第十二章 结构及施工方法 10075.docx
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第十二章结构及施工方法10075
第十二章结构及施工方法
12.1地下车站结构
12.1.1设计原则
1．结构设计应根据沿线不同地段的工程地质与水文地质条件、环境条件和道路交通状况，考虑城市总体规划，通过技术、经济、工期、施工方法、环境影响和使用效果综合比较，选择合理的结构方案。
2．结构设计应根据结构类型、使用工况、荷载特性、施工工艺等条件进行。
3．结构的净空尺寸应满足地铁建筑限界和其他使用及施工工艺等要求外，并考虑施工误差、结构变形和位移的影响。
4．结构设计应根据结构或构件类型、使用条件及荷载特性等，选用与其特点相近的结构设计规范和设计方法，分别按施工阶段和使用阶段，根据承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求，进行计算及检算，使结构设计符合强度、刚度、稳定性、抗浮、最大裂缝开展宽度的要求。
结构的计算模型应符合结构的实际工作条件，并反映结构与周围地层的相互作用，同时应考虑施工中已形成的支护结构的作用。
5．结构设计应采取有效的措施来满足施工、使用、规划、防火、抗震、人防、防水、防杂散电流等要求。
6．地下结构应根据环境类别，按设计年限为100年的要求进行耐久性设计。
7．结构抗震设防烈度为7度，设计地震基本加速度为0.15g。
主体结构设防分类为乙类。
单建明挖结构，抗震等级为三级。
8．车站结构按平战转换进行设计，要具有战时防护功能，在设防部位按*级人防荷载进行验算，并能设置相应的防护设施。
9．地下结构应满足建筑防（火）灾的要求，结构的耐火等级为一级。
10．结构防水应满足《地铁设计规范》（GB50157-2003）和《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）的有关规定。
车站及出入口通道防水等级为一级。
11．明挖法施工的结构顶部覆土厚度应满足城市地下空间规划要求。
12．对与规划中其它线路远期相交或换乘的车站设计，在满足方便换乘的条件下，尽可能考虑分期建设，但需考虑预留条件，以便帮助远期车站施工时，对已建车站结构的变形控制。
分期建设困难时，也可根据两工程的相互关系，一次预留换乘节点工程。
13．车站结构设计应按最不利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。
当适当考虑侧壁摩阻力时，其抗浮安全系数不得小于1.15。
当抗浮不能满足要求时，应采取相应的工程措施。
14．围护结构设计中应根据基坑的保护等级和允许变形的控制标准，严格控制基坑开挖引起的地面沉降量和水平位移。
应对由于土体位移引起的周围建筑、构筑物、地下管线产生的危害加以预测，并提出安全、经济、技术合理的基坑支护措施。
防止过量的地面变形对周围建筑和市政管线造成危害。
15．车站与规划中近期实施的其它线路相交的换乘节点，应一次建成；与规划中远期实施的其它线路相交的换乘节点，需考虑预留实施条件。
16．地下结构耐久性设计应严格按照《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T50476-2008）中的相关条款办理。
12.1.2采用和参考的规范
1．《地铁设计规范》（GB50157-2003）
2．《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
3．《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）
4．《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）
5．《地下防水工程质量验收规范》（GB50208—2002）
6．《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）（2006年版）
