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文檔簡介
1、7.1 地下車站結構設計7.1.1 一般要求1. 地下車站結構設計,應滿足施工、運營、城市規劃、防水、防迷流以及人防的有關要求。車站結構設計應符合強度、剛度、穩定性、耐久性、抗浮和裂縫開展寬度驗算的要求。2. 地下車站結構設計,必須以地質勘察資料為依據,并考慮不同施工方法對地質勘探的特殊要求,通過施工過程中對地質的直接觀察或監控量測反饋進行驗證,必要時應根據實際情況修改設計。3. 地下車站結構設計的凈空尺寸,應滿足地鐵建筑限界或其它使用及施工工藝的要求,并考慮施工誤差、結構變形及后期沉降的影響。4. 地下車站結構設計,應根據沿線不同地段的工程地質和水文地質條件及城市規劃要求,結合周邊既有建(購
2、)筑物、地下管線以及道路交通狀況等通過對其技術經濟、環境影響和使用功能等方面的綜合比較,合理的選擇施工方法和結構型式。5. 地下車站結構設計,應減少施工和建成后對環境造成不利的影響。6. 地下車站結構設計,宜與車站周圍規劃中的相關建筑協調統一、同步規劃,應考慮設計、施工方案的相互影響。7. 地下車站結構設計,應根據該地區的地震設防烈度、場地條件、結構類型和隧道埋深等因素考慮地震的影響,進行抗震驗算,并在結構設計時采取相應的構造措施,以提高結構的整體抗震能力。8. 地下車站結構防水設計,應滿足地下工程防水技術規范(gb50108-2001)的規定,遵循“防、排、堵、截相結合,剛柔相濟,因地制宜,
3、綜合治理”的原則。9. 地下車站結構設計,應采取防止雜散電流腐蝕的措施。鋼結構及鋼連接件,應按有關規范要求進行防銹蝕處理。10. 地下車站結構的所有受力構件,應根據建筑設計防火規范(gbj 16-87)修訂本,1997年版,第2.0.1條和附錄二“建筑構件的燃燒性能和耐火極限”的規定要求進行設計。11. 地下車站結構設計,應根據地區城市規劃的人防要求,嚴格按人民防空工程設計規范(gb 50225-95)的規定進行設計。12. 地下車站結構設計,應結合支護結構特點、地質條件、周邊既有建(購)筑物、地下管線以及道路狀況,根據建筑基坑支護技術規程(jgj 120-89)及該地區基坑支護規范(規程)的
4、規定,確定基坑安全等級,提出監測要求,有效控制地表沉降。必要時應采取預加固措施,以確保鄰近建筑和重要地下管線的正常使用。13. 地下車站結構設計,可視其使用條件和荷載特性等情況,選用與其特點相近的現行相關結構設計規范進行設計。7.1.2 地下車站施工方法車站結構施工方法,應根據車站范圍內的工程地質和水文地質勘探資料、周圍環境及交通等情況進行技術、經濟綜合比較后選擇。1. 車站結構施工對地下構筑物、地下管線及地面交通影響不明顯,具備明挖施工場地條件的車站,宜采用明挖順作法施工;地面交通需要盡快恢復時,宜采用蓋挖順作法、蓋挖逆作法或蓋挖半逆作法施工。地鐵車站明挖深基坑常用施工方法及其適用條件如表7
5、.1.2-1。2. 車站位于較完整的巖石地層且地下水不發育,或由于站位交通繁忙、施工場地狹窄,不允許中斷交通及車站采用明挖法施工對地下構筑物、地下管線的影響難以解決等因素,不宜采用明挖法施工的車站,方可采用暗挖法施工。目前地鐵車站通常采用礦山法。1) 礦山法施工應根據工程地質及水文地質條件、車站結構類型、橫斷面大小、埋深情況(深、淺埋)、覆跨比、周圍環境情況、施工條件等因素經多方案技術經濟比較確定。應選擇風險小、地面沉降易于控制、造價較低的施工方法。常用的施工方法有臺階法,中壁法(cd法)、中壁隔墻法(crd法),中洞法、側洞法、柱洞法等,具體詳見“區間”明挖結構施工方法適用條件匯總表 表7.
