郑州轨道交通1号线二期工程铁炉站站结构初步设计.doc

郑州市轨道交通1号线二期工程初步设计 铁炉站站结构郑州轨道交通1号线二期工程铁炉站站结构初步设计1.概述1.1工程概述铁炉站站为郑州轨道交通1号线二期工程的一个中间站，本站位于高新区铁炉村内，郑西客运专线南侧。车站设计起点里程右CK6+894.765m、车站设计终点里程右CK7+100.315m、外包总长206.35m、外包总宽19.50m，基坑深度16.74m。车站设置三个出入口及两组风亭。车站采用明挖法施工。车站南北两端区间均拟采用盾构法施工。1.2上阶段审查意见执行情况1号线二期总体设计专家咨询会无针对本站的具体意见。2.设计依据2.1设计依据1)郑州市轨道交通 1号线二期总体设计专家咨询会专家意见2)地下管线普查探测报告（河南省地球物理工程勘察院）3) 郑州市轨道交通1号线二期工程01合同段化工路站岩土工程勘察报告(详勘阶段2014年06月)4) 1号线工程设计总体总包部及系统单位提供的相关资料5）有关会议纪要、公文及政府部门提供的基础资料6）业主的其他要求2.2主要遵守的规范、规程1）城市铁道工程项目建设标准（建标104-2008）2）城市轨道交通技术规范(GB50490-2009)3）地铁设计规范（GB50157-2013）4）建筑结构荷载规范（GB5009-2012）5）建筑工程抗震设防分类标准（GB50223-2008）6）建筑抗震设计规范（GB50011-2010）7）混凝土结构设计规范（GB50010-2010）8）建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）9）建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）10）建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）11）地下工程防水技术规范（GB50108-2008）12）人民防空工程设计规范（GB50225-2005）13）轨道交通工程人民防空设计规范（RFJ02-2009）14）钢结构设计规范（GB50017-2003）15）铁路隧道设计规范（TB10003-2005）16）铁路工程抗震设计规范（GB50111-2006(2009版）)17）铁路桥涵钢筋混凝土结构设计规范（TB10002.3-2005）18）混凝土结构耐久性设计规范（GB/T 50476-2008）19）建筑基坑工程监测技术规范（GB50497-2009）20）砌体结构设计规范(GB 50003-2011)21）地铁杂散电流腐蚀防护技术规程（TCJ49-92）22）混凝土外加剂应用技术规范（GB50199-2013）23）地下铁道工程施工及验收规范（GB50299-1999（2003年版）24）混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2015）25）地下防水工程质量验收规范（GB50208-2011）26)钢筋机械连接通用技术规程（JGJ 1072010）27）城市轨道交通岩土勘察规范（GB50307-2012）28）建筑与市政降水工程技术规范（JGJ/T111-98）28）城市轨道交通地下工程建设风险管理规范（GB50652-2011）30） 国家、河南省、郑州市的其他有关规范、标准等2.3设计范围初步设计包括车站的围护结构和主体结构设计，防水设计，交通疏解设计，管线迁改设计等。3.设计原则及技术标准（1）车站结构设计应根据结构类型、使用条件、荷载特性、施工工艺等条件进行，并考虑沿线的工程水文地质、总体规划要求、环境条件，对技术、经济、环保和使用效果作综合比较。（2）车站结构设计除满足城市规划、施工、运营、防火、防水、防杂散电流的要求外，尚应具有足够的耐久性。地铁工程设计使用年限为100年，车站结构安全等级为一级，结构重要性系数为1.1，耐火等级为一级，防水等级为一级。（3）车站结构的净空尺寸除满足建筑限界和建筑设计、施工工艺及其它使用要求外，还考虑施工误差、测量误差、结构变形及后期沉降的影响。其值可根据地质条件、结构类型、施工工序等条件并参照类似工程的实测值予以确定。（4）深基坑工程设计应根据国家有关规范、河南省地方法规的要求，结合车站周边不同的环境条件等采取相应的技术措施。严格控制工程施工引起的地面沉降量，其允许数值应根据地铁沿线不同地段的地面建筑及地下构筑物等的实际情况确定，并因地制宜地采取措施。本车站主体基坑安全等级为一级：地面最大沉降量0.15%H，围护结构最大水平位移0.15%H（H为基坑开挖深度），且30mm；附属基坑安全等级为二级：地面最大沉降量0.3%H，围护结构最大水平位移0.4%H（H为基坑开挖深度），且50mm。