佛山城市轨道交通3号线新松站车

电子科技大学毕业设计（论文）佛山城市轨道交通3号线新松站车站设计学院名称学院名称专业名称专业名称学生学号学生学号学生姓名学生姓名指导教师教授姓名助理指导老师老师姓名202X年X月佛山城市轨道交通3号线新松站车站设计摘要地铁车站的设计与施工是地铁工程的亮点之所在，也是其难点之所在。本毕业设计依据佛山城市轨道交通3号线的运营要求、车站周边环境以及工程水文地质条件等，按照地铁设计规范和混凝土结构设计规范等，本着经济合理、安全实用的基本原则，对新松车站进行建筑设计、主体结构设计、围护结构设计以及施工监控量测设计。本毕业设计的主要思路如下：1、根据线路的特征、运营管理要求、周围的环境以及施工方法等条件确定车站平面形式；2、根据客流量预测来确定车站的规模，按照经济、适用以及美观的原则对车站进行建筑设计；3、根据地铁设计规范计算各种类型的荷载并进行荷载组合，选择正常使用阶段的标准组合和基本组合并使用荷载结构模型，运用弹性地基梁的理论通过结构力学求解器软件对正常使用阶段工况下的车站结构进行内力计算，再根据计算所得的控制内力，按照混凝土结构设计规范对主体结构进行配筋计算；4、根据工程水文地质条件以及周边环境等因素，对车站围护结构方案进行设计；5、根据工程水文地质条件、车站结构特点、施工方法以及其后条件等，对工程施工监控测量进行合理的设计。关键词：地铁车站；建筑设计；主体结构设计；围护结构设计；施工监控量测设计DesignofFoshanXinzhouRailwayStationLine3AbstractSubwaystationdesignandconstructionofthehighlightsofthesubwayprojectiswhereitisalsodifficult.Accordingtothesubwaydesignspecificationsandtheconcretestructuredesignspecifications,inaccordancewiththeeconomicrational,safeandpracticalbasicprinciples,thenewpineStationforarchitecturaldesign,themainstructuredesign,envelopedesignandconstructionmonitoringmeasurementdesign.Themainideaofgraduationdesignisasfollows:1.Accordingtothecharacteristicsoftheline,operationalmanagementrequirements,thesurroundingenvironmentandconstructionmethodstodeterminetheconditionsofthestationplane;2.Accordingtothetrafficforecasttodeterminethesizeofthestation,inaccordancewiththeeconomic,applicableandaestheticprinciplesofthestationforarchitecturaldesign;3.Accordingtothedesignstandardofthesubway,theloadofeachtypeiscalculatedandtheloadcombinationiscarriedout.Thestandardcombinationandthebasiccombinationofthenormalusestageareselectedandtheloadstructuremodelisused.ThetheoryoftheelasticfoundationbeamisusedtoanalyzethenormalworkingstageOfthestationstructureoftheinternalforcecalculation,andthencalculatedbasedonthecontrolofinternalforces,inaccordancewiththeconcretestructuredesignspecificationsofthemainstructureofthereinforcementcalculation;4.Accordingtotheengineeringhydrogeologicalconditionsandthesurroundingenvironmentandotherfactors,thedesignofthestationenvelopestructure;5.Accordingtotheengineeringhydrogeologicalconditions,thestationstructurecharacteristics,constructionmethodsandthesubsequentconditions,etc.,theconstructionofmonitoringandcontrolofareasonabledesign.Keywords:Subwaystation;architecturaldesign;mainstructuredesign;envelopedesign;constructionmonitoringmeasurementdesign第1章概述1.1工程概况新松站是佛山地铁交通3号线的一个中间站，位于甲子路和环市北路的交汇处，线路沿东西向行进。车站站台的中心里程值为BK20+609.062，地平面的标高为2.9m，主体结构顶板上覆盖的土层的厚度为3.0m。地面到基坑底之间有较厚的粉细砂层，而基坑底主要位于强风化泥质粉砂岩层中。基坑标准段开挖深度约为23.59m，基坑端头井开挖深度要更深一些，约为24.4m。车站围护结构基坑内包总长度约为148.45m，标准段基坑宽度约为22.1m。车站为地下三层三跨结构，采用明挖法施工。围护结构选择采用地下连续墙。根据盾构筹划方案，新松站两端设置盾构井。站台形式选择岛式站台。