层作为一相互作用体，通过理论假定确定地层的本构关系及地层与结构界面的作用模式，按照施工过程逐步模拟地层与结构的作用机理，确定结构内力与变形的变化及周围土层的力学机理及变位。目前采用的计算模型主要有理想弹塑性模型、黏弹性模型、邓肯一张非线性模型等。通用的计算程序有ANSYS程序、2D-、3D-程序及同济曙光程序等。由于围岩性质极其复杂，很难用一种单一的模型进行模拟，加之地层应力的释放过程与开挖方式、开挖过程、支撑形式、支撑刚度等有着密切的联系，使计算过程中的一些参数难于确定，最后导致计算结果难于反应真实的受力情况。因此这种计算方法一般用于定性分析或同一工况下的施工方式比选。ii)杆件有限元法：己知基坑面以上的结构荷载，用弹簧模拟基坑以下地层与结构的相互作用，以梁(板)单元模拟结构，随施工的不同阶段按增量法或总量法对受力结构进行计算。目前多采用SAP84程序、理正深基坑计算程序、同济启明星计算程序等。iii)理论假定简化法：如假想支点法、等值梁法、m法等。目前设计中，以杆件有限元法应用较为普遍，计算结果或计算精度较为接近实际。（d）围护结构设计根据结构受力结果，依照相应的规范按结构的重要性、强度、刚度、稳定性、变位及构造要求进行结构设计，在满足上述条件下尽量做到经济合理、便于施工。(2) 支撑结构设计（a）支撑结构选择首先根据地层条件、地下管线、基坑尺寸、施工要求确定锚拉式或内撑式支撑方式。对于内撑式结构，应根据材料情况、施加预应力方式来确定支撑结构材料。但是应该开发深基坑围护技术和地面变形监控技术，以便明挖法在地铁车站的施工中得到更广的应用。盖挖法应是修建车站的主要方法，在世界上盖挖法修建车站占有很大比例，要建立合理的施工组织网络来疏导交通，降低对地面交通的影响，以及开发小型地下灵合的开挖机械等，来提高施工质量和缩短工期。（b）支撑结构计算i)锚杆计算：锚杆承载力主要由拉杆的极限抗拉强度、拉杆与锚固体之间的极限握裹力、锚固体与土体之间的极限抗拔力确定。一般在软质岩、风化岩层和土层中，锚杆的极限抗拉强度、锚杆孔壁与砂浆的摩阻力均低于砂浆对钢拉杆的握裹力，锚杆极限抗拔力受孑L壁摩阻力的控制，即取决于沿接触面外围软质岩和土层的抗剪强度。ii)内支撑计算：根据偏心受压构件的强度、平面内及平面外的稳定性进行结构计算，除竖向荷载(支撑自重和支撑顶面的施工活荷载等)产生的偏心弯距外，同时要考虑支撑安装误差造成的偏心影响，其偏心距可考虑支撑计算长度的1/1000。 此外，围护结构的计算还包括基坑稳定计算和地面沉降计算。(c）主体结构计算一般明挖车站结构可只进行横断面的结构受力分析计算，但是当遇到覆土厚度沿线路纵向有较大变化、结构上部直接建有建筑物或重要构筑物、底板坐落地层有显著差异等情况时，应考虑进行空间结构分析i）计算过程结构计算采用荷载结构模式，采用MADIS-CIVIL、SAP90或者ANSYS结构计算程序进行分析ii）主要荷载结构自重、地层压力、设备重量、人群荷载、地面车辆荷载及其冲击力、地震作用，人防荷载5、明挖车站存在的问题及车站施工方法的发展动向1) 明挖地铁车站存在的问题(a）外界气象条件对施工影响较大；(b）施工对城市地面交通和居民的正常生活影响很大，易产生噪声、粉尘及废弃泥浆等污染物；(c）需要拆除工程影响范围内的建筑物和管线；(d）在饱和的软土层，深基坑引起的地面沉降难以控制，且坑内土坡向稳定常常会成为威胁工程安全大问题。2) 车站施工方法的发展动向随着科学技术的进步，施工机械的现代化，为了减少地铁车站建设对对城市地面交通和居民的正常生活的影响，减少拆除工程量，暗挖法、盾构法等工法在地铁车站的开挖中得到了越来越广泛的应用。6、选题的目的当前在大城市中，尤其是百万人口而密度又大的城市，随着城市的发展道路交通更加繁忙，地面有限的空间越来越不能适应道路交通、建构筑物、广场和绿化等用地的需求，因此很多道路、管网和贮库等不得不向地下发展。改革开放以来，北京市地面交通道路设施虽然已有很大的发展，如道路拓宽、城市环行线路和高架立交桥不断增加，但仍不能满足日益增长的交通需要量，为了缓解路面交通压力，解决高峰时交通堵塞现象，开辟地铁交通是很好的解决途径。地铁车站是地铁系统中一个很重要的组成部分，它与乘客的关系极为密切，同时它又集中设置了地铁运营中很大一部分技术设备和运营管理系统。因此，它对保证地铁安全运行起着很关键的作用。车站位置的选择、环境条件的好坏、设计的合理与否等，都会直接影响地铁的社会效益、环境效益和经济效益，影响到城市规划和城市景观。本次毕业设计的目的旨在通过对北京地铁6号线东大桥站的地质条件和周围环境分析，结合现场实习调研的资料，同时大量查阅文献资料，运用所学的基本理论知识，采用工程类比、概率极限状态及软件分析等方法对该车站进行建筑设计、结构设计及施工方案设计，达到熟练掌握地铁车站结构设计，进一步探讨各种地铁施工工法、结构形式等对地铁车站本身、周围环境的影响等问题。主要参考文献：1 中华人民共和国国家标准.地铁设计规范（GB 501572003）.