地铁车站结构设计原则.docx

1、地铁车站结构设计原则7.1 地下车站结构设计1. 地下车站结构设计，应满足施工、运营、城市规划、防水、防迷流以及人防的有关要求。车站结构设计应符合强度、刚度、稳定性、耐久性、抗浮和裂缝开展宽度验算的要求。2. 地下车站结构设计，必须以地质勘察资料为依据，并考虑不同施工方法对地质勘探的特殊要求，通过施工过程中对地质的直接观察或监控量测反馈进行验证，必要时应根据实际情况修改设计。3. 地下车站结构设计的净空尺寸，应满足地铁建筑限界或其它使用及施工工艺的要求，并考虑施工误差、结构变形及后期沉降的影响。4. 地下车站结构设计，应根据沿线不同地段的工程地质和水文地质条件及城市规划要求，结合周边既有建（购

2、）筑物、地下管线以及道路交通状况等通过对其技术经济、环境影响和使用功能等方面的综合比较，合理的选择施工方法和结构型式。5. 地下车站结构设计，应减少施工和建成后对环境造成不利的影响。6. 地下车站结构设计，宜与车站周围规划中的相关建筑协调统一、同步规划，应考虑设计、施工方案的相互影响。7. 地下车站结构设计，应根据该地区的地震设防烈度、场地条件、结构类型和隧道埋深等因素考虑地震的影响，进行抗震验算，并在结构设计时采取相应的构造措施，以提高结构的整体抗震能力。8. 地下车站结构防水设计，应满足地下工程防水技术规范（GB50108-2001）的规定，遵循“防、排、堵、截相结合，刚柔相济，因地制宜，

3、综合治理”的原则。9. 地下车站结构设计，应采取防止杂散电流腐蚀的措施。钢结构及钢连接件，应按有关规范要求进行防锈蚀处理。10. 地下车站结构的所有受力构件，应根据建筑设计防火规范（GBJ 16-87）修订本，1997年版，第2.0.1条和附录二“建筑构件的燃烧性能和耐火极限”的规定要求进行设计。11. 地下车站结构设计，应根据地区城市规划的人防要求，严格按人民防空工程设计规范（GB 50225-95）的规定进行设计。12. 地下车站结构设计，应结合支护结构特点、地质条件、周边既有建（购）筑物、地下管线以及道路状况，根据建筑基坑支护技术规程（JGJ 120-89）及该地区基坑支护规范（规程）的

4、规定，确定基坑安全等级，提出监测要求，有效控制地表沉降。必要时应采取预加固措施，以确保邻近建筑和重要地下管线的正常使用。13. 地下车站结构设计，可视其使用条件和荷载特性等情况，选用与其特点相近的现行相关结构设计规范进行设计。7.1.2 地下车站施工方法车站结构施工方法，应根据车站范围内的工程地质和水文地质勘探资料、周围环境及交通等情况进行技术、经济综合比较后选择。1. 车站结构施工对地下构筑物、地下管线及地面交通影响不明显，具备明挖施工场地条件的车站，宜采用明挖顺作法施工；地面交通需要尽快恢复时，宜采用盖挖顺作法、盖挖逆作法或盖挖半逆作法施工。地铁车站明挖深基坑常用施工方法及其适用条件如表7

5、.1.2-1。2. 车站位于较完整的岩石地层且地下水不发育，或由于站位交通繁忙、施工场地狭窄，不允许中断交通及车站采用明挖法施工对地下构筑物、地下管线的影响难以解决等因素，不宜采用明挖法施工的车站，方可采用暗挖法施工。目前地铁车站通常采用矿山法。1） 矿山法施工应根据工程地质及水文地质条件、车站结构类型、横断面大小、埋深情况（深、浅埋）、覆跨比、周围环境情况、施工条件等因素经多方案技术经济比较确定。应选择风险小、地面沉降易于控制、造价较低的施工方法。常用的施工方法有台阶法，中壁法（CD法）、中壁隔墙法（CRD法），中洞法、侧洞法、柱洞法等，具体详见“区间”明挖结构施工方法适用条件汇总表 表7.