1.2工程地质与水文地质概况1.2.1工程地质依据已有的勘察结果，车站穿越的地层从上向下依次为：杂填土层、淤泥层、粉细砂层、淤泥层、可塑状粉质粘土层、中粗砂层、强风化泥质粉砂岩层。根据勘察结果，地层的信息如表1-1所示。表1-1土层信息表序号名称天然容重土的粘聚力内摩擦角土层厚度符号单位1杂填土175152.52淤泥17.5683.23粉细砂18.6024.311.44淤泥17.5682.95可塑状粉质粘土18.93100.76中粗砂18.202947强风化泥质粉砂岩22.57314.451.2.2水文地质依据水文地质勘察报告显示，地下水位埋深为1～2m，水位标高为0.9～1.9m。依据水赋存在地下的条件和水的动力特征来判断，设计的车站场地按照地下水的类型可分为孔隙微承压水和基岩裂隙水两种类型。（1）孔隙微承压水设计的车站场地孔隙微承压水大部分存在于的砂土、砾砂以及圆砾中，因此地下水位的埋深比较浅。（2）基岩裂隙水主要存在于施工场地区域砂砾岩岩层的裂隙当中，且主要来源为松散层中的孔隙微承压水供给。1.3设计内容本设计内容有新松站建筑设计、主体结构设计、基坑围护设计以及施工监控量测设计。1.4设计依据（1）《地铁设计规范》（GB50157-2013）（2）《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》（GB50307-1999）（3）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）（4）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（5）《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010（6）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2012）（7）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）（8）《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T50476-2008）（9）《城市轨道交通技术规范》（GB50490-2009）（10）《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）第2章车站建筑设计新松站车站采用三层三跨主体结构和岛式站台形式。2.1主要设计原则（1）地铁车站的设计首先需要满足大量客流的需求，这则通过满足交通运输、地铁行车路网分布等的要求来完成。其次地铁车站的设计还需要尽量少影响周围环境和市民的正常生活，为此需协调好与城市内部交通、地面的建筑建设以及地下管线走向三者之间的关系。（2）车站规模需根据远期客流预测和运营管理的来设计，除了满足发生事故时紧急疏散的要求之外，还需要具备良好附属生活设施，已达到提高乘客乘车舒适度的目的，此外车站还需考虑无障碍设计。（3）设计需通过简化运营管理的模式、优化车站建筑布置等来降低造价及运营成本，但不能影响车站正常使用和运营。（4）车站设计应当符合人防和消防的规范要求，按在同一时间内最多发生一次火灾考虑。（5）车站主要受力构件都应当符合防火标准要求，按一级防火标准考虑，且应当符合其他安全性和耐久性要求。（6）车站结构需进行抗震验算，并在设计时采用相对应的构造处理工艺，用以增加结构的整体抗震性能。2.2车站客流预测及客流组织2.2.1客流预测新松站远期（按远期25年进行预测）高峰小时客流量如表2-1所示。表2-1远期高峰小时客流量（单位：人次）时段上行方向客流数下行方向客流数客流总数下车上车下车上车早高峰394230942393206311492晚高峰174619342496346193372.2.2客流组织站厅层中部布置为公共区（将其划分为付费和非付费两个区域），在站台与站厅之间设置两组楼扶梯，以此满足日常以及紧急情况的客流通行需要。每组楼扶梯设置一部楼梯和一台扶梯。在付费区与非付费区交汇处放置进出闸机，并将客服中心设置在进出闸机附近，客服中心负责处理接待有问讯或票务问题的乘客。在非付费区放置自动售票机，乘客自助便捷购票，节省乘客进站时间。在非付费区内还设置有银行、卫生间等公共服务设施。放置一部无障碍电梯于付费区内，电梯可直达站台。2.3车站站台有效长度计算佛山地铁采用B型车辆，远期为6辆编组。（2-1）式中——站台有效长度()；——列车每节长度()，B型车为19.5；——列车的节数，6节；——列车停车误差，取2。则，取有效长度为120。2.4楼梯与自动扶梯计算为节省投资，设计采用出站客流乘自动扶梯向上走，而进站客流则通过走步行楼梯向下走。（1）自动扶梯台数计算（2-2）式中——预测的出站总客流量（人）；——超高峰系数，取1.3；——客流小时输送量，取9600人（自动扶梯梯宽1，梯速0.65，倾角）；——扶梯使用效率，取0.8。则台，选用2部1宽自动扶梯。（2）楼梯宽度计算（2-3）式中——预测进站总客流量（人）；——楼梯混向通行能力，取3200人；——楼梯使用率，取0.7；则。为保证紧急情况下能及时疏散客流，选用2部3宽楼梯。楼扶梯相向布置，。2.5站台层的事故疏散时间计算楼扶梯的总布置除满足客流通行的需要之外，还要进行验算，验算按照站台层紧急情况时疏散全部乘客时间不大于6进行，且不考虑消防专用梯和垂直电梯的使用。疏散时间按公式（2-4）计算：（2-4）式中------远期客流预测中超高峰单列列车的最大搭载客流，B型车为人；------远期客流预测中超高峰站台上人员总数（人），管理人员取10；------单台自动扶梯的客流输送量，取9600人；------疏散楼梯的客流输送量，按单向上楼取3700人；-------自动扶梯的数量；------人行楼梯的总宽度。在实际计算中，需考虑有自动扶梯因故障而停用，则自动扶梯数量为台，且扶楼梯的通行能力还要考虑折减系数0.9，考虑人的正常反应时间为1min。则所以楼扶梯的总布置符合规范的防灾要求。2.6站台宽度计算计算：考虑到远期客流的增长，岛式站台宽度取13。2.7售、检票设施数量计算售、检票设施计算应当要考虑高峰客流量和客流方向。2.7.1售票设施数量计算售票方式采用自动时，售票机台数为：（2-5）式中台故取6台，在车站的两边各放置3台自动售票机。