（5）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总体规划要求，结合周围地面既有建筑物、管线、道路交通状况以及区间隧道施工方法，通过对技术、经济、环保及使用功能等方面的综合比较，合理选择施工方法和结构方案。（6）结构设计应分施工阶段和使用阶段，按照承载能力极限状态及正常使用极限状态的要求，进行承载力、稳定、变形、抗浮及裂缝宽度等方面的验算。结构计算中，应考虑施工中已形成的支护结构的作用。（7）钢筋混凝土及混凝土除满足强度需要外，还必须考虑抗渗和抗侵蚀的要求，本站混凝土抗渗等级为P8。（8）车站结构的裂缝控制等级为三级，即结构允许出现裂缝。钢筋混凝土结构的最大裂缝宽度允许值应根据结构类型、使用要求、所处环境条件等因素确定。本车站结构的设计使用年限为100年，车站中楼板、中梁、中柱等内部构件所处的环境的为一类环境，与土壤或水直接接触的顶板、底板、边墙、顶梁、底梁等外围构件所处的环境为二a类环境，结构设计时，按荷载的短期效应组合并考虑长期效应组合的影响的最大裂缝宽度允许值应符合如下规定：外围构件结构最大裂缝宽度迎水面不大于0.2mm，背水面不大于0.3mm；内部构件最大裂缝宽度不大于0.3mm。（9）建立监测系统，在施工过程中，尽可能减小对车站周围环境的负面影响，并在设计中明确相应的技术措施（如地基加固、施工参数等）和施工监测内容。（10）地铁结构抗震设防烈度按7度进行抗震设计，轨道交通为乙类建筑，地铁车站按照三级进行抗震计算，并提高一级采取抗震构造措施。（11）地下车站必须具有战时防护功能，在规定的设防部位，结构设计按6级人防的抗力标准进行验算，并采取相应的防护措施。（12）结构应按最不利荷载情况进行抗浮稳定验算。在不考虑侧壁摩阻力时，其抗浮安全系数不得小于1.05。当计及侧壁摩阻力时，其抗浮安全系数不得小于1.15。当结构抗浮不能满足要求时，应采取相应的结构抗浮措施。（13）结构设计应采取防止杂散电流腐蚀的措施，以防止杂散电流对结构的腐蚀。钢结构及钢连接件应进行防锈和防火处理。（14）结构防水设计应根据工程地质、水文地质、地震烈度、环境条件、结构形式、施工工艺及材料来源等因素进行，并遵循“以防为主、多道设防、刚柔结合、因地制宜、综合治理”的原则，按照地下工程防水技术规范（GB50108-2008）及地铁设计规范（GB50157-2003）标准进行。4.工程地质及水文地质概况4.1地形地貌本站位于高新区铁炉村内，郑西客运专线南侧，车站周边主要是居住用地。地貌单元为黄河冲洪积平原。4.2工程地质条件根据野外钻探编录资料及原位测试资料，结合室内土工试验成果，本场地45m以上地基土属第四系（Q）沉积地层，按其成因类型、岩性和工程性能可划分13个工程地质层。根据地勘报告，与工程紧密相关的主要为土体，依据工程特性及成因条件，各工程地层地质特征从上至下详述如下：各土层分布情况详见工程地质剖面图，地基土特征自上而下分述如下：第(1)层（Q4ml）：杂填土，杂色，上部1020cm为沥青路面，下部主要为三七灰土、碎石子等，含建筑垃圾，局部含素填土。层底标高101.95104.32m，层底埋深1.03.70m，层厚1.003.70m，平均厚度1.88m。第(19)层（Q3al）：粉土，黄褐色，稍湿，中密，含大量黄色铁斑，少量浅灰斑，偶见钙核、蜗屑，局部有少量的色钙纹，无光泽，干强度低，韧性低，摇振反应中等。层底标高96.5997.99m，层底埋深7.09.0m，层厚5.37.50m，平均厚度6.26m。静力触探试验Ps值4.89MPa；标准贯入试验经杆长修正后平均值为13.4。第(20)层（Q3al）：粉土，黄褐灰褐色，稍湿，中密密实，粘粒含量较高，含少量黄色铁斑，大量浅灰斑，偶见钙核，局部夹薄层细砂、粉质粘土，局部有少量的色钙纹，无光泽，干强度和韧性低，摇振反应中等。在FJz1-11-102号孔中10.210.9m见钙质胶结层。层底标高92.6594.49m，层底埋深10.513.00m，层厚3.404.00m，平均厚度3.75m。静力触探试验Ps值4.96MPa；标准贯入试验经杆长修正后平均值为11.2。第(25)层（Q3alpl）：粉土，褐黄色，稍湿，中密，含锈黄色斑、黑色斑块，偶见钙核，无光泽，干强度和韧性低，摇振反应中等，局部含粉质粘土。层底标高90.9392.49m，层底埋深12.5014.20m，层厚1.002.30m，平均厚度1.98m。静力触探试验Ps值2.18MPa；标准贯入试验经杆长修正后平均值为14.0。