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⑶ (Q43)粉质粘土②:褐黄、灰白、灰黄色。很湿,可塑,捻面光滑,无摇震反应,干强度中等,韧性中等,含粉砂、铁锰结核等氧化物。层厚0.3~1.4m。fak=110~130kPa。
⑷ (Q41-2)淤泥夹砂③:灰黑色,饱和,流塑,含腐殖质。具臭味,粘性较强,捻面光滑,有光泽,干强度中等,韧性中等,摇震反应慢。夹薄层细砂,高压缩性。层厚1.1~16.7m。fak=50kPa。
⑸ (Q41-2)中砂夹淤泥④:灰黑、灰黄色,饱和,松散~稍密,主要为石英、长石颗粒,粘粒含量约6%,级配较差。局部相变为粉砂或粗砂。夹薄层淤泥。粘粒含量约6%。层厚4~22.7m不等。fak=110~130kPa。
⑹ (Q41-2)淤泥夹砂④1:灰黑色,饱和,流塑,含腐殖质。具臭味,粘性较强,捻面光滑,稍有光泽,干强度中等,韧性中等,摇震反应慢。仅在局部地段分布,高压缩性。层厚0.6~2.6m不等。fak=55~65kPa。
⑺ (Q33)粉质粘土⑤:灰绿、褐黄、灰白色,很湿,可塑,粘性较强,捻面光滑,无摇震反应,干强度中等,韧性中等,含铁锰结核。一般厚度3.6~14m。fak=180~210kPa。
⑻ (Q33)中砂⑥:灰、灰黄色,饱和,中密~密实,主要为石英、长石颗粒,级配较差。局部相变为粗砂。场地中大部分分布。一般厚度3.6~14m。fak=220~280kPa。
⑼ (Q33)淤泥质土⑥1:灰黑色,饱和,软塑,含腐殖质。具臭味,粘性较强,捻面光滑,有光泽,干强度中等,韧性中等,摇震反应慢。局部分布,高压缩性。厚度2.1m。fak=65~85kPa。
⑽ (Q33)砾砂⑦:灰黄色,饱和,中密~密实,主要为石英、长石颗粒,含少量砾石,级配较差。场地中大部分分布。厚度1.63~13m。fak=270~320kPa。
基坑开挖范围内土层主要为①1、③、④、④1、⑤、⑥;基坑支护结构影响深度范围内土层为①1、③、④、④1、⑤、⑥、⑥1、⑦。其中④、⑥为砂性土,渗透性较大,在地下水位以下坑壁不能直立,应进行支护结构设计。根据场地条件和拟建结构的特点,可考虑冲钻孔灌注桩排桩、SMW工法等支护方案。
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3 设计原则
3.1设计原则
⑴ 车站结构设计根据结构类型、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,围护结构采用钻孔灌注桩加止水帷幕,主体结构采用现浇钢筋砼结构。
⑵ 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,尚应考虑施工误差、测量误差、结构变形及后期沉降的影响。 ⑶ 结构设计应确保主体结构具有足够的耐久性,并满足施工、运营、城市规划、防火、防水、防杂散电流的要求。
⑷ 地下车站须具有战时防护功能并做好平时转换功能,充分利用轨道交通已有的结构有利条件,全线地下车站和区间均按人防甲类工程、核6级、常6级防护标准及防化按丁级的技术要求设防,并设置相应的防护措施。当与既有地下结构连通时,尚应保证不降低既有结构的设防标准。
⑸ 结构设计时采取以下措施确保混凝土结构具有足够的耐久性: 1) 车站钢筋砼结构具有整体密实性、防水性、抗腐蚀性,因此主体结构(包括围护桩)砼抗渗等级均应≥P8,埋深≥20m,砼抗渗等级≥P10。使用阶段钢筋砼结构没有渗水裂缝(偶尔出现渗水裂缝必须及时用环氧灌浆方法来止水、补强),侧墙及顶、底板迎土面受力钢筋净保护层厚度不小于50mm,结构砼(含保护层)必须达到规定的密实度;
2)拆模以后的砼表面应该采取封闭措施; 3)选用符合国标的钢筋;
4) 加强使用阶段的监测、保护,定期对结构物保养、维修。
⑹ 车站应根据《地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》(CJJ49-92)采取防止杂散电流腐蚀的措施,钢结构及钢连接件应进行防锈处理。
⑺ 结构防水设计应根据工程地质、水文地质、结构特点、施工方法等因素综合考虑,并应遵循“以防为主、刚柔结合、因地制宜、综合治理”的原则,满足《地铁设计规范》和《地下工程防水技术规程》。 3.2设计技术标准
⑴ 根据工程特点、工程地质和水文地质条件并结合福州市深基坑及各地轨道交通工程施工设计经验,车站主体结构基坑保护等级为一级,其围护墙最大水平位移≤0.2%H(H为基坑开挖深度)且≤30mm,地面最大沉降量≤0.15%H。
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⑵ 车站结构裂缝验算时,最大计算裂缝宽度允许值见下表。当计入地震荷载或其它偶然荷载作用时,不验算裂缝宽度。
表1 最大计算裂缝宽度允许值 结 构 类 型 水中环境、土中缺氧环境 车站结构 洞内干燥环境或洞内潮湿环境 迎土面地表附近干湿交替环境 允许值 0.3mm 0.3mm 0.2mm 附 注 环境相对湿度为45%~80% 注:当设计采用的最大裂缝宽度的计算式中保护层的实际厚度超过30mm时,可将保护层厚度的计算值取为30mm。 ⑶ 结构设计按最不利情况进行抗浮稳定验算。当仅考虑结构自重与永久荷载计算时,其抗浮安全系数大于1.05;当考虑侧壁摩阻力时,其抗浮安全系数大于1.15。