2.7.2检票设施数量计算检票均采用自动检票的方式。（1）进站检票：（2-6）取5台。（2）出站检票：（2-7）取6台。2.8车站出入口及通道设计计算2.8.1出入口数量布置车站地处甲子路与环市北路的交叉十字路口，设4个出入口，按均布客流计算。2.8.2出入口宽度计算取任一出入口计算。本站设计采用双支出入口通道。（2-8）由规范和实际情况，取3m。2.8.3出入口楼梯宽度计算（2-9）式中故采用2.4m宽楼梯。2.8.4直升电梯放置一台无障碍垂直升降梯于付费区中，电梯可直达站台，方便行动不便的乘客使用。第3章车站主体结构设计3.1主体结构设计原则（1）主体结构的设计需符合施工、运营以及城市规划的要求；主体结构净空尺寸要符合限界、施工工艺以及使用要求；主体结构还需要考虑外界对主体结构以及结构自身变化的影响。（2）主体结构设计分为施工阶段和正常使用阶段，分别使用承载能力极限状态和正常使用极限状态的条件进行强度、刚度及稳定性计算，以此确保主体结构的耐久性。地下结构耐久性设计需满足能使用100年以上，其重要性系数不应小于1。（3）结构构件允许出现裂缝，但裂缝宽度必须。（4）车站结构应当按一级的安全性和防火性设计。（5）主体结构设计应当使用最不利条件进行抗浮设计。如果侧壁摩阻力不予考虑，抗浮安全系数就0.5；如果不考虑，则抗浮安全系数应当1.05。（6）结构应根据实际情况建立计算模式，且计算模式必须要能够反映出结构与地层之间的作用关系。（7）地下结构适合运用信息化设计及施工：即先根据已有资料进行设计，然后根据施工中信息管理得到的资料去完善设计和指导施工。（8）应当根据结构类型、使用要求、周边环境条件以及保证经济、适用的原则去选择结构材料。（9）尽量减弱车站施工过程中以及完工后对环境造成不利的影响，车站结构应当符合抗震需求，并应当考虑因城市规划而导致周围环境的改变对车站结构的影响。

3.2主体结构方案的选择（1）车站主体结构形式本车站采用双停车线，车站有效站台长度为120m，站台宽度为13m，车站总长度设计值为148.45m，车站顶部覆盖的土层厚度约为3m左右。车站标准段为地下三层三跨箱型框架结构，结构构件有顶板、中板、底板、侧墙等。顶、中、底板沿车站纵向均设有纵梁，沿车站横向设有两排中柱。（2）车站盾构端头井及临时孔洞的设置在本站两端设置有盾构井，为收发盾构机站端需要加宽加深。（3）结构变形缝的设置为了确保轨道结构在运营过程时的安全，主体结构不考虑设置沉降缝，跨内受力较小位置可根据条件选择是否设置。同时，主体与各风道、通道连接处应考虑设置变形缝。有防水需求的施工缝或变形缝需采用防水构造处理。（4）结构抗浮设计车站底板埋深约为23.59米，抗浮验算取最不利情况，地下水位为地表，顶板的覆盖土层厚度约为3米。底板处水压力：（3-1)按照最不利情况考虑，折减系数n取1。顶板上土层厚度约为3m，重度取20,顶板上荷载为：主体结构每延米自重为：（主体结构横断面有效面积为94.04m2）。则抗浮安全系数为：根据《地铁设计规范》规定,不考虑侧摩阻力时安全系数应1.05。所以车站主体结构抗浮设计合格。(5）地基加固综合考虑地基力学特性以及结构受力特点，本设计不做主动加固。3.3主体结构荷载与内力计算3.3.1主体结构各部分尺寸设计及材料的选定（1）结构主要尺寸的拟定原则①结构尺寸应当符合一切车站使用功能的要求；②结构尺寸应当符合结构所有状态下的承载、变形要求；③结构尺寸应当符合施工工艺的合理性。（2）结构尺寸的拟定结构各部分尺寸如表3-1所示。表3-1车站主体结构各部分尺寸拟定表类别尺寸（m、m×m）主体结构顶板0.8中板（1、2）0.4底板1.1顶纵梁1.1×2.1中纵梁0.9×1.0底纵梁1.2×2.89中柱0.8×0.8外墙0.8端墙0.9站台板0.2（3）工程材料本设计中都选用钢筋和混凝土材料。钢筋及混凝土首先必须满足强度要求，其次还需综合考虑其他耐久性要求。本设计各部分采用的工程材料如表3-2所示。表3-2主体结构各部分工程材料表部位混凝土钢筋顶板C35HRB335中板（1、2）C35HRB335底板C35HRB335侧墙C35HRB335钢筋砼柱C35HRB3353.3.2计算模式主体结构横向为箱形框架结构，主体结构沿纵向断面和荷载都均未发生太大变化，且底板受力均匀分布，故可将车站主体简化为平面进行受力分析。主体结构转化为平面结构进行内力分析，采用受压弹簧模拟侧墙和底板的土体。若地基承载力小于弹簧反力，那么去除该弹簧且并用最大地基反力去替换。沿结构纵向选取一延米定义为荷载计算的计算单元。主体结构可用等代法，按照作用位置在结构弹性基础上的封闭框架构造进行分析计算，其土层荷载以等效作用弹簧来模拟，策划选取采用“荷载-结构”，计算依据平面杆系进行，选用SAP2000进行内力分析。车站主体部分构造受力模型如图3-1所示。图3-1标准段主体结构计算模型3.3.3荷载计算（1）荷载种类设计中荷载种类有永久荷载、可变荷载以及偶然荷载。常见的一些荷载分类如表3-3所示。表3-3一些荷载的分类荷载类型荷载名称永久荷载土层压力结构自重设备重量土压力水压力及浮力可变荷载地面超载列车荷载人群荷载偶然荷载地震荷载（2）永久荷载结构自重，取25kN/m3；结构覆土层重度，取17kN/m3；浮力：以地下水位到地面的总浮力计，地下水位取地表以下1m；侧向土压力：土的重度取18.1kN/m3；设备荷载，取8kN/㎡。（3）可变荷载人群荷载：取4kPa；地面超载：取20kPa；列车荷载：取。（4）偶然荷载地震荷载：本设计未考虑地震荷载。（5）荷载组合荷载组合如表3-4所示。表3-4地铁车站结构计算荷载组合状态及组合荷载种类承载能力极限状态正常使用极限状态承载能力极限状态基本组合准永久组合地震组合永久荷载结构自重1.01.0（有利）1.2（不利）覆土荷载侧土压力侧水压力状态及组合荷载种类承载能力极限状态正常使用极限状态承载能力极限状态基本组合准永久组合地震组合永久荷载浮力1.01.0（有利）1.2（不利）设备荷载可变荷载人群荷载0.50.5地面超载地面超载引起的侧土压力偶然荷载地震影响001.3备注用于配筋计算用于抗裂计算用于抗震计算（6）各部分所受荷载分析如下1）顶板受到的垂直荷载为：路面活载取：覆土压力为：顶板自重为：2）站厅层（中上板）受到的垂直荷载人群荷载取：设备荷载取：中板自重为：3）设备层（中下板）受到的垂直荷载人群荷载取：设备荷载取：中板自重为：4）站台板受到的垂直荷载人群荷载取：设备荷载取：站台板自重取：5）底板受到的垂直荷载底板自重为：水浮力为：（方向竖直向上）列车荷载取：6）结构侧壁受到的土层压力（采用水土合算）土的加权容重为：土的加权内摩擦角：侧压力系数：（3-2）侧壁顶部受到的土侧压力为：侧壁底部受到的土侧压力为：（3-3）7）纵梁荷载纵梁计算应选择最不利荷载位置，取纵梁两侧相邻板半跨荷载之和，即纵梁荷载为两个半跨板自重之和。