6、1.2-1序號施工方法名稱施工順序適用范圍1坡率法 利用巖土自然穩定邊坡坡率、邊開挖邊護坡、直至最終基坑,再從下至上回筑各層結構,施作外防水層,回填覆土,恢復路面。 適用于場地開闊、基坑周圍具有放坡施工的條件,且地質較好,無軟弱地層,地下水位埋置較深,無地下管線或較少。在有條件的地方應優先選用坡率法施工,節省工程投資。2明挖順作法 圍護結構施工完成后,邊開挖邊架設臨時支撐,直至最終基坑,再從下至上回筑各層梁、板、柱結構,施作外防水及回填覆土,恢復路面。 可采用不同的圍護結構,進行基坑支護,適用于任何地質條件,但要有足夠的施工場地和可靠的交通組織方案作保證。明挖順作法是城市地下鐵道車站施工的常用
7、施工方法,在地鐵車站施工方法選取時應首先考慮。3蓋挖順作法 圍護結構施工完成后,施作臨時鋼梁及路面蓋板覆蓋路面,并恢復交通,在其臨時路面下,由上至下進行基坑開挖及支撐架設,直至最終基坑面,再由下至上順序施作各層梁、板、柱結構,最后施作外防水、拆除臨時路面及覆土恢復原路面交通。 適用于車站位于交通繁忙,路面狹窄地段,為確保交通暢通,宜采用蓋挖順作法施工。臨時路面的鋪設可利用夜間等交通量較小的時間,盡快的恢復交通。4蓋挖逆作法 圍護結構及中間支承樁施工完成后,邊開挖邊施作各層結構板,頂板施工完成后,回填覆土,恢復路面交通,由上至下開挖一層作一層結構板,直到最終基坑及底板施作。 適用于車站位于繁忙的
8、交通地段,而該路面不允許長時間封閉交通時,或圍護結構的水平變形控制要求較高的地段;或者對于寬度較大的基坑,難以采用錨桿或鋼支撐的情況下使用。5半逆作法 圍護結構及中間支承樁施工完成后,開挖至頂板,并施筑頂板結構,并做頂板防水層覆土恢復地面交通,在頂板保護下邊開挖邊支撐,直至最終基坑底,由下至上順序施作底板和各層中板及內襯墻結構。 適用于車站位于繁忙的交通地段,而該路段不允許長時間封閉交通,對于地下換乘車站的基坑較深時,應優先選用。2)軟弱圍巖或淺埋暗挖車站隧道,開挖前應對地層進行預加固和預支護,以提高周圍地層的穩定性。其方法可選擇小導管超前預注漿、開挖面深孔注漿、管棚鋼架超前支護等輔助施工措施
9、。根據工程地質及水文地質條件、覆土厚度、周圍環境情況、開挖方式、進度要求、機械配套情況選擇一種或幾種措施并用。7. 1.3 明挖車站結構設計原則1. 圍護結構及基坑開挖1) 圍護結構設計一般要求(1) 明、蓋挖法施工的地下車站的圍護結構的選擇,根據工程地質和水文地質條件、周圍環境、建構筑物、基坑深度、施工條件等情況,可選用地下連續墻、鉆(挖)孔樁、鋼板樁、工字鋼樁、土釘墻及噴錨支護等支護結構。圍護結構設計,應嚴格按照國家或各地區有關規范、規程的規定和當地既有工程經驗進行支護結構方案的技術經濟比選后確定。(2) 土釘墻、噴錨支護、鋼板樁和工字型鋼樁等支護結構,只能作為臨時支護結構,且宜適用于基坑
10、較淺的情況。地下連續墻和鉆(挖)孔樁,支護結構既可作基坑圍護的臨時支護結構又可作為永久主體結構的側墻或側墻的一部分。(3) 當鉆(挖)孔樁、地下連續墻既作圍護結構又作為永久結構或永久結構的一部分時,其與內襯的關系應和結構防水方案結合起來考慮,依據工程地質、水文地質條件進行疊合墻和重合墻的技術經濟綜合比較確定設計方案。(4) 疊合式結構的墻面應鑿毛清洗,使內襯與圍護結構有效粘結,當計算剪應力小于允許剪應力(0.4mpa),可視為整體進行計算,墻體厚度取兩者之和,當抗剪強度不能滿足要求時,應按公路鋼筋砼預應力砼橋涵設計規范(jtj 023-85)第6.2.32條設置抗剪鋼筋。(5) 當為疊合式結構
11、時,圍護結構應進行裂縫寬度驗算,其控制標準與主體結構裂縫寬度驗算一致。(6) 重合式地下墻,其墻面與內襯之間設置隔離層,兩者之間靠在一起,相互平整重合但不連接,內、外墻所產生的垂直方向變形相互不影響,但水平方向變形則相同。(7) 單一式地下墻(包括人工地下墻)槽段之間有可靠的防水措施、施工質量有保證時,可采用單層墻結構型式。對于單層墻結構,圍護結構除滿足強度計算、抗裂或裂縫寬度驗算要求外,還必須考慮抗滲要求,其抗滲標號不得低于0.8mpa;當處于侵蝕性介質中時還應滿足抗侵蝕的要求,其耐鋟蝕系數不應小于0.8。(8) 對于疊合式結構,在進行圍護結構施工時,須預留與頂、底板、樓板連接的鋼筋接駁器。
12、(9) 明挖順作法施工支護結構的支撐系統,可采用鋼管支撐、型鋼支撐、混凝土支撐和錨桿(索)支撐。鋼管支撐和型鋼支撐,適用于基坑寬度不大的車站,一般在基坑寬度小于22m左右。鋼支撐承載力較大,對控制變形較好,安拆靈活方便,可以倒換重復使用,較為經濟。鋼筋混凝土對稱支撐,適用于基坑寬度不大,施工工期要求不高。該支撐承載力較大,但拆除困難,無法重復使用和回收。錨桿(索)支撐,適用于基坑寬度較大,難以設置內支撐時,應優先選用。該支撐系統可為施工提供寬敞的施工環境,但不宜在淤泥、飽水砂層等軟弱地層中使用,無法回收利用,對周邊地下空間的利用有影響,造價較高。1) 圍護結構基坑開挖方式(1) 坡率法基坑周圍