7．《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
8．《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）（2008年版）
9．《构筑物抗震设计规范》（GB50191-93）
10．《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）
11．《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
12．《城市轨道交通技术规范》GB50490-2009
13．《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086—2001）
14．《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》（TB10108—2002）
15．《铁路隧道辅助坑道技术规范》（TB10109—95）
16．《城市轨道交通工程项目建设规范》（建标104-2008）
17．《建筑基坑支护工程技术规范》（YB9258-97）
18．《基坑土钉支护技术规程》（CECS96：
97）
19．《广东省建筑地基基础设计规范》（DBJ15-3-91）
20．《建筑基坑工程技术规程》（JGJ120-99）
21．《深圳地区建筑深基坑支护技术规范》（SJG05-96）
22．《地铁限界标准》（CJJ-2003）
23．《人民防空工程设计规范》（GB50225-2005）
24．《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T50476-2008）
25．《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）
12.1.3结构型式及施工方法选择
1．车站主体结构施工方法
（1）车站设置
7号线所有29座车站均为地下站，其中13座换乘站。
分别为丽水站、西丽站（与5、15号线换乘）、文光站、珠光站、龙井站、桃源村站、深云站、安托山站（与2号线换乘）、竹园站、竹子林站（与1、11号线换乘）、下沙站（与9号线换乘）、上沙站、新洲站、石厦站（与3号线换乘）、水围站、福民站（与4号线换乘）、皇岗口岸站、福南站、赤尾站、华强路站（与1号线换乘）、华强北站（与2号线换乘）、华新站（与3号线换乘）、黄木岗站（与14号线换乘）、八卦岭站、红岭北站（与9号线换乘）、笋岗站、洪湖站、田贝站（与3号线换乘）、太安站（与5号线换乘）。
车站主要方案有：
地下三层岛式站台车站、地下二层岛式站台车站、地下二层双岛式站台车站、地下两层侧式站台车站。
车站表见表12.1-1：
7号线车站表表12.1-1
序号
车站名称
中心里程
右线站间距（m）
站台宽（m）
备注
1
起点
CK0+000.000
2
丽水
CK0+415.152
10.4（岛式）
2080.665
3
西丽
CK2+495.817
12+12（双岛）
与5号线“十”字型换乘、与15号线平行同台换乘
684.818
4
文光
CK3+180.634
10.4（岛式）
1149.934
5
珠光
CK4+330.568
10.4（岛式）
1688.208
6
龙井
CK6+018.776
10.4（岛式）
787.082
7
桃源村
CK6+805.858
10.4（岛式）
1299.098
8
深云
CK8+104.957
8.5+8.5（双岛）
1838.875
9
安托山
CK9+943.832
8+8（侧式）
与2号线“十”字型换乘
1242.067
10
竹园
CK11+185.899
10.4（岛式）
853.494
11
竹子林
CK12+039.393
12（岛式）
与1号线、11号线通道换乘
1222.719
12
下沙
CK13+262.112
