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1、.城市轨道交通结构工程课程设计设计说明书课程设计时间 2013 年 7 月 22 日 至 2013 年 7 月 26 日 止 指导教师姓名 刘建国 学 生 姓 名 毕宗琦 学 号 101300 交通运输工程学院（系）城市轨道与铁道专业 三 年级明挖法地铁车站基坑 支护结构及主体结构设计 宁波地铁望春站【摘要】 地铁车站作为地铁线路整体设计施工中的重要环节，在建设过程中存在各种困难如环境污染、地址条件差等等。本次设计的目的是在已有的资料基础上进行，按照各规范对宁波轨道交通一号线望春站进行结构设计。 本课程设计主要进行车站围护结构或主体结构设计。设计的主要内容包括：确定基坑的保护等级、围护结构选型
2、（考虑结构受力、工程投资等）、围护结构入土深度的确定（基坑抗隆起、抗管涌、抗倾覆验算）、支撑的选型及布置方式、围护结构内力及支撑内力计算、围护结构变形计算、围护结构配筋计算、主体结构内力。 在车站基坑支护结构设计、车站附属基坑结构支护结构设计中，主要工程地质条件、根据车站建设要求的初步设计以及支护结构的类型和尺寸、典型断面和基坑插入比相关数据已经在基本资料中给出，在此资料基础上对基坑进行稳定性验算和变形验算。依据验算结果进行验证，变形与稳定性均达到设计规范要求。根据支护结构和车站主体结构设计类型与尺寸，利用sap2000软件分别对不同工程施工阶段进行模拟验算。对基坑开挖、回筑过程的计算，得到最
3、大应力，进行钻孔灌注桩以及地下连续墙配筋。对主体结构用使用阶段内力的模拟计算，得到各结构的弯矩。配筋结束后进行裂缝控制验算等工作。最后对结构的防水进行设计，完成宁波轨道交通一号线望春站结构设计。 【关键词】 支护结构；主体结构；钻孔灌注桩；地下连续墙；内力计算；配筋计算.前言5一工程概述61.1设计背景61.2工程概况71.3车站周边环境71.4工程地质及水文地质概况91.4.1各岩土层地层岩性91.4.2水文地质概况131.5车站建设规模确定14二 设计依据与设计标准152.1设计依据152.2设计规范152.3设计原则与设计标准162.3.1主要设计原则162.3.2主要设计标准172.4
4、设计思路18三车站主基坑支护结构设计193.1确定基坑的安全等级193.2确定主基坑的环境保护等级193.3断面选择203.4主体支护结构选型223.4.1围护结构选型223.4.2支撑结构选型243.5支撑竖向布置253.6支撑水平布置263.7围护插入比及地下连续墙厚度的初步拟定263.8基坑稳定性分析273.8.1整体稳定性验算273.8.2钻孔灌注桩抗倾覆稳定性验算283.8.3抗滑移稳定性验算333.8.4抗隆起稳定性验算333.8.5抗渗流稳定性验算363.8.6抗突涌稳定性验算373.9基坑开挖阶段围护结构内力计算373.9.1弹性地基梁法概述373.9.2计算参数393.9.3
5、计算工况403.9.4围护结构工况计算流程423.10基坑开挖阶段轴力60四 主体结构设计604.1主体结构尺寸604.2主体结构设计荷载614.2.1 荷载参数设置614.2.2 荷载计算624.3 荷载组合624.4 主体结构施工阶段围护结构内力计算634.5 主体结构内力计算694.5.1 主体结构工况694.5.2主体结构内力计算704.5.3 变形与支撑构件轴力计算834.5.4 主体结构抗浮稳定性分析85五 车站围护结构配筋875.1 工程材料875.2地下连续墙配筋计算875.3钻孔灌注桩配筋计算90六 结语91前言本次课程设计的主要内容是地铁车站设计，目的是掌握地铁车站设计流程