第(26)层（Q3alpl）：粉土，褐黄色，湿，中密，含少量黄色铁斑，大量浅灰斑，偶见钙核，局部有少量的白色钙纹，无光泽，干强度低，韧性低，摇振反应中等。层底标高88.4389.32m，层底埋深16.0016.70m，层厚1.803.50m，平均厚度2.53m。静力触探试验Ps值4.96MPa；标准贯入试验经杆长修正后平均值为10.6。第(27)层（Q3alpl）：粉土，褐黄色，很湿，中密，含锈黄色斑、黑色斑块，偶见钙核，无光泽，干强度低，韧性低，摇振反应中等，局部含粉质粘土。层底标高86.1987.65m，层底埋深18.0018.80m，层厚1.502.50m，平均厚度1.93m。静力触探试验Ps值2.51MPa；标准贯入试验经杆长修正后平均值为11.7。第(29)层（Q3alpl）：粉土，褐黄色，很湿，密实，含锈黄色斑、黑色斑块，少量钙核，局部砂感较强，个别钻孔中见钙质胶结层，无光泽，干强度和韧性低，摇振反应中等。层底标高84.2985.65m，层底埋深20.0020.80m，层厚1.202.70m，平均厚度2.01m。静力触探试验Ps值4.64MPa；标准贯入试验经杆长修正后平均值为17.8。第(35)层（Q2alpl）：粉质粘土，褐黄褐红色，可塑硬塑，含少许铁锰质斑点，夹少量钙核，局部成薄层钙质胶结层，切面光滑，干强度中等，韧性中等，无摇振反应。层底标高78.4979.39m，层底埋深26.0027.00m，层厚5.207.00m，平均厚度6.01m。静力触探试验Ps值2.02MPa；标准贯入试验经杆长修正后平均值为17.7。第(36)层（Q2alpl）：粉质粘土，红褐色，硬塑，含铁锰质斑点，夹少量钙核，局部成薄层钙质胶结层，切面光滑，干强度中等，韧性中等，无摇振反应。层底标高71.6573.39m，层底埋深32.0034.00m，层厚6.007.00m，平均厚度6.46m。标准贯入试验经杆长修正后平均值为15.9。第(37)层（Q2alpl）：粉质粘土，红褐色，硬塑，含铁锰质斑点，夹少量钙核，局部成薄层钙质胶结层，切面光滑，干强度中等，韧性中等，无摇振反应。层底标高65.8267.89m，层底埋深37.5039.50m，层厚5.506.50m，平均厚度5.96m。标准贯入试验经杆长修正后平均值为14.3。第(38)层（Q2alpl）：粉质粘土，褐红色，硬塑，含铁锰质斑点，夹少量钙核,局部成薄层钙质胶结层，切面光滑，干强度中等，韧性中等，无摇振反应。层底标高62.9364.39m，层底埋深41.0042.00m，层厚3.003.50m，平均厚度3.25m。标准贯入试验经杆长修正后平均值为16.3。第(41)层（Q2alpl）：粉土，褐红色，湿，密实，含铁锰质斑点，夹少量钙核，局部成薄层钙质胶结层，切面光滑，干强度中等，韧性中等，摇振反应中等。最大揭露深度45m，最大揭露厚度4.0m。4.3水文地质条件（1）地表水场地附近无河流通过，东约800m处有西流湖，湖底标高105.0m，湖水深1.01.5m，底部淤泥厚度1.5m左右，渗漏量很小。（2）地下水位埋深本区浅层含水层岩性以粉土、粉质粘土为主，属松散岩类孔隙潜水，地下水类型为潜水。勘察期间地下水位埋深38m左右。根据河南省环境地质监测院资料，2005-2008年郑州西区地下水变幅1.48-3.90m，判定本场地内地下水位年变幅2-3m。因此确定本区间近3-5年最高地下水位埋深约为38m(标高80.3m)。考虑到目前本区间地下水受郑州市开采影响，地下水位变化受人为控制，建议百年最高地下水位埋深为38m，抗浮设防水位可按38m考虑。（3）地下水类型及动态特征在现有勘探深度内，地下水类型为潜水，属弱透水、弱富水层。含水层岩性主要以粉土、粉质粘土为主，局部夹少量粉砂，属弱透水层，富水性较差，降深5.0m的单井涌水量100.0m3/d。地下水主要接受大气降水的入渗补给以及上游的水平径流补给，排泄方式主要以人工开采及水平径流为主。（4）水质及腐蚀性评价根据化验结果，地表水、地下水对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。4.4地震基本烈度抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第二组，设计特征周期值为0.40s。确定本场地为中软场地土，属II类建筑场地。4.5地基土液化及震陷评价按建筑抗震设计规范（GB 50011-2010）第4.3.1条和铁路工程抗震设计规范（GB50111-2006）第4.0.3条之规定，对20m以上饱和砂土和饱和粉土进行液化判别，本场地可不考虑液化的影响。