13（侧式）
与9号线平行同台换乘
1421.951
13
上沙
CK14+684.063
10岛式）
849.743
14
新洲
CK15+533.806
10.4（岛式）
1333.406
15
石厦
CK16+867.212
11（岛式）
与3号线“十”字换乘
585.181
16
水围
CK17+452.393
10.4（岛式）
689.983
17
福民
CK18+142.376
12（岛式）
与4号线通道换乘
820.203
18
皇岗口岸
CK18+962.579
10.4（岛式）
1073.471
19
福南
CK20+036.051
10.4（岛式）
712.404
20
赤尾
CK20+748.454
10.4（岛式）
1046.15
21
华强路
CK21+794.604
12（岛式）
与1号线通道换乘
469.452
22
华强北
CK22+264.056
12（岛式）
与2号线通道换乘
607.548
23
华新
CK22+871.604
12（岛式）
与3号线“十”字型换乘
1045.827
24
黄木岗
CK23+917.431
12（岛式）
与14号线预留通道换乘
807.297
25
八卦岭
CK24+724.728
10.4（岛式）
1035.042
26
红岭北
CK25+759.769
12（岛式）
与9号线“十”字换乘
636.526
27
笋岗
CK26+396.295
11（侧式）
1313.274
28
洪湖
CK27+709.570
6.35m（侧式）
673.842
29
田贝
CK28+383.412
12（岛式）
与3号线岛岛通道换乘
1127.891
30
太安
CK29+511.303
11（岛式）
与5号线平行重叠换乘
31
终点
CK29+962.179
（2）施工方法
施工方法主要依据站位的工程地质和水文地质条件、环境条件、道路交通要求、市政管线的布置、车站的埋置深度、施工场地等具体条件确定。
车站的施工方法主要考虑：
明挖法、盖挖顺（逆）筑法。
现分述如下：
1）明挖法
明挖法是一种造价经济、施工快捷的施工方法。
优点是适合多种不同类别的地质条件。
可以有效的减少线路的埋深，施工工艺简单、技术成熟、施工安全、工期短、施工质量易保证、综合造价低。
适用条件：
在基坑开挖范围内无重要的市政管线或市政管线可以临时改移；城市道路交通流量不大或当需要封闭道路交通时有临时改道条件。
明挖法是先从地表面向下开挖土方至设计高程，然后由下而上地施工主体结构及其防水措施，最后回填并恢复路面。
其施工步骤示意图见图12.1-01。
若基坑所处地面空旷或建筑物间距很大，地面有足够空地能满足施工需要，又不影响周围环境，则采用敞口放坡（或土钉墙）施工。
2）盖挖法
在路面交通不能长期中断的道路下修建地下铁道车站时，则可采用盖挖法。
盖挖法又分为盖挖顺筑法和盖挖逆筑法及盖挖半逆筑法三种。
①盖挖顺筑法
该方法是在现有道路上，按所需宽度，由地表面完成围护结构，利用夜间交通量少的时间封闭道路进行开挖路面作业，用军便梁及预制路面盖板覆盖路面，保证交通畅通，在临时路面系统保护下进行土方开挖及主体结构施工。
盖挖顺筑法的施工顺序为在封闭部分道路交通期间，完成车站两侧的围护结构，然后架设临时路面系统，恢复交通，此后，在上部临时路面系统的支撑保护下，按明挖法施工顺序向下挖土至基坑底面，再自下而上浇注主体结构，最后拆除临时路面，回填土方，恢复永久路面。
车站两侧的出入口和风道，可以利用作为施工时的出土和进料口。
施工步骤示意图见图12.1-02。
盖挖顺筑法主要依赖坚固的挡土结构和临时路面系统，此结构既要挡土又要承受地面及施工荷载，根据现场条件、地下水位高低、开挖深度以及周围建筑物临近程度，一般选择钢筋混凝土钻（挖）孔桩或地下连续墙。
对于饱和的软弱地层，应以刚度大、止水性能好的地下连续墙为首选方案。
②盖挖逆筑法
如果开挖面较大、覆土较浅、周围沿线建筑物过于靠近，为尽量防止因开挖基坑而引起临近建筑物的沉陷，或需及早恢复路面交通，但又缺乏定型覆盖结构，可采用盖挖逆筑法施工。