6、1.2-1序号施工方法名称施工顺序适用范围1坡率法 利用岩土自然稳定边坡坡率、边开挖边护坡、直至最终基坑，再从下至上回筑各层结构，施作外防水层，回填覆土，恢复路面。 适用于场地开阔、基坑周围具有放坡施工的条件，且地质较好，无软弱地层，地下水位埋置较深，无地下管线或较少。在有条件的地方应优先选用坡率法施工，节省工程投资。2明挖顺作法 围护结构施工完成后，边开挖边架设临时支撑，直至最终基坑，再从下至上回筑各层梁、板、柱结构，施作外防水及回填覆土，恢复路面。 可采用不同的围护结构，进行基坑支护，适用于任何地质条件，但要有足够的施工场地和可靠的交通组织方案作保证。明挖顺作法是城市地下铁道车站施工的常用

7、施工方法，在地铁车站施工方法选取时应首先考虑。3盖挖顺作法 围护结构施工完成后，施作临时钢梁及路面盖板覆盖路面，并恢复交通，在其临时路面下，由上至下进行基坑开挖及支撑架设，直至最终基坑面，再由下至上顺序施作各层梁、板、柱结构，最后施作外防水、拆除临时路面及覆土恢复原路面交通。 适用于车站位于交通繁忙，路面狭窄地段，为确保交通畅通，宜采用盖挖顺作法施工。临时路面的铺设可利用夜间等交通量较小的时间，尽快的恢复交通。4盖挖逆作法 围护结构及中间支承桩施工完成后，边开挖边施作各层结构板，顶板施工完成后，回填覆土，恢复路面交通，由上至下开挖一层作一层结构板，直到最终基坑及底板施作。 适用于车站位于繁忙的

8、交通地段，而该路面不允许长时间封闭交通时，或围护结构的水平变形控制要求较高的地段；或者对于宽度较大的基坑，难以采用锚杆或钢支撑的情况下使用。5半逆作法 围护结构及中间支承桩施工完成后，开挖至顶板，并施筑顶板结构，并做顶板防水层覆土恢复地面交通，在顶板保护下边开挖边支撑，直至最终基坑底，由下至上顺序施作底板和各层中板及内衬墙结构。 适用于车站位于繁忙的交通地段，而该路段不允许长时间封闭交通，对于地下换乘车站的基坑较深时，应优先选用。2）软弱围岩或浅埋暗挖车站隧道，开挖前应对地层进行预加固和预支护，以提高周围地层的稳定性。其方法可选择小导管超前预注浆、开挖面深孔注浆、管棚钢架超前支护等辅助施工措施

9、。根据工程地质及水文地质条件、覆土厚度、周围环境情况、开挖方式、进度要求、机械配套情况选择一种或几种措施并用。7. 1.3 明挖车站结构设计原则1. 围护结构及基坑开挖1） 围护结构设计一般要求（1） 明、盖挖法施工的地下车站的围护结构的选择，根据工程地质和水文地质条件、周围环境、建构筑物、基坑深度、施工条件等情况，可选用地下连续墙、钻（挖）孔桩、钢板桩、工字钢桩、土钉墙及喷锚支护等支护结构。围护结构设计，应严格按照国家或各地区有关规范、规程的规定和当地既有工程经验进行支护结构方案的技术经济比选后确定。（2） 土钉墙、喷锚支护、钢板桩和工字型钢桩等支护结构，只能作为临时支护结构，且宜适用于基坑

10、较浅的情况。地下连续墙和钻（挖）孔桩，支护结构既可作基坑围护的临时支护结构又可作为永久主体结构的侧墙或侧墙的一部分。（3） 当钻（挖）孔桩、地下连续墙既作围护结构又作为永久结构或永久结构的一部分时，其与内衬的关系应和结构防水方案结合起来考虑，依据工程地质、水文地质条件进行叠合墙和重合墙的技术经济综合比较确定设计方案。（4） 叠合式结构的墙面应凿毛清洗，使内衬与围护结构有效粘结，当计算剪应力小于允许剪应力（0.4Mpa），可视为整体进行计算，墙体厚度取两者之和，当抗剪强度不能满足要求时，应按公路钢筋砼预应力砼桥涵设计规范（JTJ 023-85）第6.2.32条设置抗剪钢筋。（5） 当为叠合式结构