本场地地基土承载力特征值均大于80kPa，土层等效剪切波速大于90m/s，故本场地可不考虑软土震陷影响。各土、岩层物理力学指标见表4.4-1。9岩土工程勘察设计参数建议值表 表4.4-1 135.车站结构设计5.1施工方法选择一般是根据车站的场地条件、地质条件、地下管线、工程地质和水文地质条件、环境保护要求、功能要求等特点，并综合考虑施工工艺、工期、工程造价、工程质量等各方面因素确定最合适的施工方法。目前国内地铁车站施工较为常用的方法有：明挖法、盖挖法和暗挖法。地铁基本施工方法的主要特点比较 表5.1-1工法明挖法盖挖法暗挖法占路时间施工全过程可靠施工前期无（或很少）施工作业条件好较好较差施工工艺简单比较简单复杂施工安全度可靠须重视工期最短较短较长拆迁量大同明挖法小环境保护不利有影响有利造价最低较低较高结构受力简单较简单复杂断面利用率高高较低地面沉降可控性强可控性强可控性差工程质量易于保证易于保证有难度从上表比较可以看出，暗挖法在三者间技术、经济性较差，仅在交通无法导改，或导改后对交通影响较大，以及地下建（构）筑物、地下管线无法改移时考虑。盖挖法又分盖挖顺作法和盖挖逆作法。由于盖挖顺作法与明挖法在施工顺序上和技术难度上差别不大，前者挖土和出土工作因受覆盖板的限制，无法使用大型机具，需要采用特殊的小型、高效机具。而且盖挖顺作需使用内支撑或打锚杆，增加投资。盖挖逆作法在施工便利、工期、造价、工程质量等方面，不及明挖法，仅在中心街区、商业繁华等对环境文明要求程度较高地区选用。由于明挖法施工安全、质量可靠、技术较为简单、造价低、工期短，具有盖挖法和暗挖法无可比拟的优越性，应优先采用。本站位于本站位于高新区铁炉村内，郑西客运专线南侧。附近为村庄，地下有没有管线。车站站位处有较好的明挖施工条件，车站有采用明挖法施工的条件，因此本车站均采用明挖法施工。5.2主体围护结构设计5.2.1主体围护结构选型郑州地区常见的车站围护结构形式有放坡、土钉墙、水泥土重力式挡墙、SMW桩、钻孔桩、地下连续墙等，针对本站具体情况，各种围护结构形式比较如下表：常用支护结构适用条件 表5.2.1-1结构形式适用条件不宜使用条件是否适用本工程放坡基坑周边开阔，满足放坡条件；允许基坑边土体有较大水平位移；开挖面以上一定范围内无地下水或已经降水处理；可独立或与其它结构组合使用。站址周边有构筑物及办公用房不适用土钉墙允许土体有较大位移；岩土条件较好；地下水位以上为粘土、粉质粘土、粉土、砂土；已经降水或止水处理的岩土；开挖深度不宜大于12m。站址周边有构筑物及办公用房局部适用（出入口出地面处）水泥土重力式挡墙开挖深度不宜大于7m，允许坑边土体有较大的位移；填土、可塑流塑粘性土、粉土、粉细砂及松散的中、粗砂；墙顶超载不大于20kPa周边有重要的市政交通且基坑较深；周边建筑物、地下管线要求严格控制基坑位移变形。不适用SMW桩可在粘性土、粉土、砂砾土等松较地层中应用；施工场地较大，允许基坑边土体有较大水平位移；开挖深度15m的深大基坑不适用钻孔桩可适用于各种土层；周边环境对基坑土体的水平位移控制有较高要求。适用(车站基坑)地下连续墙所有止水要求严格以及各类复杂土层的支护工程；任何复杂周边环境的基坑支护工程造价高不适用本站主体结构基坑开挖深度约16.74m，结合周围环境及相关地质，采用钻孔灌注桩加内支撑的支护形式；出入口通道及风道等附属结构，当基坑开挖深度大于5米时，仍采用钻孔灌注桩加内支撑的支护形式；小于5米时可视周边环境情况采用放坡或土钉墙支护。围护桩作为基坑开挖及主体结构回筑期间的支挡结构，承受全部的土压力及附加活载产生的侧压力，应根据开挖工况和施工顺序逐阶段计算其内力及变形，支护体系应满足整体稳定、抗倾覆、抗隆起等要求。经计算并结合工程类比情况，本站主体围护结构支护参数拟定如下：标准段围护桩采用10001500钻孔灌注桩，桩间设网喷层；支撑体系采用三道16厚609钢管撑。盾构井围护桩采用10001400钻孔灌注桩，桩间设网喷层；支撑体系采用三道16厚609钢管撑。出入口围护桩采用8001200。5.2.2围护结构计算图式及荷载围护结构受力计算模拟施工全过程，按荷载“增量法”原理进行。围护结构内力按弹性地基杆系有限元法计算分析，模拟开挖、支撑、换撑的实际施工过程，基坑外侧土压力按朗肯主动土压力计算。开挖面以下用一组弹簧模拟地层水平抗力。施工各阶段计算简图见图5.2.3-1、图5.2.3-3。围护结构计算时，其荷载主要有以下几种：1) 结构自重：钢筋混凝土自重按25kN/m3；2) 水土侧压力：施工阶段按朗肯主动土压力进行计算，以渗透系数为标准，k1m/d时采用水土合算，k1m/d时采用水土分算。3) 地面超载：按20 kN/m2考虑。