13、具有放坡可能的場地,且土質較好,地下水位較深,應優先考慮采用坡率法方案施工。坡率應按地質專業給定的穩定邊坡確定,在沒有給定邊坡坡率的情況下,可參照表7.1.3-1、7.1.3-2選用。巖石邊坡坡率允許值 表7.1.3-1巖石類別風化程度坡率允許值(高寬)坡高9m以內坡高9m16m硬質巖石微風化10.110.210.210.35中等風化10.210.3510.3510.5強風化10.3510.510.510.75軟質巖石微風化10.3510.510.510.75中等風化10.510.7510.7511.0強風化10.7511.011.011.25土質邊坡坡率允許值 表7.1.3-2土質類別狀態坡
14、率允許值(高寬)坡高5m以內坡高5m10m碎巖土密實10.3510.510.5010.75中密10.5010.7510.7511.0稍密10.7511.011.011.25粘性土堅硬10.7511.011.011.25硬塑11.011.2511.2511.50殘積粘性土硬塑107510.8510.8511.0可塑10.8511.011.011.15 (1) 地下連續墻地下連續墻支護可適用于多種地質條件和各種復雜施工環境,它既可作為基坑開挖的支護結構,又可作為主體結構的側墻或側墻的一部分,與主體結構共同組成疊合墻或重合墻以承受其荷載。當上部有其它建筑物時,亦可作為建筑物的基礎,但墻底應進行注漿加
15、固。當地質條件較好,且地下連續墻接縫處防水有可靠保證時,可采用單一式地下連續墻。 地下連續墻的幅寬應根據車站平面布置、地質條件、施工機具性能、施工環境、結構布置、起吊能力等確定,一般幅寬為6m,其墻厚可采用0.60.8m,由計算確定。但當地下連續墻鄰近有建筑物、重要地下管線時,幅寬宜縮短。且槽段應間隔成槽,一般宜相隔12段,并應盡量縮短成槽時間。 地下連續墻的垂直度和平整度,當為臨時支護結構時,其垂直度誤差不應大于5;當為單一或復合墻體時,其垂直度誤差不應大于3。施工中應確保車站建筑限界及結構厚度。 地下連續墻段之間,一般可采用不傳遞應力的普通柔性接頭,當縱向必須形成整體或對防滲有特殊要求時,
16、應采用剛性止水接頭。 當地下連續墻作為主體結構側墻或側墻的一部分時,墻頂水平位移不宜大于25mm。 地下連續墻成槽前應布置導墻,導墻深度不宜小于1.5m。 地下連續墻及灌注樁的傾斜度和平整度,應根據建筑物的使用要求和地質條件以及挖槽機械性能等因素確定。 地下連續墻及灌注樁受力鋼筋應采用hrb400級和hrb335級鋼筋,直徑不宜小于20mm。 地下連續墻構造鋼筋可采用hrb235級鋼筋,直徑不宜小于16mm。鋼筋間距要恰當,使混凝土在泥漿中能穩定流動,有利于保證混凝土與鋼筋的握裹力,豎向主筋最小凈距不小于75mm,水平構造筋間距宜為200300mm。 連續墻可按無圍囹設計,當無圍囹時,應按支撐
17、軸力及其布置方式進行墻體強度驗算,以確定水平筋的設計,其水平筋一般宜適當加強。(2) 排樁 排樁一般采用人工挖孔樁和鉆孔灌注樁。人工挖孔樁適用于除飽和粉細砂、淤泥層外的、類地層。鉆孔樁除飽和粉細砂地層外適用于一切地質條件。 排樁既可做為支護結構,又可做為主體結構側墻或側墻的一部分。基坑圍護樁可采用平面咬合或組合排樁的咬合布置形式,既可擋土又可阻水。 排樁設計應包括下列內容土壓力、水壓力計算。宜按分層土的、和c計算;排樁插入深度計算(指基坑底面以下深度);排樁內力計算;錨桿或支撐設計(含圍囹設計);樁頂冠梁及其他構造設計;基坑降水、截水和排水設計;支護結構的監控量測要求。(3) 土釘墻支護 土釘
18、墻支護,適用于地下水位以上或經人工降水后的人工填土、粘性土和弱膠結砂土。當采用有限放坡土釘墻支護時,開挖深度512m,當土釘與有限放坡、護坡樁及預應力錨桿聯合支護時深度可增加。 土釘墻不適用于含水豐富的粉細砂層、砂卵石層和淤泥質土。 土釘墻支護不適用于對變形具有嚴格要求的基坑。 土釘墻設計中應有如下內容土釘墻平、剖面尺寸及分段施工高度;土釘布置方式及間距;土釘直徑、長度、傾角及空間的方向;土釘鋼筋的類型、直徑和構造;土釘與面層連接構造設計;噴射混凝土面層設計與坡頂防護設計;整體穩定性分析;坡頂、坡腳排水溝設計。 土釘墻噴混凝土厚度要求:第一層噴混凝土厚3050mm;噴混凝土墻面總厚度80200
19、mm。 采用土釘墻施工時,坡頂、坡面和坡腳均應設置排水措施;坡面應根據開挖實際效果情況,設置一定數量泄水孔。 采用土釘墻施工時,基坑開挖分層進行,坡面平整度允許誤差20mm,坡面宜為10.210.7。 土釘墻注漿材料宜用水泥凈漿或水泥砂漿,水泥砂漿配合比宜為1112(重量比,水灰比宜為0.380.45)。 土釘孔深允許偏差50mm;土釘孔徑70120mm,鋼筋直徑1632mm;土釘間距宜為12m,土釘與水平夾角520。 鋼筋網鋼筋直徑610mm,網間距150300mm,上下段搭接長度300mm,加強鋼筋用焊接。(4) 鋼板樁支護鋼板樁支護,適用于開挖深度7m且鄰近無重要建筑物基礎或重要地下管線