顶纵梁顶板垂直荷载：顶板自重：中纵梁（1、2）中板垂直荷载：中板自重：底纵梁底板垂直荷载：（方向竖直向上）底板自重：（方向数值向下）组合后各部分所受荷载如表3-5所示。表3-5各部分组合荷载（单位：）组合类别基本组合准永久组合地震组合顶板1278195.2中板（1、2）34.0422023.6底板294.624198.4238.08侧墙顶板处67.43245.40964.491底板处330.852222.796267.355顶纵梁879.440560.925659.26中纵梁214.966138.5163.43底纵梁2040.2711373.921648.7043.3.4内力计算使用SAP2000计算主体结构横断面和纵断面的内力（取基本组合加载）。（1）车站板、墙、柱的计算结果如图3-2~图3-4所示。

图3-2轴力图（单位：）

图3-3剪力图（单位：）

图3-4弯矩图（单位：）

（2）车站纵梁计算结果如图3-5、图3-6所示。图3-5剪力图图3-6弯矩图

通过SAP2000计算可得各部分最不利界面内力如表3-6所示。表3-6车站主体结构各部分内力表构件弯矩轴力剪力尺寸顶板上缘1069.71415.67734.511000800顶板下缘786.31415.67734.511000800中上板上缘314.52722.69181.971000400中上板下缘88.14722.69181.971000400中下板上缘229.061616.19166.271000400中下板下缘106.931616.19166.271000400底板上缘760.191156.81120.510001100底板下缘1589.501156.81120.510001100侧墙迎土面1589.501475.541156.751000800侧墙背土面534.911475.541156.751000800中柱-1926.066-800800顶纵梁上缘6549.3-4775.0211002100顶纵梁下缘6247.36-4775.0211002100中上纵梁上缘1633.31-1075.819001000中上纵梁下缘947.43-1075.819001000中下纵梁上缘1549.29-1069.199001000中下纵梁下缘1070.94-1069.199001000底纵梁上缘9201.39-8938.7112002890底纵梁下缘13470.36-8938.7112002890

3.4主体结构的配筋计算3.4.1车站板、墙配筋计算车站顶板上缘的配筋计算截面尺寸,,计算长度，则有效高度为，弯矩设计值为，轴力设计值为，混凝土等级C35，钢筋等级为HRB335，查《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）可知，，，，。（1）偏心距：（3-4）附加偏心距：（3-5）初始偏心距：（3-6）（2）偏心矩增大系数：（3-7）所以应该对增大系数进行修正偏心受压截面曲率的修正系数：（3-8）取。则构件长细比影响系数取。所以偏心距增大系数：（3-9）（3）判断大小偏心：偏心距：（3-10）所以是大偏心受压构件。（4）受压区钢筋面积：偏心距：（3-11）由于受压钢筋和受拉钢筋均未知，为使得截面总配筋面积最小，像双筋受弯构件配筋方式一样，取。则受压区钢筋面积：（3-12）取。查配筋表，选用6B25（）。（5）受拉钢筋面积：受拉区高度：（3-13）所以。则受拉区钢筋面积：（3-14）查配筋表，选用9B25（）。（3-15）满足要求。（3-16）满足要求。（6）裂缝宽度验算按照《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010）规定，当时需验算裂缝宽度。则处于使用阶段时的轴向压力偏心距增大系数。轴向压力作用点与纵向受拉钢筋合力点之间距离：（3-17）纵向受拉钢筋合力点与截面受压合力点之间距离：（3-18）按照有效受拉混凝土截面面积为依据计算的纵向受拉钢筋配筋率：（3-19）钢筋混凝土构件的纵向受拉钢筋的应力：（3-20）裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数：（3-21）最外受拉钢筋外边缘与底边之间距离：纵向受拉钢筋的等效直径：因此最大裂缝宽度：满足裂缝要求。（3-22）地铁结构其他截面位置配筋过程同顶板上缘类似，均选取混凝土等级C35和二级钢筋作为工程材料。标准段各部分截面配筋计算如表3-7、3-8所示。表3-7标准段截面配筋计算（一）截面位置配筋过程顶板上缘顶板下缘中上板上缘中上板下缘中下板上缘中下板下缘尺寸100080010008001000400100040010004001000400弯矩设计值1069.71786.31314.5288.14229.06106.93轴力设计值415.67415.67722.69722.691616.191616.19偏心矩25731892435.2122141.766.16偏心距增大系数1.0191.1061.2071.6631.5822.093判断大小偏心受压大偏心大偏心大偏心大偏心大偏心大偏心受压钢筋面积294529451964196434363436受压配筋6B256B254B254B257B257B25受拉钢筋面积4418343626619821473982受拉配筋9B257B257B222B253B252B25裂缝宽度验算0.0920.1560.134不需要验算不需要验算不需要验算表3-8标准截面配筋计算（二）截面位置配筋过程底板上缘底板下缘侧墙迎土面侧墙背土面尺寸100011001000110010008001000800弯矩设计值760.191589.501589.50534.91轴力设计值1156.81156.81475.541475.54偏心距657.113741077362.5偏心距增大系数1.0521.0261.0441.126判断大小偏心受压大偏心大偏心大偏心大偏心受压钢筋面积2945294534363436受压配筋6B256B257B257B25受拉钢筋面积2454343655421964受拉配筋5B257B259B284B25裂缝宽度验算0.1610.1260.256不需要验算