6、和主要方法，锻炼并提高设计能力以及基本的科研工作能力。 目前，我国城市轨道交通发展迅速，北京、上海、深圳、天津等城市地铁仍在紧张施工中。 随着轨道交通的日益普及，有关方面的研究也进一步加深。因城市轨道交通系统与人们日常出行生活密切相关，所以轨道交通的设计施工应按照车站设计符合城市总体规划，并与车站所在区域的城市规划相互协调，以人为本，以满足客流要求、乘降安全、疏导迅速、环境舒适、布置紧凑、便于管理的基本功能要求。并结合地形条件，综合考虑施工技术、建筑艺术、先进设备和运营管理的现代设计理念。 城市地铁设计中地铁车站的设计是关键。地铁车站在设计时要受到各种既有条件的限制而选择不同的方案。根据城市轨
7、道交通线路与地面之间关系可分为地下工程、地面工程和高架工程，武汉市三号线体育中心南站为地下车站，而地下车站横断面类型主要有矩形、拱形和圆形等形式。结构形式的选择与车站规模、施工方法等有关，我国地下车站多采用矩形和拱形。国内外修建地铁车站的方法主要有明挖、盖挖以及明挖盖挖相结合三种。明挖法具有施工方便、施工速度快、施工质量容易保证等优点；但当对地面交通和地下管线的干扰过大而采用明挖法不可行时或在车站埋深较大、地质条件较好时常采用盖挖方案；在明挖和盖挖方案均受到限制时，充分利用现场的边界条件采用明挖、盖挖相结合的设计方案有时也能取得意料不到的效果。本次课程设计将以宁波地铁车站为背景，通过分析提供的
8、车站地质资料（包括工程地质、水文地质、工程周边建筑物及管线等环境）、车站平面图、剖面图的基础上进行设计。对宁波地铁一号线望春站主体结构、支护结构进行内力计算、配筋等工作。同时对其进行围护结构的稳定性验算和主体结构裂缝控制验算等计算。一工程概述1.1设计背景 目前，我国城市轨道交通发展迅速，北京、上海、深圳、天津等城市地铁仍在紧张施工中。 随着轨道交通的日益普及，有关方面的研究也进一步加深。因城市轨道交通系统与人们日常出行生活密切相关，所以轨道交通的设计施工应按照车站设计符合城市总体规划，并与车站所在区域的城市规划相互协调，以人为本，以满足客流要求、乘降安全、疏导迅速、环境舒适、布置紧凑、便于管
9、理的基本功能要求。并结合地形条件，综合考虑施工技术、建筑艺术、先进设备和运营管理的现代设计理念。 城市地铁设计中地铁车站的设计是关键。地铁车站在设计时要受到各种既有条件的限制而选择不同的方案。根据城市轨道交通线路与地面之间关系可分为地下工程、地面工程和高架工程，武汉市三号线体育中心南站为地下车站，而地下车站横断面类型主要有矩形、拱形和圆形等形式。结构形式的选择与车站规模、施工方法等有关，我国地下车站多采用矩形和拱形。国内外修建地铁车站的方法主要有明挖、盖挖以及明挖盖挖相结合三种。明挖法具有施工方便、施工速度快、施工质量容易保证等优点；但当对地面交通和地下管线的干扰过大而采用明挖法不可行时或在车
10、站埋深较大、地质条件较好时常采用盖挖方案；在明挖和盖挖方案均受到限制时，充分利用现场的边界条件采用明挖、盖挖相结合的设计方案有时也能取得意料不到的效果。本次课程设计将以宁波地铁车站为背景，通过分析提供的车站地质资料（包括工程地质、水文地质、工程周边建筑物及管线等环境）、车站平面图、剖面图的基础上进行设计。对宁波地铁一号线望春站主体结构、支护结构进行内力计算、配筋等工作。同时对其进行围护结构的稳定性验算和主体结构裂缝控制验算等计算。1.2工程概况 宁波轨道交通1号线为东西向的基本骨干线，由主线和东延伸线组成，连接了城市西部的工业园区，通过高桥地区、望春桥地区、汽车西站、大卿桥、西门口居住区，天一