20、的砂土、粉土和粘土層的建筑深基坑。(5) 深層攪拌樁支護適用于淤泥、淤泥質土、粘土、粉質粘土、粉土、素填土等土層,基坑開挖深度不宜大于6m。設計時必須進行支護結構的抗滑動穩定和抗傾覆穩定驗算;當其下部為軟弱土或砂土地層時,尚應進行整體抗滑穩定和抗隆起穩定驗算、抗管涌穩定驗算。(6) 支撐系統支撐系統設計時應根據基坑特點、施工組織安排、鋼材供應需求等選擇適宜的支撐型式。 明挖法施工,支護結構的支撐系統可采用鋼管支撐、型鋼支撐或錨桿(索)支撐。鋼管支撐適用于基坑寬度不大的車站,它支撐力大,可以倒換使用,較為經濟,寬度較大時,應增加中間支撐立柱。錨桿(索)支撐可為施工提供開敞的場地,但要耗費大量的鋼
21、材,價格較貴。當錨桿(索)設計長度深入鄰近建筑物規劃紅線和地界,或與地下管線有干擾時,應與有關部門妥善協調處理。 鋼支撐一般采用鋼管,直徑400600mm,管壁宜為厚1016mm左右,支撐軸力一般控制在10001800kn,為減少墻體在基坑開挖期間的位移,對鋼支撐應施加預應力,其值可按設計軸力的5080%計。(7) 施工降水 施工降水應根據車站工程地質與水文地質條件、周邊環境降水影響等確定。在不適合降水地段需要采用截水工程措施。 對于地下水位較深,出水量較少,宜采用坑內明溝排水法?;觾仍O排水溝,每隔3050m,設置一個直徑0.70.8m的集水井,井底比排水溝底低0.51.0m。(8) 高壓旋
22、噴注漿截水高壓旋噴注漿的有效直徑必須現場試驗確定,無現場資料,可參照表7.1.3-3經驗數值。高壓噴射注漿有效直徑參考表表7.1.3-3 旋噴直徑 方法 (m)土性單管法二重管法三重管法粘性土0n1010n2020n301.20.20.80.20.60.21.60.31.20.30.80.32.20.31.80.31.20.3砂性土0n1010n2020n301.00.20.80.20.60.21.40.31.20.31.00.32.00.31.60.31.20.3砂 礫20n300.60.31.00.31.20.3注:定噴的有效長度約為旋噴直徑的1倍,擺噴的有效影響長度大于旋噴但小于定噴。
23、n為修正后的標準貫入擊數。1. 明挖車站主體結構1) 結構設計應根據結構類型、使用條件、荷載特性、施工工藝等條件進行,結構、構件應滿足強度、剛度、穩定性和耐久性要求,并滿足防水、防火、防雜散電流的技術要求。2) 車站結構的凈空尺寸除滿足建筑限界和設備安裝要求外,在設計中尚應考慮結構變形、不均勻沉陷、測量誤差及一定量的施工誤差,其值參照類似工程實測值加以確定。3) 車站結構安全等級應根據建筑結構有關設計規范的要求確定。4) 車站結構及出入口、通風亭的耐火等級為一級。5) 車站結構應分別對其在施工階段和正常使用階段進行強度計算,對于混凝土和鋼筋混凝土結構尚應進行抗裂或裂縫寬度驗算。鋼筋混凝土的裂縫
24、開展允許值,應根據結構類型、使用要求、所處環境條件和防水措施等因素加以確定。在永久荷載和基本荷載組合作用下,應按荷載短期效應組合并考慮長期效應組合的影響所計算的最大裂縫寬度應不大于0.20.3mm。其控制標準如下:頂板的頂面 max0.2mm;頂板的底面和底板的頂面max0.3mm;底板的底面 max0.2mm;側墻外側 max0.2mm;側墻內側 max0.3mm;中層板 max0.3mm;當結構有可靠的附加外防水層時,裂縫寬度的控制值可適當放寬;當處于侵蝕性地層時,迎土側的各混凝土構件的最大裂縫寬度的控制應適當嚴格。裂縫寬度計算采用混凝土結構設計規范(gb 50010-2002)計算時,當
25、結構鋼筋保護層厚度超過35mm的按35mm取值,小于35mm的按實際取值。6) 明挖結構的支護參數應根據工程地質、水文地質、施工條件和環境因素,按建筑基坑支護技術規程(jgj 120-99)及該地區基坑支護規范(規程)的規定,進行技術經濟比選,并參考已有的工程實例確定。7) 車站端頭如作為盾構、礦山法施工工作井(終到井、始發井)時,結構設計應綜合考慮車站正常使用階段的布置要求和工作井的施工工藝要求進行結構布置和設計。8) 結構設計應按最不利地下水位情況進行抗浮穩定驗算,在不考慮側壁摩阻力時,其抗浮安全系數不得小于1.05,當計及側壁摩阻力時,其抗浮安全系數不得小于1.15。當結構抗浮不能滿足要
26、求時,應采取相應的工程措施。9) 車站結構按地震設防烈度進行抗震驗算,并在結構設計時采取相應的構造措施,以提高結構的整體抗震能力。當地鐵結構上部建筑有地面建筑物時,應按整體檢算抗震能力。10) 車站的結構設計,應依地鐵雜散電流腐蝕防護技術規程(cjj 49-92)采取防止雜散電流對結構物腐蝕的措施。主體結構要分段實現主鋼筋的縱向可靠焊接及設置測防端子。相鄰結構段之間須絕緣。主體結構的防水層應有良好的電氣絕緣性能。11) 車站結構防水設計,應滿足地下工程防水技術規范(gb 50108-2001)的要求,并充分考慮所在地區地下水腐蝕性情況和氣候條件對施工的影響,在滿足結構強度和穩定的基礎上,應遵循