3.4.2中柱配筋计算中柱的尺寸为800800，轴力，混凝土采用C35，钢筋采用HRB335，，，，。（3-23）式中——————————故取。则（3-24）故用构造配筋：（3-25）纵筋选用9B25（）。箍筋选用B8@250。

3.4.3梁的配筋计算顶纵梁上缘的配筋计算顶纵梁上缘，弯矩设计值，混凝土等级C35，钢筋为HRB335，，，，，。，。假定受拉钢筋放2排，则，则。（3-26）（3-27）所以可以按照单筋截面配筋。则（3-28）（3-29）选用受拉钢筋6B50，。（3-30）满足要求。（3-31）满足要求。其他梁截面的配筋过程同顶纵梁类似，均采用C35混凝土和HRB335钢筋，各纵梁配筋计算结果如表3-9、3-10所示。表3-9各纵梁配筋计算表（一）截面位置配筋过程顶纵梁上缘顶纵梁下缘中上纵梁上缘中上纵梁下缘尺寸110021001100210090010009001000截面位置配筋过程顶纵梁上缘顶纵梁下缘中上纵梁上缘中上纵梁下缘弯矩设计值6549.36247.361633.31947.430.0860.0820.1230.0710.090.0850.1320.0740.9550.9570.9340.963112041066362003489配筋6B506B503B502B500.0920.0920.1180.0780.0050.0050.0070.004

表3-10各纵梁配筋计算表（二）截面位置配筋过程底纵梁上缘底纵梁下缘中下纵梁上缘中下纵梁下缘尺寸120028901200289090010009001000弯矩设计值14466.9513552.161549.291070.940.1170.0810.0570.0840.1240.0840.0590.0880.9380.9580.970.956585839651116816594配筋3B502B506B509B500.1180.0780.0610.0920.0070.0040.0030.005

第4章围护结构设计4.1围护结构设计原则（1）根据车站的工程地质、水文地质以及周围环境条件，再综合考虑相邻区间隧道施工工艺等因素去选择施工方法和基坑围护结构。应当做好含水层中的地下水的处理和防治。（2）围护结构类型首先需要考虑基坑尺寸、工程地质以及水文地质条件，再综合考虑与主体结构的联系、对周边环境影响程度、施工困难度后通过全面地比较后确定。（3）依据结构的实际情况，再考虑反映出作用效果去确定结构的计算模式。（4）根据结构类型、受力情况、使用要求等，并本着经济、可靠、实用的原则去选择结构材料。（5）明挖结构的支护参数应当综合考虑地质、水文以及其他实际因素，再按照规范以及类比法进行比选。4.2围护结构方案选择（1）围护结构选型基坑的围护结构形式应尽量做到技术成熟、施工安全、造价合理、工期短、符合环保等要求。明挖车站的围护结构主要型式有地下连续墙、钻孔灌注桩、钻孔咬合灌注桩等。将各种型式进行对比如表4-1所示。表4-1围护结构经济技术比较表项目地下连续墙钻孔灌注桩钻孔咬合灌注桩本站地层适用性适用适用适用围护结构效果围护结构刚度大、变形小，基坑施工对邻近建筑与地下管线影响小围护结构刚度较大、变形较小，基坑施工对邻近建筑与地下管线影响较小围护结构刚度较大、变形较小，基坑施工对邻近建筑与地下管线影响较小防水效果施工工艺成熟，防水效果较好桩间止水帷幕，防水效果稍差桩间咬合，防水效果较好与永久结构结合情况可为单层结构，亦可与内衬墙组成叠合结构或复合结构共同受力桩与内部结构共同承受水土压力桩与内部结构共同承受水土压力本地区适用深度适用基坑深度较大基坑深度较大时，防水效果不易保证适用基坑深度较大施工对环境的影响小小小对机具设备的要求需要大型挖槽机一般钻机可施工需要大型钻机施工速度在土层中施工进度较快施工进度快施工进度较快施工工艺与难度工艺成熟，施工难度小工艺成熟，施工难度小施工精度要求高，施工相对困难围护结构工程造价高较低高新松站基坑深度标准段约为23.59m，基坑侧壁分布有杂填土、淤泥、粉细砂，粉细砂渗透系数大，需要止水。经比选，钻孔咬合桩对设备要求高且施工难度大；钻孔灌注桩防水效果较差。综上所述，本站推荐采用施工工艺成熟、施工难度小的地下连续墙结构。（2）围护结构的水平受力体系方案围护结构的水平受力有锚杆和内支撑。两种方案的比较见表4-2。表4-2围护结构的水平受力体系比选表型式内容锚杆内支撑对地层的适用性主要适用于粘性土层和半土半石的地层不受地层的限制施工技术难度一般容易施工速度慢快对环境的影响如果基坑外围的建筑物有地下室或桩基础,则预应力锚杆施工受限制无影响对机械要求程度需采用适用于粘土层的钻机成孔钢支撑只需吊机吊装工程造价一般钢支撑可反复使用，综合造价较低新松站地处城市主干道，附近有诸多建筑物以及地下管线，难以采用预应力锚杆，加之钢支撑对地层适应性、施工速度以及造价的优势，本设计水平受力体系采用内支撑。4.3围护结构计算围护结构内力计算采用理正深基坑三维建模，根据设计好的基坑尺寸以及土层信息以及其他开挖工况按施工顺序开挖并进行内力及变形顺序。具体如下所示。