5.2.3 计算结果及分析（内力与位移）经计算分析和工程类比，车站底板基本上位于（26）粉土。钻孔桩的插入深度按插入基坑面以下8.0m设计。基坑标准段围护结构计算施工各阶段计算简图见图5.2.3-1。图5.2.3-1施工阶段计算简图铁炉站站基坑标准段围护结构内力包络图见图5.2.3-1，钢管支撑竖向设3道。支撑设计轴力为：第一道N=476.62kN，第二道N=403.87kN，第三道N=446.24kN，围护结构计算最大水平位移11.63mm。图5.2.3-2 标准段施工阶段10001500钻孔桩计算结果内力图标准段10001500钻孔桩控制内力表(标准值) 表5.2.3-1桩径（mm）弯矩(kNm)剪力（kN）位移（mm）纵筋配筋率（%）1000713.98423.311.631.25根据计算分析结果，在标准段本车站围护结构采用10001500钻孔桩，桩主筋采用2622，纵筋配筋率1.25%。支撑采用竖向3道，第一、二、三道为609，t=16mm是安全、经济的，可以满足基坑开挖变形要求。5.3 主体结构5.3.1 设计原则车站结构形式，必须与施工方法相匹配。车站形式要符合城市总体规划的要求，满足使用功能，创造一个便利、舒适的交通环境。车站形式的选择在满足车站交通集散与运营要求的前提下，突出其交通功能，兼顾环境与舒适度的要求，尽可能地使车站的结构形式简洁实用、施工方法简便易行，从而达到简化规模、安全、经济的目的。车站采用两层两跨钢筋混凝土箱形框架结构，与围护结构组成复合式结构，在使用阶段共同受力。顶、中、底板与侧墙形成闭合框架结构，底、中、顶板设计为梁板体系。5.3.2 主要尺寸的拟定根据车站结构形式，结构尺寸拟设如下：标准段顶板800mm厚，端头井顶板厚800mm；顶纵梁bh=12002000mm；地下一层中板厚400mm；中纵梁bh=10001200mm；标准段底板厚900mm，端头井段底板厚1000mm；底纵梁bh=12002210mm。标准段柱bh=8001100mm，盾构井段柱bh=10001200mm。标准段地下一、二层侧墙厚600mm，端头井地下一、二层侧墙厚800mm。5.3.3 计算图式与荷载车站明挖结构采用现浇整体式框架结构，与围护结构形成复合结构。使用阶段考虑围护结构参与车站抗浮，并与主体结构侧墙共同承受车站侧向水土压力，其中侧墙承受全部侧向静止水压力，围护结构承受全部侧向水土压力与静止水压力之间的差值。车站主体结构计算时，把围护结构带入模型计算。车站主体结构计算按底板作用在弹性地基上的平面闭合框架结构进行内力分析。（1）计算简图计算分四种工况：工况一为施工工况，水土压力共同作用在结构上（在地下水位以上只有土压力），此水位为现状潜水水位，如计算简图6.3-1所示；工况二为正常使用状态，假定迎土侧压力逐渐恢复到静止土压力状态，采用水土分算（按设防水位计算）；如计算简图6.3-2所示；工况三为人防工况，考虑人防荷载作用；如计算简图6.3-3所示工况四为地震工况，考虑地震荷载作用；如计算简图6.3-4所示最终把四种工况的内力结果配筋进行包络取值。 图6.3-1 计算简图（一）图6.3-2 计算简图（二）图6.3-3 计算简图（三）图6.3-4 计算简图（四）主体结构计算时，其荷载主要有以下几种：永久荷载结构自重：钢筋混凝土容重=25kN/m3。覆土重：覆土容重取=20kN/m3。侧向水土压力：施工阶段采用朗金主动土压力。根据相关地质资料，该部分地区地下水水位较低，在基坑开挖底部以下，故计算过程中不需考虑地下水的作用。设备荷载：设备区按8 kN/m2考虑，并考虑设备吊装及运输路径的影响。静水压力和浮力：根据相关地质资料，该部分地区地下水水位较低，在基坑开挖底部以下，故计算过程中不需考虑地下水的作用。可变荷载路面活载：按q=20kN/m2取用。人群荷载：取q=4kN/m2。施工活载：考虑施工时可能情况的组合。其中车站两端为盾构吊出井，由于盾构拼装引起的临时地面超载按30kN/m2考虑。列车活载：根据车辆轴重、编组和制动力计算。偶然荷载：地震作用地铁结构抗震设防烈度按7度进行抗震设计，地铁为乙类建筑,地铁车站按照三级进行抗震计算，并提高一级采取抗震构造措施。人防荷载结构按6级抗力等级的人防荷载进行结构强度验算，并做到各个部分抗力协调。计算中计及温度应力的影响。结构计算荷载类型和计算取值标准按表5.3.3-1采用。 荷载类型表 表5.3.3-1荷载类型荷载名称荷载计算及取值永久荷载结构自重按构件实际重量计算。