27、首先滿足防水方案要求的原則。2. 結構設計荷載1) 明挖車站結構設計荷載分類(詳見表7.1.3-1)(1) 永久荷載包括結構自重、覆土重、水土側壓力、上部建筑物重量、設備重量、水反力、混凝土收縮及徐變影響力、側向地層彈性抗力和地基反力等。(2) 可變荷載基本可變荷載地面車輛荷載、人群荷載、地鐵列車荷載等。其它可變荷載溫度影響力、施工荷載等。(3) 偶然荷載地震荷載、人防荷載。明挖結構荷載分類表表7.3-4荷載類型荷 載 名 稱量 值永久荷載結構自重地層壓力結構上部建筑物壓力靜水壓力及水反力混凝土收縮及徐變影響力預加應力設備荷載(kpa)地基下沉影響力側向地層土壓力側向地層抗力及地基反力可變荷載
28、基本可變荷載地面車輛荷載(kpa)地面車輛荷載引起的側向土壓力地下鐵道車輛荷載人群荷載(kpa)其它可變荷載溫度影響力施工荷載(kpa)偶然荷載地震荷載人防荷載注:設計中要求考慮的其它荷載,可根據其性質分別列入上述三類荷載中。 表中所列荷載本節未加說明者,可按國家有關規范或根據實際情況確定。施工荷載指:設備運輸及吊裝荷載,施工機具及人群荷載。1) 結構設計時,應按結構整體或單個構件可能出現的最不利荷載組合進行計算,并應考慮施工過程中荷載變化情況分階段計算。2) 地層壓力(1) 垂直荷載明挖法施工的車站,按計算截面以上全部土柱重量作為垂直荷載。q=rcph(2) 水平荷載根據明挖施工階段結構受力
29、過程中墻體位移與地層間的相互關系,可分別按主動土壓力、靜止土壓力或被動土壓力計算。對于圍護結構施工期間的水平壓力宜按朗金公式的主動土壓力計算;使用階段,主體結構宜按靜止土壓力進行計算。在粘性土中可采用水土合算,砂性土中采用水土分算的辦法。計算中應計及地面活載以及鄰近建筑物產生的附加水平側壓力。3) 列車荷載地鐵列車荷載,應根據所采用的車輛軸重、載重計算,并用通過的重型設備車輛進行驗算。初步設計如車輛選型未定可取均布荷載為20kpa。4) 人群荷載站臺、站廳、樓梯、車站管理人員用房等部位的人群荷載按4kpa計,另需計及在300300mm范圍內20kn的集中荷載,結構計算時,應按全部均布荷載加上集
30、中荷載的最不利荷載組合進行設計。5) 設備荷載設備房屋部分的荷載,一般按8kpa進行設計,并應依據設備的實際重量、動力影響、安裝運輸途徑等確定其大小與范圍,自動扶梯的計算荷載及安裝的吊點位置、荷載大小與范圍,須根據設備型號及運輸途徑而定。6) 浮力及靜水壓力當明挖車站所處地層有地下水時,計算中應計及地下水產生的浮力的影響;施工階段在覆土未回填或回填到位時,應根據可能發生的地下水位,計算其浮力的大??;使用階段應按季節性最不利地下水位時全部浮力進行計算。7) 施工荷載結構設計中,應考慮下列施工荷載之一或可能發生的幾種情況的組合:(1) 設備運輸及吊裝荷載;(2) 施工機具荷載;(3) 地面堆載、材
31、料堆載。8) 地面超載地面超載可按20kpa計算,并考慮擴散后作用在車站結構上。對于覆土厚度特別小的車站,其地面超載則按有關規范的規定確定。9) 混凝土收縮作用外露的超靜定結構及覆土小于1m或截面厚度大的鋼筋混凝土結構,應考慮混凝土收縮的影響。根據鐵路隧道設計規范(tb100032001 j1172001)及鐵路橋涵設計規范(tb 10002.1-99)規定,混凝土收縮的影響可假定用降低溫度的方法來計算。對于整體澆注的混凝土結構相當于降低溫度20;對于整體澆注的鋼筋砼結構相當于降低溫度15;對于分段澆注的混凝土或鋼筋砼結構相當于降低溫度10;對于裝配式鋼筋砼結構相當于降低溫度510。10) 地
32、面車輛荷載及其沖擊力一般可簡化為與結構埋深有關的均布荷載,覆土較淺時應按實際情況計算。在道路下方的淺埋暗挖隧道,地面車輛荷載可按10kpa的均布荷載取值,并不計沖擊力的影響。11) 溫度作用力根據各地區溫度情況及施工條件,地下鐵道結構各部件受溫度變化而引起的影響力:使用階段溫度變化范圍按1546考慮,施工期間按砼內部峰值溫度75考慮。12) 地震荷載車站結構應根據該地區的地震設防烈度,進行抗震驗算,并在結構設計時采取相應的構造處理措施,以提高結構的整體抗震能力。當提供了批準的地震安全性評價結果時,地震作用應按批準的地震安全性評價結果確定。13) 人防荷載應根據地區城市規劃的人防要求等級,嚴格按
33、人民防空工程設計規范(gb 50225-95)的規定確定。1. 結構計算1) 結構計算應根據施工順序,分階段按“增量法”原理進行內力計算。計算時,必須計入結構的先期位移值以及支撐的變形量,最終的位移及內力值應是各階段之累計值。2) 結構計算模式,應按結構的實際工作條件,并反映結構與周圍地層的相互作用。車站結構通常只進行橫斷面方向的受力計算,遇下列情況時也應對其縱向強度和變形進行分析。(1) 沿車站縱向覆土有較大變化時;(2) 車站結構上部直接建有立交橋或其它建筑物時;(3) 基底地質條件有顯著差異時;(4) 空間受力作用明顯處(如十字、t形、l形換乘車站的節點等)宜按空間結構進行分析。3) 結