----------------------------------------------------------------------[支护方案]----------------------------------------------------------------------连续墙支护----------------------------------------------------------------------[基本信息]----------------------------------------------------------------------规范与规程《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012内力计算方法增量法支护结构安全等级一级支护结构重要性系数γ01.10基坑深度H(m)23.590嵌固深度(m)18.000墙顶标高(m)0.000连续墙类型钢筋混凝土墙├墙厚(m)0.800└混凝土强度等级C35有无冠梁有├冠梁宽度(m)1.000├冠梁高度(m)0.800└水平侧向刚度(MN/m)466.667放坡级数0超载个数1支护结构上的水平集中力0----------------------------------------------------------------------[超载信息]----------------------------------------------------------------------超载类型超载值作用深度作用宽度距坑边距形式长度序号(kPa,kN/m)(m)(m)(m)(m)120.0000.0005.0002.000矩形0.000----------------------------------------------------------------------[附加水平力信息]----------------------------------------------------------------------水平力作用类型水平力值作用深度是否参与是否参与序号(kN)(m)倾覆稳定整体稳定----------------------------------------------------------------------[土层信息]----------------------------------------------------------------------土层数7坑内加固土否内侧降水最终深度(m)25.590外侧水位深度(m)2.000内侧水位是否随开挖过程变化否内侧水位距开挖面距离(m)---弹性计算方法按土层指定ㄨ弹性法计算方法m法基坑外侧土压力计算方法主动----------------------------------------------------------------------[土层参数]----------------------------------------------------------------------层号土类名称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角(m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1杂填土2.5017.07.05.0015.002淤泥3.2017.57.56.008.003粉砂11.4018.68.60.0024.304淤泥2.9017.57.56.008.005粉土0.7018.98.93.0010.006中砂4.0018.28.20.0029.007强风化岩50.0022.512.57.0031.00层号与锚固体摩粘聚力内摩擦角水土计算方法m,c,K值抗剪强度擦阻力(kPa)水下(kPa)水下(度)(kPa)140.05.0015.00合算m法3.50---225.06.008.00合算m法1.08---335.00.0024.30分算m法9.38---460.06.008.00合算m法1.08---5120.03.0010.00合算m法1.30---6120.00.0029.00分算m法13.92---7120.07.0031.00分算m法16.82-------------------------------------------------------------------------[支锚信息]----------------------------------------------------------------------支锚道数6支锚支锚类型水平间距竖向间距入射角总长锚固段道号(m)(m)(°)(m)长度(m)1内撑6.0000.000---------2内撑3.0003.500---------3内撑3.0003.500---------4内撑3.0003.500---------5内撑3.0003.500---------6内撑3.0003.500---------支锚预加力支锚刚度锚固体工况锚固力材料抗力材料抗力道号(kN)(MN/m)直径(mm)号调整系数(kN)调整系数10.001368.33---2～---8016.001.0020.003989.50---4～---4601.001.0030.003989.50---6～---4601.001.0040.003989.50---8～---4601.001.0050.003989.50---10～---4601.001.0060.003989.50---12～---4601.001.00----------------------------------------------------------------------[土压力模型及系数调整]---------------------------------------------------------------------- 弹性法土压力模型: 经典法土压力模型: 层号土类水土水压力外侧土压力外侧土压力内侧土压力内侧土压力名称调整系数调整系数1调整系数2调整系数最大值(kPa)1杂填土合算1.0001.0001.0001.00010000.0002淤泥合算1.0001.0001.0001.00010000.0003粉砂分算1.0001.0001.0001.00010000.0004淤泥合算1.0001.0001.0001.00010000.0005粉土合算1.0001.0001.0001.00010000.0006中砂分算1.0001.0001.0001.00010000.0007强风化岩分算1.0001.0001.0001.00010000.000----------------------------------------------------------------------[工况信息]----------------------------------------------------------------------工况工况深度支锚号类型(m)道号1开挖0.500---2加撑---1.