11、时，围护结构应进行裂缝宽度验算，其控制标准与主体结构裂缝宽度验算一致。（6） 重合式地下墙，其墙面与内衬之间设置隔离层，两者之间靠在一起，相互平整重合但不连接，内、外墙所产生的垂直方向变形相互不影响，但水平方向变形则相同。（7） 单一式地下墙（包括人工地下墙）槽段之间有可靠的防水措施、施工质量有保证时，可采用单层墙结构型式。对于单层墙结构，围护结构除满足强度计算、抗裂或裂缝宽度验算要求外，还必须考虑抗渗要求，其抗渗标号不得低于0.8Mpa；当处于侵蚀性介质中时还应满足抗侵蚀的要求，其耐锓蚀系数不应小于0.8。（8） 对于叠合式结构，在进行围护结构施工时，须预留与顶、底板、楼板连接的钢筋接驳器。

12、（9） 明挖顺作法施工支护结构的支撑系统，可采用钢管支撑、型钢支撑、混凝土支撑和锚杆（索）支撑。钢管支撑和型钢支撑，适用于基坑宽度不大的车站，一般在基坑宽度小于22m左右。钢支撑承载力较大，对控制变形较好，安拆灵活方便，可以倒换重复使用，较为经济。钢筋混凝土对称支撑，适用于基坑宽度不大，施工工期要求不高。该支撑承载力较大，但拆除困难，无法重复使用和回收。锚杆（索）支撑，适用于基坑宽度较大，难以设置内支撑时，应优先选用。该支撑系统可为施工提供宽敞的施工环境，但不宜在淤泥、饱水砂层等软弱地层中使用，无法回收利用，对周边地下空间的利用有影响，造价较高。1） 围护结构基坑开挖方式（1） 坡率法基坑周围

13、具有放坡可能的场地，且土质较好，地下水位较深，应优先考虑采用坡率法方案施工。坡率应按地质专业给定的稳定边坡确定，在没有给定边坡坡率的情况下，可参照表7.1.3-1、7.1.3-2选用。岩石边坡坡率允许值 表7.1.3-1岩石类别风化程度坡率允许值（高宽）坡高9m以内坡高9m16m硬质岩石微风化10.110.210.210.35中等风化10.210.3510.3510.5强风化10.3510.510.510.75软质岩石微风化10.3510.510.510.75中等风化10.510.7510.7511.0强风化10.7511.011.011.25土质边坡坡率允许值 表7.1.3-2土质类别状态坡

14、率允许值（高宽）坡高5m以内坡高5m10m碎岩土密实10.3510.510.5010.75中密10.5010.7510.7511.0稍密10.7511.011.011.25粘性土坚硬10.7511.011.011.25硬塑11.011.2511.2511.50残积粘性土硬塑107510.8510.8511.0可塑10.8511.011.011.15 （1） 地下连续墙地下连续墙支护可适用于多种地质条件和各种复杂施工环境，它既可作为基坑开挖的支护结构，又可作为主体结构的侧墙或侧墙的一部分，与主体结构共同组成叠合墙或重合墙以承受其荷载。当上部有其它建筑物时，亦可作为建筑物的基础，但墙底应进行注浆加

15、固。当地质条件较好，且地下连续墙接缝处防水有可靠保证时，可采用单一式地下连续墙。 地下连续墙的幅宽应根据车站平面布置、地质条件、施工机具性能、施工环境、结构布置、起吊能力等确定，一般幅宽为6m，其墙厚可采用0.60.8m，由计算确定。但当地下连续墙邻近有建筑物、重要地下管线时，幅宽宜缩短。且槽段应间隔成槽，一般宜相隔12段，并应尽量缩短成槽时间。 地下连续墙的垂直度和平整度，当为临时支护结构时，其垂直度误差不应大于5；当为单一或复合墙体时，其垂直度误差不应大于3。施工中应确保车站建筑限界及结构厚度。 地下连续墙段之间，一般可采用不传递应力的普通柔性接头，当纵向必须形成整体或对防渗有特殊要求时，