竖向地层土压力顶板覆土重=*H，其中为土容重，H为覆土厚度侧向地层土压力按静止土压力公式计算静水压力及水反力按最不利地下水位计算静水压力及反力混凝土收缩及徐变影响力混凝土收缩的影响按降低温度的方法计算，对整体浇筑的钢筋混凝土结构相当于降低温度15设备荷载按8kPa考虑，如设备重量较大，按实际重量计算邻近建筑物作用根据实际情况按最不利组合计算可变荷载基本可变荷载地铁车辆荷载按地铁车辆荷载所采用的车辆轴重、排列和制动力计算，并考虑通过重型设备车辆。地面活荷载20kpa，或按车辆活载最不利组合计算人群荷载按4kPa计算其它可变荷载施工荷载施工机具、地面堆材料堆载按20kPa考虑温度荷载使用阶段温度变化按郑州地区实际情况考虑施工期间按混凝土内部峰值温度考虑偶然荷载地震作用按设防烈度7度考虑人防荷载按人防等级为6级4）荷载组合：结构设计应根据结构类型与施工方法，将使用阶段可能出现的各种可变荷载、特殊荷载与永久荷载进行最不利组合，对结构进行强度、刚度及稳定计算。 永久荷载+可变荷载； 永久荷载+可变荷载+人防荷载荷载分项系数见表5.3.3-2：荷载分项系数表 表5.3.3-2永久荷载可变荷载偶然荷载人防荷载地震荷载基本组合构件强度计算1.351.4无无准永久组合构件裂缝验算1.00.8无无人防偶然组合构件强度验算1.2无1.0无抗震偶然组合构件强度验算1.20.6无1.3构件抗浮稳定性验算1.05.3.4 结构计算结果及分析（内力图及表）结构计算按永久荷载、可变荷载、地震荷载、人防荷载等的各种组合进行。围护桩与边墙间按只传递压力考虑。荷载按结构最不利受力情况进行组合。标准段使用阶段荷载组合见表5.3.4-1，设计内力表见表5.3.4-2，主体结构标准段设计内力图见图5.3.4-15.3.4-3。荷载组合表 表5.3.4-1种类组合自重覆土水土压力水浮力可变荷载地震作用人防荷载基本1.351.351.351.351.400标准1.01.01.01.01.000准永久11110.8人防1.21.21.21.2001.0地震1.21.21.21.20.61.30 图5.3.4-1主体结构使用阶段弯矩图（准永久值，单位：kN*m） 图5.3.4-2主体结构使用阶段剪力图（准永久值，单位：kN）图5.3.4-3主体结构使用阶段轴力图（准永久值，单位：kN）主体结构标准段每延米设计内力表 表3.4.4-2结构部位基本组合设计内力准永久组合设计内力截面尺寸(mm)控制截面配筋率(%)控制截面裂缝宽度(mm)M(kN.m)N(kN)Q(kN)M(kN.m)N(kN)Q(kN)顶板上缘-1091-333.5-654.1-813.3-246.4-485.68001.200.176下缘633.8613.24684560.800.091中板上缘-160.3-400.8-114.1-111.8-326.9-80.844001.050.176下缘80.895.4355.8465.680.800.102底板上缘698-453.5-666.1523.6-453.5-495.89000.910.105下缘-1223645.6-905.3481.51.20.169边墙外侧-763-573.3-573.3-588.5-658.5-455.37001.1490.128内侧135.8333.5112.1246.40.720.016中柱43.84158715.9330.69-118111.2380012002计算分析表明，由于结构周边土体的约束作用，地震力、人防荷载对地下结构绝大部分构件和位置为非控制因素，仅需按抗震、人防设防要求进行构造措施处理。根据结构计算内力值，除按强度进行截面配筋计算外，还须按最大裂缝宽度控制在迎水面不大于0.2mm，背水面不大于0.3mm的要求进行验算，以确定各截面的配筋。计算结果表明结构构件配筋除个别构件截面由强度控制外，其余均为裂缝宽度和挠度验算控制。本次计算结果均满足要求，其配筋率基本上控制在经济配筋率范围内，构件尺寸是合理、经济的。主要配筋详见“车站典型断面配筋图”。5.3.5 抗浮稳定性根据地质初勘资料，本站地下水位埋深在车站底板以下，本站满足抗浮稳定要求。5.4 附属结构5.4.1 围护结构出入口通道及风道等附属结构，当基坑开挖深度大于5米时，仍采用钻孔灌注桩加内支撑的支护形式；小于5米时可视周边环境情况采用土钉墙支护。基坑内支撑采用609mm、壁厚t=16mm的钢管支撑，支撑水平间距一般按45m考虑，竖向按1道支撑设置，局部竖向加设2道支撑；风道处局部加临时支柱。5.4.2 主体结构车站附属工程主体结构，拟采用箱形钢筋混凝土结构承受四周的水土压力和地基反力。结构尺寸拟设如下：附属位于地下一层，风亭顶、底板厚600mm，侧墙厚500mm；出入口顶、底板厚600mm，侧墙厚500mm。