内撑3开挖4.000---4加撑---2.内撑5开挖7.500---6加撑---3.内撑7开挖11.000---8加撑---4.内撑9开挖14.500---10加撑---5.内撑11开挖18.000---12加撑---6.内撑13开挖23.590-------------------------------------------------------------------------[设计结果]--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------[结构计算]----------------------------------------------------------------------各工况：内力位移包络图：地表沉降图：----------------------------------------------------------------------[冠梁选筋结果]---------------------------------------------------------------------- 钢筋级别选筋As1HRB3352D16As2HRB3352D16As3HRB335D16@2----------------------------------------------------------------------[截面计算]----------------------------------------------------------------------钢筋类型对应关系：d-HPB300,D-HRB335,E-HRB400,F-RRB400,G-HRB500,P-HRBF335,Q-HRBF400,R-HRBF500[截面参数]墙是否均匀配筋是混凝土保护层厚度(mm)50墙的纵筋级别HRB335弯矩折减系数0.85剪力折减系数1.00荷载分项系数1.25配筋分段数一段各分段长度(m)41.59[内力取值]段内力类型弹性法经典法内力内力号计算值计算值设计值实用值1基坑内侧最大弯矩(kN.m)1522.296334.547403.497403.49基坑外侧最大弯矩(kN.m)903.466599.187712.797712.79最大剪力(kN)1061.061197.581496.981646.68段选筋类型级别钢筋实配[计算]面积号实配值(mm2/m)基坑内侧纵筋HRB335D36@10010179[8768]1基坑外侧纵筋HRB335D36@10010179[8768]水平筋HRB335D12@200565拉结筋HPB300d6@100283----------------------------------------------------------------------[整体稳定验算]----------------------------------------------------------------------计算方法：瑞典条分法应力状态：有效应力法条分法中的土条宽度:1.00m滑裂面数据整体稳定安全系数Ks=0.684圆弧半径(m)R=24.747圆心坐标X(m)X=-4.730圆心坐标Y(m)Y=6.122----------------------------------------------------------------------[抗倾覆稳定性验算]----------------------------------------------------------------------抗倾覆安全系数: Mp——被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩,对于内支撑支点力由内支撑抗压力决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。 Ma——主动土压力对桩底的倾覆弯矩。 注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。工况1： 序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m) 1 内撑 0.000 --- 2 内撑 0.000 --- 3 内撑 0.000 --- 4 内撑 0.000 --- 5 内撑 0.000 --- 6 内撑 0.000 --- Ks=3.685>=1.250,满足规范要求。工况2： 序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m) 1 内撑 1336.000 --- 2 内撑 0.000 --- 3 内撑 0.000 --- 4 内撑 0.000 --- 5 内撑 0.000 --- 6 内撑 0.000 --- Ks=4.066>=1.250,满足规范要求。工况3： 序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m) 1 内撑 1336.000 --- 2 内撑 0.000 --- 3 内撑 0.000 --- 4 内撑 0.000 --- 5 内撑 0.000 --- 6 内撑 0.000 --- Ks=3.318>=1.250,满足规范要求。工况4： 序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m) 1 内撑 1336.000 --- 2 内撑 1533.667 --- 3 内撑 0.000 --- 4 内撑 0.000 --- 5 内撑 0.000 --- 6 内撑 0.000 --- Ks=3.719>=1.250,满足规范要求。