11、广场三江口商业中心，东部新城中心区、北仑中心区等大型客流集散点。1号线主线全长21.3公里，其中高架线7.3公里，地下线14公里，共设车站19座，其中高架站5座，地下站14座。1号线东延伸线全长23.4公里，其中高架线15.3公里，地面线8.1公里，共设车站7座，其中地面站1座，高架站6座。望春站，是地下轨道交通车站，为宁波轨道交通1号线和6号线的换乘枢纽，远期小交路折返站。望春站位于海曙区机场路西侧，望春桥北面，望春路南侧绿带内。车站长458.5米，净宽19.7米，埋深14.755米，地下建筑面积20528平方米。本站为地下两层车站，基坑开挖深度 14.3 米，采用明挖法施工，围护结构采用钻
12、孔灌注桩法+ 止水帷幕，插入比1.03 。本站覆土约1.35m 底板埋深位于层淤泥质粉质粘土中，需采取抗浮措施，经计算除采取压顶梁形式解决外还需设置1000抗拔桩，设于柱下。风道、出入口采用明挖法施工，围护结构采用SMW工法桩。主体结构为双层三跨箱型框架结构，设4 个出入口，2 个风亭。车站预留与远期六号线的换乘通道，与远期六号线形成通道换乘。1.3车站周边环境望春站位于望春小区附近，主体结构位于望春路南侧，后塘河北侧，距河边 310m 。车站南侧为密集的13 层民房，小店铺林立，北侧以民房和多层厂房。望春路路面较小，仅为2车道公路，交通流量大。车站主体位于望春路和规划支路的路口东南角，沿望春
13、路东西向布置，大部分位于南侧的道路红线外。望春路站西端是配线明挖段、及由地下向地面段过渡敞口段。设4 个出入口，2 个风亭。车站预留与远期六号线的换乘通道，与远期六号线形成通道换乘。其平面图如图1-1所示。图1-1 望春站总平面图车站南侧约一倍基坑深度范围内有市级文物望春桥。望春桥位于西郊西塘河与中塘河的合流处，浅基础，是宁波仅存的石拱桥。由于望春桥距车站基坑仅 12m，设计施工时须考虑地铁车站开挖施工对其带来的不利影响。望春站位于望童路以东望春路上，沿线建筑物众多，地下管线密布，纵横交错，但地下管线分布复杂，设计施工时应充分重视。施工前应予以迁移与有效保护，设计与施工时各管线具体情况详见“宁
14、波市轨道交通1 号线一期工程”地下管线物探报告。由于望春站位于宁波西大门，且望春路经过多次改造，地下障碍物较多，主要为建筑物老基础，老基础分布复杂，设计、施工时应充分重视。望春站根据管线资料分析估算本站地下管线迁改见表1-1表1-1 望春站地下管线1.4工程地质及水文地质概况1.4.1各岩土层地层岩性（1）1-1层：杂填土（mlQ ） 杂色，以灰黄色为主，松散稍密，望春路上部为中密，成份杂，主要由碎块石、砖瓦片、粘性土、建筑垃圾等组成，局部混少量生活垃圾，碎块石大小混杂，均一性差。碎块石径一般约515cm，大者大于50cm，一般上部碎石含量高，下部粘性土含量高。表部在机动车道上为混凝土路面，人行道表部为大理石地砖或普通地砖。该层场地均有分布，土质不均，厚度为1.33.3m ，平均2.08m 。 （2）2层：粘土（al-lQ） 灰黄色，软塑，厚层状构造，含有铁锰质斑点，粘塑性好，韧性高，干强度很高，无摇震反应。 该层场地局部分布，大部份地段缺失，物理力学性质较好，俗称“硬壳层”，具中高压缩性，顶板标高-0.451.45m，厚度较小，为0.51.3m。 （3）3层：淤泥质粘土（mQ） 灰色，流塑，厚层状构造，粘塑性好，局部相变为淤泥，偶见半碳化物腐殖质，韧性高，干强度高，无摇震反应。该层场地内均有分布，层位稳定，物理力学性质差，具高压缩性，