⑷ 车站结构抗震设防烈度为七度,场地土类别为III类,设防分类为乙类,抗震等级为三级。
⑸ 车站主体结构安全等级为一级,使用年限为100年。
⑹ 为提高车站结构抗纵向变形的能力,一般沿车站长度方向每隔24m左右设置诱导缝,局部区段由于结构大开孔的制约导致缝距大于24m,则缝间增设施工缝。 3.3荷载及组合 3.3.1主要计算荷载 ⑴ 永久荷载(恒荷载)
结构自重荷载——板、梁、柱等结构自重 覆土荷载——车站顶板上面覆土荷重
上部物业开发荷载——通过柱传来最不利工况荷载
侧向荷载——作用在侧墙上的水、土压力。本车站基坑范围内基本为粘性土层,因此施工阶段按水土合算,使用阶段按水土分算。
水荷载——地下水反力。地下水位按地面下0.5米考虑。 ⑵ 可变荷载(活荷载)
地面超载——一般按20KN/㎡计,端头井区域因盾构施工需要占地部分按30 KN/㎡计;对于道路上的车辆荷载由计算确定。
人群荷载——站台、站厅、楼梯、车站管理人员用房等部位的人群荷载按4 kN/㎡计。
设备荷载——一般按8 kN/㎡计,但对重型设备区依据设备的实际重量、动
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力影响、安装运输途径进行结构计算。对于自动扶梯等需要吊装的设备,在结构计算时应考虑设备起吊点的起吊荷载值。
列车荷载——一般可按等效静载20 kN/㎡计算。
施工荷载——施工荷载包括设备运输及吊装荷载、施工机具荷载、地面堆载、材料堆载等;施工荷载取值视具体情况而定单圆盾构重量按2700 KN计算,盾构长度按6.7米计。
上部物业开发荷载——通过柱传来最不利工况荷载。 ⑶ 地震作用
水平向荷载——水平惯性力取0.1倍竖向重量(包括顶板上覆土)。 竖向荷载——顶板上覆土重,结构自重(+0.6倍活荷载)。
支承设置——在被动侧设置水平土弹簧支承,在框架底设置竖向弹簧支承。 ⑷ 人防荷载(仅用作结构验算) ⑸ 在规定需要考虑战时防护的部位,作用在结构上的等效荷载按人防规范的有关规定计算。 3.3.2荷载组合
永久荷载与可变荷载均采用标准值作为代表值,偶然荷载按结构的特点确定其代表值,荷载组合满足下列要求:
⑴ 根据施工和使用过程中在结构上可能同时出现的荷载,按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载(效应)组合,并取各自的最不利效应组合进行设计。
⑵ 对于承载能力极限状态,按荷载效应的基本组合与偶然组合进行计算。对于设计年限为100年的主体车站结构,按承载能力极限状态在使用阶段的荷载效组合设计值需乘以重要性系数1.1。
⑶ 荷载代表值、分项系数、荷载最不利组合以及荷载效应的极限状态表达式参照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)(2006年版)。
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4 围护结构设计
4.1施工方法比选及论证
地下车站结构方案是由车站主体结构型式、车站围护结构型式及支撑体系三部分组成。在工程设计中除了要结合施工方案比选在这三方面进行充分的技术经济分析外,更重要的是要综合这些内容,更加充分地、辩证地、全面地进行论证,才能寻求出工程安全、技术先进、经济合理的方案。常用施工方法如下: ⑴ 明挖法
明挖法是在围护结构施工后,沿基坑深度自上而下挖土和支撑,直至坑底,再自下而上地回筑车站内部结构,最后覆土并恢复道路。
明挖法虽然对地面道路及环境影响较大,但如果有条件通过开辟临时交通便道和采用局部“翻交”,则可以保证路面交通的畅通,减少对市民出行和对周边环境的影响。由于明挖法具有技术成熟、安全、简便、快捷、质量好、造价低等明显优势,在各方条件具备时应优先采用。 ⑵ 盖挖法
盖挖法是由地面向下开挖至一定深度后,将顶部封闭,其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工。主体结构可以顺作,也可以逆作。
在城市繁忙地带修建轨道交通车站时,往往占用道路,影响交通。当轨道交通车站设在主干道上,而交通不能中断,且需要确保一定交通流量要求时,可选用盖挖法。盖挖按结构体系布置可分为全铺盖、纵向半铺盖、盖板体系等;按施工步序可分为盖挖顺作法、盖挖逆作法、半逆做法、框架逆作等,其中框架逆作的主要特点是不浇注完整的结构板,而是施工板带,形成支撑框架体系,板上孔洞可以方便施工机料运输、土方开挖。
综上所述,明挖法与盖挖法及暗挖法相比无论从施工难度、施工工期、结构防水质量及土建工程造价等方面均具有明显的优势。 4.2车站围护结构方案
本站及两端矩形区间大部位于华辰地下空间大基坑范围内,其基坑已开挖深度约为8.7米,车站基坑在君临盛世茶亭的基坑内需继续开挖7.5~12.5米。车站主体结构尺寸为:长约481.6m,宽19.3m。
根据国家《建筑基坑支护技术规程》、福建省《建筑地基基础技术规范》及《福州市轨道交通1号线工程初步设计技术要求》有关技术规范和规定,本车站基坑深度、地下水位埋深均满足一级基坑的要求,故本车站基坑支护安全等级按一级考虑。
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