工况5： 序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m) 1 内撑 1336.000 --- 2 内撑 1533.667 --- 3 内撑 0.000 --- 4 内撑 0.000 --- 5 内撑 0.000 --- 6 内撑 0.000 --- Ks=3.029>=1.250,满足规范要求。工况6： 序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m) 1 内撑 1336.000 --- 2 内撑 1533.667 --- 3 内撑 1533.667 --- 4 内撑 0.000 --- 5 内撑 0.000 --- 6 内撑 0.000 --- Ks=3.393>=1.250,满足规范要求。工况7： 序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m) 1 内撑 1336.000 --- 2 内撑 1533.667 --- 3 内撑 1533.667 --- 4 内撑 0.000 --- 5 内撑 0.000 --- 6 内撑 0.000 --- Ks=2.808>=1.250,满足规范要求。工况8： 序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m) 1 内撑 1336.000 --- 2 内撑 1533.667 --- 3 内撑 1533.667 --- 4 内撑 1533.667 --- 5 内撑 0.000 --- 6 内撑 0.000 --- Ks=3.135>=1.250,满足规范要求。工况9： 序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m) 1 内撑 1336.000 --- 2 内撑 1533.667 --- 3 内撑 1533.667 --- 4 内撑 1533.667 --- 5 内撑 0.000 --- 6 内撑 0.000 --- Ks=2.665>=1.250,满足规范要求。工况10： 序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m) 1 内撑 1336.000 --- 2 内撑 1533.667 --- 3 内撑 1533.667 --- 4 内撑 1533.667 --- 5 内撑 1533.667 --- 6 内撑 0.000 --- Ks=2.955>=1.250,满足规范要求。工况11： 序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m) 1 内撑 1336.000 --- 2 内撑 1533.667 --- 3 内撑 1533.667 --- 4 内撑 1533.667 --- 5 内撑 1533.667 --- 6 内撑 0.000 --- Ks=2.589>=1.250,满足规范要求。工况12： 序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m) 1 内撑 1336.000 --- 2 内撑 1533.667 --- 3 内撑 1533.667 --- 4 内撑 1533.667 --- 5 内撑 1533.667 --- 6 内撑 1533.667 --- Ks=2.842>=1.250,满足规范要求。工况13： 序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m) 1 内撑 1336.000 --- 2 内撑 1533.667 --- 3 内撑 1533.667 --- 4 内撑 1533.667 --- 5 内撑 1533.667 --- 6 内撑 1533.667 --- Ks=2.395>=1.250,满足规范要求。----------------------------------------------安全系数最小的工况号：工况13。 最小安全Ks=2.395>=1.250,满足规范要求。----------------------------------------------------------------------[抗隆起验算]----------------------------------------------------------------------1)从支护底部开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下： 支护底部，验算抗隆起： Ks=10.171≥1.800，抗隆起稳定性满足。2)坑底抗隆起按以最下层支点为转动轴心的圆弧条分法计算，结果如下： Ks=2.439≥2.200，坑底抗隆起稳定性满足。----------------------------------------------------------------------[流土稳定性验算]---------------------------------------------------------------------- 其中: K———流土稳定性计算安全系数； Kf———流土稳定性安全系数；安全等级为一、二、三级的基坑支护，流土稳定性 安全系数分别不应小于1.6、1.5、1.4； ld———截水帷幕在基坑底面以下的长度(m)； D1———潜水水面或承压水含水层顶面至基坑底面的垂直距离(m)； γ'———土的浮重度(kN/m3)； Δh———基坑内外的水头差(m)； γw———地下水重度(kN/m3)； K=(2.00*8.30+0.80*21.59)*12.50/23.59*10.00 K=1.795>=1.6,满足规范要求。----------------------------------------------------------------------[抗承压水(突涌)验算]----------------------------------------------------------------------式中 Pcz———基坑开挖面以下至承