其作业程序是先在地面做好基坑的围护结构和中间桩柱，开挖覆土，作好顶板（一般为结构顶板），回填覆土恢复路面交通。
在结构顶板保护下由上而下边开挖土方边进行主体结构施工。
车站两侧的出入口和风道，可以利用作为施工时的出土和进料口。
施工步骤示意图见图12.1-03。
③盖挖半逆筑法
类似逆筑法，其区别仅在于顶板完成后，向下挖土至设计标高后先施工主体结构底板，再依次序向上逐层施工侧墙、中板。
在半逆筑法施工中，一般都必须设置横撑并施加预应力。
车站施工方法综合比较表见表12.1-2。
车站施工方法综合比较表表12.1-2
项目
施工难度
施工工期
地面沉降
交通影响
扰民程度
防水质量
土建造价
明挖法
小
短
小
大（当在规划用地内施工时较小）
大
好
低
盖挖法
较小
较短
小
较大
较大
较好
较高
2．风道和出入口结构的施工方法
风道和出入口结构一般布置在主体结构的两侧。
选择其施工方法主要考虑两个因素：
一是对道路交通的影响；二是附属结构所处场地的工程地质和水文地质条件。
如果施工对交通影响小或有交通疏解条件，风道和出入口结构的施工方法选择明挖法。
当施工对交通影响较大，无法疏解，或地下管线改移困难，结合深圳地铁地区的经验采用矿山法施工。
若场地内工程地质水文地质情况如果比较差，宜尽量选用明挖法施工。
3．结构型式
（1）车站结构型式
1）车站主体结构型式
地下车站结构形式应根据站位的工程及水文地质条件、车站使用功能、荷载特性、施工方法等来确定合理的结构型式。
对于明挖法和盖挖法施工的地下车站，其结构型式一般为钢筋混凝土箱形框架结构。
根据车站的净跨和构件截面设计的合理性要求，可将结构分为双跨和三跨和多跨。
2）围护结构型式
围护结构从支护体系上分主要有：
①地下连续墙；②钻孔灌注桩；③土钉墙或喷锚网支护；④型钢水泥土复合搅拌桩（SMW）；⑤工字钢桩背板支护；⑥钢板桩；⑦人工挖孔桩。
近年来，钢板桩和工字钢桩由于施工噪音、基坑深度所限和施工占地等原因，在城市地铁建设中已经较少使用或基本不用。
明挖法施工的车站围护结构有地下连续墙、排桩（挖孔桩、钻孔桩）、土钉墙、SMW工法等。
盖挖法基坑围护结构一般采用排桩（挖孔桩、钻孔桩）、地下连续墙结构。
根据沿线工程地质和水文地质条件，按照技术可行、经济合理的原则，根据基坑深度和周围环境条件及施工方法等因素，结合深圳地铁已建和在建工程的经验，对基坑围护结构进行方案比选（不推荐单层墙方案，防水设计方案采用以混凝土结构自防水为主辅助附加防水层）。
所选定的支护结构，首先应具有施工的可行性、应能满足根据站位环境所确定的基坑保护等级对基坑水平位移和地表沉降的限制要求，在满足上述要求的前提下，再经技术、经济比较后确定最终的围护结构型式。
因此，深圳地铁7号线工程基坑围护结构有以下方案可供选择：
本着技术安全可靠、经济合理的原则，结合工程地质和水文地质条件，经分析比较，对于地下双（多）层车站来讲，可行的围护结构方案如下：
I、Φ1200mm＠1000mm钻孔咬合桩（地质条件较好地段可采用Φ1000mm＠800mm钻孔咬合桩）
钻孔咬合桩是采用钻孔桩相互咬合形成的挡土截水结构，其施工工艺采用全套管钻进、干式成孔。
施工进度快，无泥浆污染，且对基坑周边既有建筑物影响小，在一期、二期工程中取获得了成功经验。
其造价比地下连续墙方案低。
该方案采用Φ1200＠1000钻孔灌注桩，按成桩先后分为一序桩、二序桩，一序桩为低标号缓凝型混凝土桩，二序桩为钢筋混凝土桩（主受力桩），两桩相互咬合，既能挡土又能止水，能满足各种等级基坑变形要求。
该方案优点：
对地质条件、基坑深浅等条件适应性好；施工技术成熟，防水效果好；适用范围较广。
围护结构方案见图12.1-04。
II、Φ1200mm钻孔灌注桩+Φ600旋喷桩
该方案采用Φ1200mm钻孔灌注桩，桩中心间距1300mm左右，桩间采用Φ600旋喷桩止水。
也是一种传统的施工工艺，其特点是可以多台设备同时工作，缩短工期，围护结构既能挡土又能防水，适用范围较广。