5.5 工程材料及耐久性设计5.5.1工程材料（1）混凝土强度等级钻孔桩、冠梁：C35； 梁、板、墙：C35；柱：C50；垫层：C20；结构顶板、底板、侧墙、桩均采用防水混凝土，要求抗渗等级不小于P8；桩间网喷、土钉墙采用C25早强喷射混凝土。（2）钢筋：HRB400级和HPB300级钢筋；钢板、型钢：Q235b钢。钢筋、钢板、型钢等其性能和质量指标必须符合国家现行标准的规定，并应有各项性能的质量证明书或检验报告。焊条：HPB300级钢筋及Q235钢的焊接采用E43-系列焊条。焊条的性能和质量应符合国家现行标准的规定。当钢筋采用机械连接时，连接件必须是经国家职能部门批准合格的产品，符合有关质量标准，并经现场试验合格后方可使用。钢筋接驳器应符合钢筋机械连接通用技术规程(JGJ 107-2010)的要求，性能等级：当接头不能错开时为 I 级，当接头错开35d时为 II 级。5.5.2 耐久性设计地下铁道结构物的工程材料根据结构类型、受力条件、使用要求和所处环境等因素选用，并考虑其经济性、可靠性和耐久性。结构构件一般采用钢筋混凝土。（1）混凝土原材料及配合比要求混凝土的原材料和配合比、最低强度等级、最大水胶比和单方混凝土的胶凝材料最小用量等应符合耐久性要求，并应同时满足抗裂、抗渗、抗冻和抗侵蚀的需要。本车站结构的设计使用年限为100年，车站中楼板、中梁、中柱等内部构件所处的环境的为一类环境，与土壤或水直接接触的顶板、底板、边墙、顶梁、底梁等外围构件所处的环境为二a类环境，混凝土原材料及配合比应符合下列要求：1）宜采用普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥，应优先采用水化热低的水泥。2）水胶比和胶凝材料用量限值见下表。 混凝土的水胶比和胶凝材料用量限值 表5.5.1-1混凝土强度设计等级最大水胶比最小水泥用量(kg/m3)胶凝材料最小用量(kg/m3)胶凝材料最大用量(kg/m3)C350.5280320450C500.363003604803）合理选择骨料粒径及级配、砂率，并通过添加优质粉煤灰或磨细矿渣等活性掺和料及高效减水剂等措施，确保混凝土的和易性，提高混凝土结构的后期强度及耐久性。4）混凝土中的最大氯离子含量为0.06，各类材料的最大含碱总量为3.0kg/m3。5）车站顶、底板、侧墙等与土壤或水直接接触的构件均应采用防水抗裂混凝土，混凝土设计抗渗等级不小于P8。6）配制高性能混凝土所掺入的密实剂、减水剂、膨胀剂、防水剂、引气剂、复合型外加剂等外加剂，其品种和掺量应经试验确定。所有外加剂应符合国家或行业标准一等品及以上的质量要求。 （2）钢筋净保护层厚度如下：混凝土钢筋的净保护层最小厚度（mm） 表5.5.1-2结构类别围护桩明挖结构侧墙中柱主梁楼板顶板（梁）、底板（梁）外侧内侧外侧内侧保护层厚度7045354040304535（3）最大计算裂缝宽度允许值：外围结构：迎土面0.2mm，背土面0.3mm。内部结构：0.3mm。（4）防水混凝土结构厚度不应小于250mm。（5）对于杂散电流的防护，当采用排流法时，应确保排流网的钢筋可靠焊接。（6）构件处于可能遭受严重锈蚀的环境时，受力钢筋的最小直径不宜低于16mm。（7）对于可能处于严重锈蚀环境下的构件，浇筑在混凝土中并部分暴露在外的吊环、紧固件、连接件等铁件应与混凝土中的钢筋隔离，并应采取相应的措施，以消除这类铁件的可能锈蚀对构件承载力的影响。6.结构防水设计6.1.设计原则1）地下结构防水应遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”的原则进行设计。2）防水设计应根据不同的结构型式、水文地质条件、施工方法、施工环境、气候条件等，采取相适应的防水措施。3）确立钢筋混凝土结构自防水体系，即以结构自防水为根本，施工缝（包括后浇带）、变形缝、穿墙管、桩头等细部构造的防水为重点，并在结构迎水面设置柔性全包防水层加强防水。4）选用的柔性防水层材料种类不宜过多，并应具有环保性能；经济、实用；施工简便、对土建工法的适应性较好；适应当地的天气、环境条件；成品保护简单等优势。5）优先选用不易产生窜水的防水材料和防水系统，减少窜水对后期堵漏维修工作带来不利影响。6. 2防水标准地下车站、人行通道及机电设备集中区段均按一级防水等级要求设计，不允许出现渗水部位，结构表面不得有湿渍。车站的风道、风井等部位均按二级防水等级要求设计，结构不允许漏水，结构表面可有少量湿渍。6.3主要技术要求1）明挖法施工的地下车站迎水面结构均采用防水混凝土，防水混凝土的抗渗等级根据结构的埋设深度确定，并不得小于P8。2）在结构的迎水面设置柔性全包防水层。顶板防水层应采用单组分聚氨酯防水涂料，一级设防要求时的厚度不小于2.5mm，二级不得小于2.0mm。