16、应采用刚性止水接头。 当地下连续墙作为主体结构侧墙或侧墙的一部分时，墙顶水平位移不宜大于25mm。 地下连续墙成槽前应布置导墙，导墙深度不宜小于1.5m。 地下连续墙及灌注桩的倾斜度和平整度，应根据建筑物的使用要求和地质条件以及挖槽机械性能等因素确定。 地下连续墙及灌注桩受力钢筋应采用HRB400级和HRB335级钢筋，直径不宜小于20mm。 地下连续墙构造钢筋可采用HRB235级钢筋，直径不宜小于16mm。钢筋间距要恰当，使混凝土在泥浆中能稳定流动，有利于保证混凝土与钢筋的握裹力，竖向主筋最小净距不小于75mm，水平构造筋间距宜为200300mm。 连续墙可按无围囹设计，当无围囹时，应按支撑

17、轴力及其布置方式进行墙体强度验算，以确定水平筋的设计，其水平筋一般宜适当加强。（2） 排桩 排桩一般采用人工挖孔桩和钻孔灌注桩。人工挖孔桩适用于除饱和粉细砂、淤泥层外的、类地层。钻孔桩除饱和粉细砂地层外适用于一切地质条件。 排桩既可做为支护结构，又可做为主体结构侧墙或侧墙的一部分。基坑围护桩可采用平面咬合或组合排桩的咬合布置形式，既可挡土又可阻水。 排桩设计应包括下列内容土压力、水压力计算。宜按分层土的、和C计算；排桩插入深度计算（指基坑底面以下深度）；排桩内力计算；锚杆或支撑设计（含围囹设计）；桩顶冠梁及其他构造设计；基坑降水、截水和排水设计；支护结构的监控量测要求。（3） 土钉墙支护 土钉

18、墙支护，适用于地下水位以上或经人工降水后的人工填土、粘性土和弱胶结砂土。当采用有限放坡土钉墙支护时，开挖深度512m，当土钉与有限放坡、护坡桩及预应力锚杆联合支护时深度可增加。 土钉墙不适用于含水丰富的粉细砂层、砂卵石层和淤泥质土。 土钉墙支护不适用于对变形具有严格要求的基坑。 土钉墙设计中应有如下内容土钉墙平、剖面尺寸及分段施工高度；土钉布置方式及间距；土钉直径、长度、倾角及空间的方向；土钉钢筋的类型、直径和构造；土钉与面层连接构造设计；喷射混凝土面层设计与坡顶防护设计；整体稳定性分析；坡顶、坡脚排水沟设计。 土钉墙喷混凝土厚度要求：第一层喷混凝土厚3050mm；喷混凝土墙面总厚度80200

19、mm。 采用土钉墙施工时，坡顶、坡面和坡脚均应设置排水措施；坡面应根据开挖实际效果情况，设置一定数量泄水孔。 采用土钉墙施工时，基坑开挖分层进行，坡面平整度允许误差20mm，坡面宜为10.210.7。 土钉墙注浆材料宜用水泥净浆或水泥砂浆，水泥砂浆配合比宜为1112（重量比，水灰比宜为0.380.45）。 土钉孔深允许偏差50mm；土钉孔径70120mm，钢筋直径1632mm；土钉间距宜为12m，土钉与水平夹角520。 钢筋网钢筋直径610mm，网间距150300mm，上下段搭接长度300mm，加强钢筋用焊接。（4） 钢板桩支护钢板桩支护，适用于开挖深度7m且邻近无重要建筑物基础或重要地下管线

20、的砂土、粉土和粘土层的建筑深基坑。（5） 深层搅拌桩支护适用于淤泥、淤泥质土、粘土、粉质粘土、粉土、素填土等土层，基坑开挖深度不宜大于6m。设计时必须进行支护结构的抗滑动稳定和抗倾覆稳定验算；当其下部为软弱土或砂土地层时，尚应进行整体抗滑稳定和抗隆起稳定验算、抗管涌稳定验算。（6） 支撑系统支撑系统设计时应根据基坑特点、施工组织安排、钢材供应需求等选择适宜的支撑型式。 明挖法施工，支护结构的支撑系统可采用钢管支撑、型钢支撑或锚杆（索）支撑。钢管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，宽度较大时，应增加中间支撑立柱。锚杆（索）支撑可为施工提供开敞的场地，但要耗费大量的钢