34、構設計時,應根據各層板與縱梁的剛度比,確定跨中板帶與柱上板帶的內力分配系數,進行板的配筋設計。4) 結構計算時,當地質情況復雜,縱、橫向地質變化大、或因車站布置所造成的不對稱情況應按偏壓進行內力計算,并考慮因地震產生的水平不對稱的水、土荷載進行最不利組合,以確定控制截面的設計內力。5) 對于鄰近車站的地下建筑物,施工造成車站結構側向受有不對稱水平壓力的影響應予以足夠重視。設計中應根據其結構型式與車站平面、立面的關系,施工方法、施工先后等因素進行分析,以確定車站結構計算模式及相應的工程處理措施,將其施工時造成對結構的影響控制在允許范圍以內,以確保結構的安全。6) 車站結構可按底板支承在彈性地基上
35、的平面框架進行內力分析,計算時宜考慮立柱和樓板壓縮、斜托的影響。7) 采用逆作法半逆作法修建的車站,需要采取適當的結構構造措施,預留抗剪、抗拉構件,保證先期施工的圍護結構、立柱與后期施工的梁板結構間力的有效傳遞,尤其是要合理處理先后期混凝土接觸面的滑移。8) 采用逆作法半逆作法修建的車站,應考慮立柱的施工誤差造成的偏心影響。立柱計算長度的確定還應結合地層對立柱的約束情況來考慮。9) 當支護結構作為主體結構側墻的一部分,且兼作上部建筑的基礎時,尚應進行使用階段的組合強度、垂直承載能力、地基強度變形和穩定性計算。10) 當地下連續墻或灌注樁及各類板樁支護墻插入土層中,在確定其入土深度時,必須進行墻
36、體的抗滑動、抗傾覆和整體穩定性以及墻前基底土體的抗隆起和抗滲流穩定性驗算。當圍護結構插入巖層中時,其嵌入深度需根據基坑開挖深度、支撐體系、巖層風化程度,進行穩定和變形計算并參照類似工程予以確定。11) 圍護結構內力計算,一般情況下,標準段部分可沿車站縱向取單位長度按彈性地基梁(板)進行計算,地層對墻體的作用采用一系列彈簧進行模擬。當地質條件復雜、地質變化較大、空間受力作用明顯處,基坑圍護結構還應采用樁土共同作用的空間非線性計算方法。12) 支撐(或錨桿(索)的道數應根據工程地質、水文地質條件、墻體剛度、基坑開挖深度予以確定,其支撐間距應優化,以減少內力與位移及減少對施工的干擾。13) 當圍護結
37、構與內襯墻結合面,粘結好,能承受剪力時,采用疊合板計算法,并應考慮外墻初應力、初應變。墻體計算厚度,取內外墻厚度之和。當內外墻之間設有防水層或兩者結合差,不能傳遞剪力時,按重合墻結構計算。14) 圍護結構與板之間采用接駁器連接時,其結點可按剛接考慮。但考慮到接駁器接頭難以做到絕對鋼接,跨中截面彎矩可增加10%,以考慮內力的實際分布。必要時也可考慮接頭彎矩與跨中彎矩間的內力重分布。采用預埋筋連接時,可按半剛接進行計算。15) 為減少墻體在基坑開挖期間的位移,對鋼支撐及錨桿應施加預應力,其值可按設計軸力的5080%計,其內力計算應考慮支撐預應力的作用。16) 驗算最大裂縫寬度時,對于疊合式結構的疊
38、合面不驗算最大裂縫寬度。2. 結構構造及施工措施1) 地下車站結構鋼筋砼主筋保護層厚度應不小于表7.1.3-5內數值。主筋砼保護層厚度表7.1.3-5類別地下連續墻其它圍護結構迎水面底板背水面頂板、側墻背水面車站內部結構厚度(mm)7060503530301) 灌注樁箍筋采用812mm,間距200300mm,樁頂段并應適當加密,必要時應設定型加強筋。2) 地下連續墻或鉆孔灌注樁等水下澆筑構筑物的鋼筋籠,應采用焊接連接。鋼筋籠的構造,應有利于入槽準確固定和就位。單元槽段或樁的鋼筋籠,應盡量裝配成一個整體。在個別困難情況下,鋼筋籠必須分節時,接頭位置應選在受力較小處,并保證受力鋼筋接頭在同一斷面不
39、大于50%。施工時,注意上、下段鋼筋對位準確,保證鋼筋籠順直。3) 水下灌注的鋼筋砼構筑物,在鋼筋籠吊放前,必須對槽底泥漿沉淀物進行置換和清除,其底部沉渣厚度不大于100mm。必要時,可在連續墻中埋設注漿管,對槽底沉渣進行注漿加固處理。4) 地下連續墻的水平筋應布置在主筋外側,以減少混凝土灌注阻力。為增加鋼筋籠的剛度,應設置桁架筋和剪力筋。5) 排樁一般宜設置圍囹,并應對圍囹結構檢算。6) 一般人工挖孔樁樁芯直徑為:h10m時,1000mm;10h15m時,1200mm;h30m時,1400mm(h為基坑開挖深度、人工挖孔樁直徑)。7) 人工挖孔樁每節護壁高度宜取1000mm,上下節搭接長度不
40、小于50mm;8) 當車站設計為疊合墻時,其圍護結構應在結構各層板的位置預埋接駁器或預埋鋼筋。接駁器鋼筋類別及直徑應配合板中該處受力筋的類別、直徑而定。預埋筋只能選用hrb235級筋,直徑不宜大于20mm,其埋入圍護結構中長度應滿足受力鋼筋錨固長度,施工時務必真正回直,與板中橫向主受力鋼筋相搭接,使之能承受部分彎矩。9) 為減少圍護結構在基坑開挖期間的位移,對鋼支撐及錨桿(索)應施加預應力,其值可按設計軸力的5080%計。10) 板上孔洞周邊加強部分應根據孔洞大小、周邊荷載分布狀況確定采用孔邊梁或暗梁、加強筋等形式予以加強。11) 車站施工時,底板可預留泄水孔,以減少施工時水浮力,待車站竣工后