旋喷桩的成桩质量受地层影响较大，特别是含有大粒径块石和含有动水的地层，旋喷效果不易保证；适用于深度15m～20m的基坑。
围护结构方案见图12.1-04。
III、800mm厚地下连续墙
地下连续墙是在挖槽机挖成的狭长槽段中（一般充满护壁泥浆）现浇钢筋混凝土而成的平面形墙，各幅墙体之间用锁口管或型钢、钢板搭接，连成整体。
此工法是一种传统的深基坑围护结构、技术成熟，施工速度快，基坑周边变形较小。
造价较一般排桩支护结构高。
连续墙支护可适用于各类地质条件，它既可作为基坑开挖阶段的支护结构，又可作为使用阶段框架结构外墙的一部分，与内衬共同作用以承受外部荷载。
当上部有其它建筑物时亦可作为建筑物的基础。
由于深圳地区地下水位较高，地层渗透系数大，地下连续墙有较好的防水和抗渗性能，是适合深圳地区的深基坑支护结构。
该方案的优点是：
具有结构刚度大，整体性、防渗性和耐久性好，对周边地基扰动小；适用于多种地层条件和各种复杂施工环境；基本上无振动、无噪音、无污染；防水效果好。
围护结构方案见图12.1-04。
IV、Φ1500mm人工挖孔圆桩桩芯相切护壁（或圆桩与椭圆桩咬合）
人工挖孔圆桩与椭圆桩咬合+砂层部位的截水帷幕该方案的优点：
围护结构有效地发挥了挡土截水作用，能有效地控制周围重要地下管线、道路的沉降及变形。
工程造价相对较低。
人工挖孔桩已成为一种落后的施工工艺，工人劳动强度大、危险性高、井下作业环境恶劣。
随着经济发展和社会进步，国内部分城市已严格限制使用并逐步淘汰挖孔桩，应推广采用先进的基坑支护结构施工工艺，改善施工安全环境。
深圳特区作为我国改革开放的前沿，代表着先进生产力的发展方向，因此，本期工程明挖基坑支护结构设计不推荐使用人工挖孔桩。
围护结构方案见图12.1-04。
基坑围护结构方案技术、经济比较见表12.1-3。
地下二（三）层车站基坑支护结构方案比较汇总表表12.1-3
（人工挖孔咬合桩不推荐）
围护结构
优点
缺点
钻孔桩Φ1200＋旋喷桩Φ600
1.采用机械施工，有措施适应多种地层，施工进度可控制；2.可根据基坑深度调整设计参数，满足强度和刚度要求；3.利用旋喷桩既能起止水作用，又能减少工程费；4.适用于深度15～20m的基坑。
1.对城市环境有一定影响；2.造价相对较高；3.防水效果受旋喷成桩质量影响。
Φ1200mm
＠1000mm钻孔咬合桩
1.可根据基坑深度，调整桩径等参数，对地层地质条件、基坑深浅等条件适应性好；2.施工技术成熟，防水效果好；3.适用于深度较大的基坑或有特殊要求的基坑，如地下三层车站（基坑深约20m）。
1.成孔需专门设备；2.造价相对较高。
3.施工工艺较复杂，二序桩成孔受一序桩缓凝时间限制。
800mm地下连续墙
1.整体性好、稳定性强；2.可作为永久性结构；3.漏水点少，渗漏易处理；4.刚度大，地面沉降小，对保护临近地面或地下建筑物有利;5.适用于地下双层站、三层站主体基坑等深基坑。
1.造价相对较高；2.需要专门的成槽设备；3.需要足够的施工场地，方便大型机械的进出场和施工。
1000mm地下连续墙
1.整体性好、稳定性强；2.可作为永久性结构；3.漏水点少，渗漏易处理；4.刚度大，地面沉降小，对保护临近地面或地下建筑物有利;5.适用于三层站及埋深较深的地下双层站主体基坑。
1.造价相对较高；2.需要专门的成槽设备；3.需要足够的施工场地，方便大型机械的进出场和施工。
3）基坑支撑体系
明挖基坑的围护结构的支撑系统可采用钢支撑、钢筋混凝土支撑或拉锚体系。
钢支撑适用于基坑宽度不大的车站，它支撑力大，可以倒换使用，较为经济。
拉锚体系可为施工提供开敞的场地，但要耗费大量的钢材，价格较贵。
施工设计时应根据施工组织安排、施工单位情况、钢材供应等作技术经济比较；当基坑宽度较大，设置钢支撑困难时，应以拉锚体系为主。
当锚杆（索）设计长度深入邻近建筑物规划红线和地界，或与地下管线有干扰时，应与有关部门妥善协调处理。
根据深圳地铁工程的特点，应首先推荐钢支撑，当基坑开挖需与临时路面相结合时，首层支撑可考虑采用钢筋混凝土支撑，拉锚体系应作为辅助手段灵活掌握。