北京：中国计划出版社，20032 施仲衡，张弥等.地下铁道设计与施工.陕西：陕西科学出版社，19973 中华人民共和国国家标准.混凝土结构设计规范（GB 500102002）.北京：中国建筑工业出版社，20024 刘成宇等.土力学.北京：人民铁道出版社，2000.25 周景星等.基础工程.北京：清华大学出版社，1996.96 李廉锟.结构力学.北京：高等教育出版社，19967 于书翰等.隧道施工.北京:人民交通出版社,20018 王铁成等.混凝土结构设计原理.北京：中国建筑工业出版社.2004研究方案：通过对北京地铁6号线东大桥站的地质条件和周围环境分析，结合详细的设计资料，同时大量查阅文献资料，运用所学的基本理论知识，采用工程类比、概率极限状态及软件分析等方法对该车站进行建筑设计、结构设计及施工方案设计，达到熟练掌握地铁车站结构设计及指导实际地铁车站施工的目的。毕业设计（论文）进度安排：序号毕业设计（论文）各阶段内容时间安排备注1文献查阅，完成开题报告，外文翻译，熟悉工程软件。2009.3.10-3.292建筑设计：车站总平面布置及平、纵断面设计2009.3.30-4.193结构设计：结构各工况内力组合计算及配筋设计2009.4.20-5.174施工方案设计及图纸绘制2009.5.18-5.315论文整理，准备答辩2009.6.1-6.18678指导教师意见：指导教师签名： 审核日期： 年 月 日中文摘要地铁车站的设计与施工，既是地铁工程亮点所在，更是一个难点问题。本毕业设计按照地铁设计规范和混凝土结构设计规范等，根据北京地铁6号线东大桥站的运营要求、站址环境和工程水文地质条件等，本着经济合理、安全实用的原则，对东大桥车站进行建筑设计、结构设计和施工方案设计等。本毕业设计的主要思路如下：1、根据线路特征、运营要求、周围环境及施工方法等条件确定车站平面形式；2、根据客流量确定车站规模，按照“适用、经济、美观”的原则对车站建筑设计，包括对车站型式及站厅、站台层的平面布置和车站附属设施等；3、根据地铁设计规范计算各种荷载和进行荷载组合，选择正常使用阶段的标准组合和基本组合采用荷载结构模型，运用弹性地基梁的理论使用结构有限元分析软件MIDAS软件对车站结构在正常使用阶段工况下进行内力计算，根据计算出来的控制内力，按照混凝土结构设计规范对主体结构进行配筋计算；4、根据工程地质条件，水文地质条件和周围环境等因素，对车站施工方案进行设计。关键词： 建筑布置设计 荷载结构模型 MADIS 结构设计 施工方案设计AbstractThe design and construction of metro station, not only is the bright of metro engineering, but also is a difficult problem. According to the environment and geology situation as well as the code for design of metro and the code for design of concrete structures etc, this thesis accomplishes the architecture design, structure design and construction design of Line No.6 East Bridge station of Beijing metro in the principle of economy, reasonability, safety and practicality.The way to accomplish this thesis is shown below:1, providing the plane arrangement of the station based on the line characteristic, business requirement, over-ground and underground environment and construction method etc;2, determining the scale of the station by the amounts of the passengers, and making the architecture design of the station with the purpose of “applicability, economy, pretty”, which includes the station pattern, the plane arrangement of the hall and the platform of the station, the subsidiary facilities of the station, etc;3, working