41、予以封閉。12) 車站盾構端頭井(終到井、始發井)設計。(1)確定端頭井的建筑尺寸和構造形式。(2)端頭井是車站兩端設備用房的一部分,又是區間隧道盾構工作井,井的內凈尺寸應考慮如下要求。盾構施工要求:首先要考慮盾構安裝、檢修、調頭、轉場、運輸等要求。地鐵運營后的使用要求:車站兩端一般為設備用房,有降壓變電所、廢水泵房、推力風機等,此井的平面及空間尺寸應滿足設備工藝要求。由于端頭井的井壁開設大孔較多,有盾構孔、出入口通道孔、通風道孔及運輸孔等,其內襯應予以適當加厚。13) 施工過程中應建立嚴格的監測網,對施工全過程進行監測,以達到確保安全、指導施工、積累資料、改進設計的目的。監測分為施工監測與科
42、研監測。施工監測包括:圍護結構位移,基坑外地表沉降及水平位移,鋼支撐軸力測量等。施工時還應在全線選擇幾處有代表性車站,進行科研監測,如圍護結構墻背的水土側向壓力,墻、板內應力等。14) 車站建筑物在結構、地基基礎或荷載發生顯著變化處,因抗震要求必須設置沉降縫時,應采取可靠的工程技術措施,確保沉降縫兩邊的結構不產生影響行車安全的差異沉降,并應采取可靠的防水措施。車站主體結構一般不設變形縫,當確需設置時,也應少設為宜。15) 明挖法施工的車站溫度伸縮縫的設置,可根據所在地區的氣象條件、結構類型與埋深以及功能要求和施工工藝等確定。其縫寬一般可按1020mm,最大間距可參考水工鋼筋混凝土結構設計規范(
43、sdj 20-78)、混凝土結構設計規范(gb 50010-2002)及工程類比確定,或根據車站結構混凝土溫度收縮計算來確定。若采取措施能有效的減少混凝土溫度應力(如設置后澆帶、間隔跳槽施工、采用補償收縮混凝土等),也可不設伸縮縫,但頂、底板及側墻應配置雙面(兩側)不小于0.4%的縱向分布鋼筋,縱向分布筋設置宜為細鋼筋密間距。16) 車站結構的施工縫應根據施工組織的施工分段情況而定。其位置應留在結構剪力較小且便于施工的部位,并兼顧車站內部結構的完整性。其間距一般不宜過大,原則上縱向取812m。施工縫應設置鋼板止水帶或采取其他有效防水措施。17) 車站和通道的接頭處理:為消除通道與車站的剪切錯動
44、,一般要求在車站結構外做柔性接頭,縫內設剪切筋,在變形縫內側留出溝槽,并設止水帶,再蓋以有引水功能的裝飾板。1. 工程材料1)地下鐵道明挖車站結構的工程材料應根據結構類型、受力條件、使用要求和所處環境等選用,并考慮經濟性、可靠性和耐久性。主要受力結構一般采用鋼筋混凝土,必要時可采用鋼結構、鋼管混凝土或型鋼混凝土組合結構。2)鋼筋混凝土及混凝土除滿足強度需要外,還必須考慮抗滲和抗侵蝕的要求,其砼強度等級宜按下表7.1.3-6所列數值選用?;炷两Y構強度等級表7.1.3-6施工方法部 位砼強度等級抗滲等級備 注明挖法整體式鋼筋砼結構與水土接觸的梁板墻c300.8mpa內部結構c30地下連續墻灌注樁
45、、人工挖孔樁等圍護結構疊合墻結構c300.8mpa當僅作為臨時圍護結構時取消抗滲標號重合墻結構c25/注:當采用水下或泥漿下灌注砼時,施工配合比應提高砼強度等級一級。在侵蝕性地層,其耐蝕系數不小于0.8。3)車站大體積澆筑的砼避免采用高水化熱水泥,混凝土中必須摻加高效減水劑、級或級優質粉煤灰或磨細礦渣。地下車站頂、底板、側墻應采用高性能防水混凝土,在必要部位采用微膨脹混凝土。嚴格控制水泥用量;c30高性能砼配合比的單位水泥用量一般不大于320kg/m3。限制水灰比:水灰比的最大限值為0.45;控制入模溫度28。4)鋼筋等級普通鋼筋混凝土、錨噴支護中的鋼筋和預應力鋼筋混凝土結構中的非預應力鋼筋可
46、采用hrb400級和hrb335級鋼筋。錨噴支護中的土層錨桿可采用鋼鉸線、hrb400級和hrb335級粗鋼筋。預應力混凝土結構中的預應力鋼筋,可采用碳素鋼絲、鋼絞線和級以上的粗鋼筋。鋼結構構件一般采用a3鋼。5)疊合墻結構中,如采用鋼筋接駁器,接駁器必須是經過有關職能部門批準認可的合格產品,并在地下工程中有實踐經驗借鑒,符合有關技術規程的規定,經現場試驗合格后方可使用。2. 基坑變形控制深基坑支護結構及其構件,應滿足強度和穩定、變形的要求,以確保臨近建筑物和重要管線的正常使用,并根據安全等級提出監測要求及監測方案。當采用降水措施時,還應嚴格控制地表沉降量。當采用截水帷幕時,應控制不致因滲漏而
47、引起水土流失。地鐵基坑變形控制保護等級標準見表7.1.3-7。按場地的地質狀況、周邊環境安全的重要程度和坑內永久性結構變形允許條件等因素,對基坑支護工程劃分為四個級別。沿車站基坑整個長度上,地質條件的周邊環境可能有較大變化,可按具體情況對基坑的不同區段確定不同的等級。地鐵基坑變形控制保護等級標準 表7.1.3-7保護等級地面最大沉降量及圍護結構水平位移控制要求基坑和環境保護要求特級1.地面最大沉降量0.1%h2.圍護結構最大水平位移0.1%h,或25mm,兩者取最小值1.離基坑周圍0.75h范圍內有地鐵、煤氣管、大型壓力總水管等重要建筑市政設施必須確保安全;2.開挖深度18m,且在1.5h范圍