（2）附属工程结构型式
1）采用明挖法和盖挖法施工的出入口和风道，其结构型式一般为钢筋混凝土箱形框架结构。
其围护结构可参照地下一层车站的围护体系选择，结合一期、二期工程经验宜尽量选择与车站主体结构施工机具基本相同的围护型式。
2）采用矿山法施工的出入口和风道，其结构型式为马蹄形复合式衬砌。
4．沿线各站施工方法及结构型式选择
（1）丽水站
1）站位概况
本站为7号线起点站，站前设置折返线，为标准地下两层岛式车站。
车站沿丽水路布置，南侧紧邻西湖林语住宅区，北侧为动物园停车场。
2）地质条件
站址范围原始地貌为台地，地形略有起伏。
地层自上而下为：
素填土（Q4ml）、全、强、中、微风化花岗片麻岩（Z）。
车站底板为微风化层，基坑开挖深度分布有填土、全、强、中等、微风化岩层。
稳定地下水标高：
19.12m。
地下水对混凝土具有微腐蚀性。
3）施工方法
车站拟采用明挖法施工，拟采用φ800钻（冲）孔桩围护，进入中、微风化岩层段采用吊脚桩（桩外放1m，嵌入基岩不小于1m。
）+锚喷支护。
主要地下管线有150燃气、污水、给水、500上水、燃气、雨水、电力、电信、18孔电话、1000X1000电力沟。
施工占用现有南侧道路，将临时道路改至停车场一侧。
小区出行可绕道或采用临时便桥。
4）结构型式
根据地铁主体结构设计使用年限100年的要求和深圳地区地铁工程的设计施工经验，结构设计方案推荐采用复合墙结构。
车站结构型式为单柱双跨钢筋混凝土矩形框架结构。
（2）西丽站
1）站位概况
本站为5号线与7号线、15号线的换乘站，7号线与15号线呈地下两层双岛四线同台换乘车站，5号线西丽站为地下三层，车站两端设7号线与15号线的联络线，西南角设5、7号线联络线。
车站位于沙河西路与留仙大道交叉口，顺沙河西路布置。
2）地质条件
站址范围原始地貌为冲洪积平原。
地层自上而下为：
素填土（Q4ml）、淤泥质粉质粘土（Q4al+pl）、粘土（Q4al+pl）、砾砂（Q4al+pl）、残积粉质粘土（Qel）、全、强、中等、微风化花岗片麻岩（Z）。
车站底板为残积土层、全风化层，基坑开挖深度分布有填土、软土和砂层。
稳定地下水标高：
7.96～8.07m，地下水对混凝土具有微腐蚀性。
3）施工方法
车站和区间7、15号线联络线一起拟采用明挖法施工，φ800厚地下连续墙围护，钢管内支撑体系。
主要地下管线有雨水（8000*1600，埋深2.33）、污水、上水、电信、电力、燃气等，施工期间管线改迁。
沙河西路现为双向6车道，施工期间须占用道路西侧，交通疏解改道至道路东侧及东侧绿化带内，可保证双向4车道交通。
4）结构型式
本车站为明挖标准地下两层岛式车站，结构设计方案推荐采用复合墙结构。
车站结构型式为五柱六跨钢筋混凝土矩形框架结构。
（3）文光站
1）站位概况
本站为地下两层岛式站台车站，车站沿沙河西路布设，紧邻大沙河。
2）地质条件
站址范围原始地貌为冲洪积平原。
地层自上而下为：
素填土（Q4ml）、淤泥质粉质粘土（Q4al+pl）、粗砂（Q4al+pl）、残积砾质粘性土（Qel）、全风化混合花岗岩（Mγ3）。
车站底板为残积土层及全风化层，基坑开挖深度分布有填土、软土和砂层。
稳定地下水标高4.96m，地下水对混凝土具有微腐蚀性。
3）施工方法
车站采用明挖法施工，地下连续墙围护。
主要地下管线有800、1000、2200原水3路，400燃气，10KV的1000X1000电力沟，28孔电信，位于西侧附属位置，施工期间悬吊或改迁。
沙河西路现为双向6车道，施工期间须占用，交通在基坑两侧道路及绿化带内进行疏解，可满足双向4车道交通。
4）结构型式
本车站为明挖两层标准站，结构设计方案推荐采用复合墙结构。
车站结构型式为单柱双跨钢筋混凝土矩形框架结构。
（4）珠光站
1）站位概况
本站为地下两层岛式站台车站，
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