out the loads and doing combinations of the loads by the code for design of metro, choosing the standard combination of the using stage, adopting load-structure model, calculating the internal force of the structure in the using stage making use of MIDAS with the method of plane elastic foundation beam, doing calculation about steels collocating of the principal structure according to the biggest internal force calculated and the code for design of concrete structures;4, designing the construction project based on the engineering geological condition, hydro geological condition, surrounding environment and others.Key words: the architecture design, load-structure model, structure design MIDAS , design of construction scheme第一章 概述一、站址环境东大桥站位于东大桥路口东侧，朝外大街、工体东路、东大桥路、朝阳北路及朝阳路五条道路交汇与此形成五叉路口，路口西北象限为临街商用建筑群及东草园等居住小区；路口西南象限为蓝岛大厦和昆泰大厦等高层商业建筑；路口东南象限为市政绿化用地和CBD住宅、商业用地；路口东北象限为佰富国际商用高层写字楼；朝阳北路和工人体育场东路之间为公交站场（共5路公交车在此始发）。该区域是朝阳地区重要的客流集散点，地面交通十分繁忙。地铁车站设置在公交站场及以东的朝阳北路下，东西走向。二、工程概况及有关参数计参数东大桥站为三层岛式车站，有效站台宽13m，长158m，地下一层为地铁站厅层，地下二层为地铁设备层、地下三层为地铁站台层。主体结构采用双柱三跨结构，车站总长175m。车站标准段结构宽22.1m，高19.4m，覆土2.53.0m。车站主体结构基本位于现况公交站场下，采用明挖法施工。三、工程地质和水文地质条件根据地质勘察报告，本段线路土层分布较为稳定，自上而下依次为人工填土、新近沉积土层、第四纪晚更新世冲洪积地层。本次计算选用XDD11钻孔的数据，XDD11钻孔位于主体范围内西北侧，基本能代表车站范围的地质基本情况，土层物理力学性质参数见下表1.1。表1.1 XDD11钻孔地层物理力学性质参数土层编号土层名称土层厚度（m）容重(kN/m3)C(kP)()K0基床系数(MPa/m)水平垂直1杂填土1.116.5010粉土填土2.819.91051粉质粘土1.919.731140.423330粉土2.519.918270.535334中粗砂2.920.80350.285540圆砾卵石4.621.50400.228090粉质粘土1.719.929140.4555402粉土0.420.514270.305545粉质粘土2.519.929140.4555402粉土0.420.514270.305545粉质粘土2.219.929140.4555401中粗砂1.521.50350.286555圆砾卵石2.121.50500.2390100现况地下水位标高22.6823.62m，位于地表下14.4815.88m，位于圆砾卵石层中。抗浮设防水位按标高33m，地面标高取38.4m。四、设计内容1、车站站位选择；2、车站总平面布置（包括站位选择、出入口布置、通风亭布置等）；3、车站结构形式选择；4、车站纵断面设计；5、主体结构各工况内力组合计算；6、截面检算与结构配筋设计；7、施工方案设计。五、设计依据1、地下铁道设计与施工陕西科学出版社；2、地铁设计规范（501572003）3、混凝土结构设计规范（GB500102002）4、铁路隧道设计规范（TB100032001）5、建筑设计防火规范(GBJ16-97)6、建筑结构荷载规范（GB50009-2001）7、人民防空工程设计规范（GB50225-2005）8、铁路工程抗震设计规范（GB 50111-2006第二章 车站建筑设计一、设计原则1、车站设计遵循“以人为本，百年大计，安全可靠，经济适用，保护环境”的设计总则。2、车站设计符合国家“适用、经济、美观”的建筑方针，更好地体现时代精神和地方特色。3、车站设计符合城市总体规划要求，满足地铁交通功能的要求，最大限度地吸引乘客，满足乘客的乘降