48、內有重要建筑、重要管線等市政設施或在0.75h范圍內有非嵌巖樁基礎埋深h的建筑物。一級1.地面最大沉降量0.15%h2.圍護結構最大水平位移0.2%h,且30mm。1. 離基坑周圍范圍內設有重要干線、在使用的大型構筑物、建筑物或市政設施;2. 開挖深度m且在范圍內有重要建筑、管線等市政設施或在.2h范圍內有非嵌巖樁基礎埋深h的建筑物。二級1.地面最大沉降量控制在0.3%h2.圍護結構最大水平位移0.4%h,且50mm。僅基坑附近范圍外有必須保護的重要工程設施。三級1.地面最大沉降量控制0.6%h2.圍護結構最大水平位移0.8%h,且100mm環境安全無特殊要求 注:表中為基坑開挖深度。各級基坑
49、設計,應對基坑及其影響范圍內,施工中可能產生的地表及建(構)筑物的變形、支護結構的應力應變和地下水的動態變化,進行監控監測?;颖O測項目見表7.1.3-8?;?坑 監 測 項 目 表表7.1.3-8 檢測項目 安全等級特級一級二級三級支護結構水平位移應測應測應測應測周圍建筑物、地下管線變形應測應測應測宜測地下水位應測應測應測宜測樁、墻內力應測應測宜測可測錨桿拉力應測應測宜測可測支撐軸力應測應測宜測可測立柱變形應測宜測宜測可測土體分層豎向位移應測宜測宜測可測支護結構界面上側向壓力應測宜測可測可測 7.1.4 暗挖法車站(礦山法)結構設計原則1. 一般要求1) 當車站位于較完整的巖石地層且地下水不
50、發育,或位于交通繁忙、施工場地狹窄,不允許中斷交通等,不宜采用明挖法施工時,方可設計為暗挖法車站結構。2) 圍巖分級應采用定量和定性相結合的方法確定圍巖級別。其定量評定方法可依照鐵路隧道噴錨構筑法技術規則(tbj 101082002)的有關規定,圍巖分級參照鐵路隧道設計規范(tb 10003-2001)執行。3) 礦山法車站結構計算時可參考下式確定深、淺埋隧道分界深度hphp(2.02.5)ha式中ha深埋隧道垂直荷載計算高度(m) ha=0.452s-1式中s圍巖級別=1+i(b-5)寬度影響系數,其中b為隧道開挖寬度(m);i 為圍巖壓力增減率,取i=0.1當隧道埋深小于hp時,一般屬淺埋
51、暗挖隧道。注:圍巖級別取低值,圍巖級別取高值。 采用非爆破法開挖或采用錨噴支護時,hp可適當減少。 單線隧道取低值,雙線隧道取高值。4) 車站覆土厚度應根據工程地質及水文地質條件、周圍環境狀況,車站結構類型及尺寸、線路條件等因素確定,以選定合理的覆跨比。5) 隧道橫斷面內凈空尺寸,應在滿足建筑限界和車站功能的基礎上,考慮施工誤差、測量誤差、不均勻沉降、結構變形的需要,應予留適當的裕量。6) 隧道襯砌結構類型及尺寸,可根據工程地質及水文地質條件、遠期預測客流量、埋置深度、周圍環境狀況、施工條件等因素,通過工程類比和理論分析法確定。必要時,可通過試驗論證。7) 車站隧道宜設計為復合式襯砌,其設計參
52、數可采用工程類比法和結構計算確定,并通過現場監控量測予以修正。當地質條件適宜且施工條件許可時,二次襯砌可采用裝配式襯砌。8) 隧道施工引起的地面沉降和隆起,均應控制在環境允許的范圍以內。施工時,應依據周圍環境、建筑物基礎和地下管線對變形的敏感程度,采取穩妥可靠的措施。地面沉降量,一般控制在30mm以內,隆起量控制在10mm以內。9) 結構計算模式,應反映施工階段和運營階段結構的實際工作條件,并反映結構與周圍地層的相互作用。10) 車站隧道襯砌結構,應按施工階段和正常作用階段進行結構強度計算。必要時,也應進行剛度和穩定性計算。對于混凝土、鋼筋砼結構應進行抗裂度和裂縫寬度驗算。最大裂縫寬度允許值按
53、荷載的短期效應組合并考慮長期效應組合的影響為0.20.3mm,地震力或其它偶然荷載作用時,不驗算結構的裂縫寬度。11) 復合式襯砌的初期支護和二次襯砌之間,一般應設防水層。初期支護可采用錨噴支護、格柵鋼架及超前小導管、大管棚、注漿加固等輔助施工措施。二次襯砌采用模注防水砼或鋼筋砼。2. 結構型式結構型式應根據工程地質及水文地質條件、車站功能、遠期予測客流量、周圍環境狀況、施工安全性、工程造價等因素,并參考國內外已建礦山法車站工程實例,經綜合技術經濟比較確定。其結構型式類型如下:1) 單拱式車站單拱式車站結構可獲得寬敞的空間和宏偉的建筑效果,適用于整體性好的巖石地層且地下水不發育的地區。根據車站建筑布置的需要,可設計為單拱單層或單拱雙層結構,橫斷面可設計為曲墻或直墻。根據圍巖級別和巖層的完整程度,一般設計為復合式襯砌。當條件具備時,也可設計為大拱腳薄邊墻單拱車站。2) 雙拱式車站雙拱式車站有兩種基本型式,即雙拱塔柱式和雙拱立柱式。(1) 雙拱塔柱式車站雙拱塔柱式車站,是在兩個單拱主隧道之間間隔一定距離設置
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