侧墙和底板的防水层采用双层自粘聚合物改性沥青防水卷材，每层厚度均不得小于3mm，并根据不同部位设置与其相适应的防水层保护层。3）防水混凝土结构的混凝土垫层，其强度等级不得小于C20，厚度不得小于150mm。6.4防水方案1）一级设防要求时，环向施工缝均采用35cm宽钢边橡胶止水带，接缝表面涂刷水泥基渗透结晶材料加强防水；水平、纵向施工缝均采用3mm厚钢板止水带+遇水膨胀止水胶（20mm10mm）并在接缝表面涂刷1.5Kg/m2的水泥基渗透结晶型防水材料加强防水。2）二级设防要求时，环向施工缝均采用35cm钢边橡胶止水带加强防水，水平纵向施工缝均采用双道遇水膨胀止水胶加强防水，止水胶断面尺寸为2010mm。3）变形缝均整环设置宽度为35cm的中孔型中埋式钢边橡胶止水带，侧墙和底板设置宽度为35cm的“”型外贴式橡胶止水带，顶板的迎水面变形缝内设置2010mm的聚硫密封胶。单洞隧道顶板和侧墙变形缝部位结构内表面预留530cm的凹槽，设置厚度1mm的不锈钢板接水盒。单洞隧道变形缝背水面缝内整环采用聚硫密封胶进行嵌缝密封。4）所有变形缝和施工缝外侧均应设置防水层的加强层，加强层设置在防水层与现浇防水混凝土结构之间，加强层的宽度均为100cm，缝的两侧各50cm。5）穿墙管的防水一般采用主管直接埋入混凝土内的固定式防水法，埋入前主管应加止水环。7.施工组织及工程技术措施7.1 主要施工步骤车站主体（标准段）部分施工步骤如下：1） 三通一平（含交通疏解、地下管线的保护和改移）2） 施工围护结构，并进行第一次开挖；3） 施工冠梁及第一道支撑，进行第二次开挖；4） 设置第二道支撑，进行第三次开挖；5） 设置第三道支撑，开挖到基底；6） 施工接触网，底板垫层，铺设防水层，浇筑底板、中柱，施作部分边墙防水层和浇筑边墙，待混凝土达到规定强度后拆除第三道支撑；7） 施作余下部分边墙防水层，浇筑边墙、地下二层中柱及中板、梁 ，待混凝土达到规定强度后拆除第二道支撑；8） 施作剩余部分边墙防水层，浇筑边墙、地下一层中柱及中板、梁 ，待混凝土达到规定强度后拆除第一道支撑；9） 施工顶板防水层，回填覆土(含恢复管线)，恢复路面。10） 站台板、内部结构及附属结构施工标准段施工步骤详见“施工工序图”。7.2 指导性施工组织及进度安排根据本站的车站规模和施工条件，考虑合理的施工进度，计划总工期20个月，各工序的顺序和衔接详见施工进度横道图。 7.3 施工场地布置及交通疏解方案施工场地布置共分为二期。一期围挡车站主体结构进行施工；二期围挡车站两侧附属结构进行施工。7.4 地下和地面管线改移及防护措施 本站下没有管线，不存在管线改移。7.5 与邻近工程的关系及处理方案 本站位于高新区铁炉村内，郑西客运专线南侧。周边为村庄居民，通过控制基坑变形和地面沉降，对特别的建筑进行监控监测，以保证临近建筑物安全。 车站两端区间均为盾构法区间。根据工程筹划，车站顶板、中板需留盾构施工孔洞，盾构施工完成后浇筑混凝土封闭。7.6 基坑降、排水方案 本站地下水位低于结构底板，无需降水。车站施工需做好基坑四周阻水措施，防止基坑进水；做好排水预案，基坑一旦进水需及时抽排。7.7 环境保护措施1)基坑开挖阶段应加强对车站基坑周围建筑物和地下管线的监测，当地表沉降危及到地下管线和建筑物的正常使用时，应采取在被保护的地下管线和建筑物周边进行注浆等工程措施，保证建筑物和地下管线的正常使用。2)施工中应尽量保护好道路两边的绿化带，对于不得不占用的绿化带在工程竣工后必须还建，以保持原有环境。3)施工弃土临时堆砌坡脚宜设支挡物，并尽快运到指定的堆放场，避免乱取乱弃。运土车辆不宜装得过满，应加盖蓬布。进出车辆必须把车轮洗干净，不得超载。4)施工期间，施工中产生的废水需沉淀净化才能排入市政雨污水管道5)施工噪音应满足建筑施工场界噪声限值（GB12523-90）的要求，合理安排施工时间，尽量避开居民休息时间进行强噪声操作。6)选用的施工注浆浆液必须对地下水无污染。7)工中应加强管理，严格按设计要求施工，加强监控量测。8)施工围挡应美观大方，不影响市容。7.8 施工监控量测 为了确保基坑安全和开挖过程中尽可能减小对周围建筑物、地下管线及交通主干道的影响，应对施工全过程进行监测控制。项目包括：地表沉降、围护桩水平与垂直位移、钢支撑轴力、地下水位、周边地下管线位移、周边建筑物沉降和倾斜等。根据上述监测项目，采取相应的监测手段，以便施工过程中能及时发现隐患，及时作出处理，做到信息化施工，确保工程质量。8.风险源分析及措施 本站为标准地下两层车站，站址处周边在一定距离内有稀疏的建筑，无重要地下管线，地下水位位于车站底板以下，车站采用较成熟的明挖顺