21、材，价格较贵。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。 钢支撑一般采用钢管，直径400600mm，管壁宜为厚1016mm左右，支撑轴力一般控制在10001800kN，为减少墙体在基坑开挖期间的位移，对钢支撑应施加预应力，其值可按设计轴力的5080%计。（7） 施工降水 施工降水应根据车站工程地质与水文地质条件、周边环境降水影响等确定。在不适合降水地段需要采用截水工程措施。 对于地下水位较深，出水量较少，宜采用坑内明沟排水法。基坑内设排水沟，每隔3050m，设置一个直径0.70.8m的集水井，井底比排水沟底低0.51.0m。（8） 高压旋

22、喷注浆截水高压旋喷注浆的有效直径必须现场试验确定，无现场资料，可参照表7.1.3-3经验数值。高压喷射注浆有效直径参考表表7.1.3-3 旋喷直径 方法 （m）土性单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 砾20N300.60.31.00.31.20.3注：定喷的有效长度约为旋喷直径的1倍，摆喷的有效影响长度大于旋喷但小于定喷。

23、N为修正后的标准贯入击数。1. 明挖车站主体结构1） 结构设计应根据结构类型、使用条件、荷载特性、施工工艺等条件进行，结构、构件应满足强度、刚度、稳定性和耐久性要求，并满足防水、防火、防杂散电流的技术要求。2） 车站结构的净空尺寸除满足建筑限界和设备安装要求外，在设计中尚应考虑结构变形、不均匀沉陷、测量误差及一定量的施工误差，其值参照类似工程实测值加以确定。3） 车站结构安全等级应根据建筑结构有关设计规范的要求确定。4） 车站结构及出入口、通风亭的耐火等级为一级。5） 车站结构应分别对其在施工阶段和正常使用阶段进行强度计算，对于混凝土和钢筋混凝土结构尚应进行抗裂或裂缝宽度验算。钢筋混凝土的裂缝

24、开展允许值，应根据结构类型、使用要求、所处环境条件和防水措施等因素加以确定。在永久荷载和基本荷载组合作用下，应按荷载短期效应组合并考虑长期效应组合的影响所计算的最大裂缝宽度应不大于0.20.3mm。其控制标准如下：顶板的顶面 max0.2mm；顶板的底面和底板的顶面max0.3mm；底板的底面 max0.2mm；侧墙外侧 max0.2mm；侧墙内侧 max0.3mm；中层板 max0.3mm；当结构有可靠的附加外防水层时，裂缝宽度的控制值可适当放宽；当处于侵蚀性地层时，迎土侧的各混凝土构件的最大裂缝宽度的控制应适当严格。裂缝宽度计算采用混凝土结构设计规范（GB 50010-2002）计算时，当

25、结构钢筋保护层厚度超过35mm的按35mm取值，小于35mm的按实际取值。6） 明挖结构的支护参数应根据工程地质、水文地质、施工条件和环境因素，按建筑基坑支护技术规程（JGJ 120-99）及该地区基坑支护规范（规程）的规定，进行技术经济比选，并参考已有的工程实例确定。7） 车站端头如作为盾构、矿山法施工工作井（终到井、始发井）时，结构设计应综合考虑车站正常使用阶段的布置要求和工作井的施工工艺要求进行结构布置和设计。8） 结构设计应按最不利地下水位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，当计及侧壁摩阻力时，其抗浮安全系数不得小于1.15。当结构抗浮不能满足要

26、求时，应采取相应的工程措施。9） 车站结构按地震设防烈度进行抗震验算，并在结构设计时采取相应的构造措施，以提高结构的整体抗震能力。当地铁结构上部建筑有地面建筑物时，应按整体检算抗震能力。10） 车站的结构设计，应依地铁杂散电流腐蚀防护技术规程（CJJ 49-92）采取防止杂散电流对结构物腐蚀的措施。主体结构要分段实现主钢筋的纵向可靠焊接及设置测防端子。相邻结构段之间须绝缘。主体结构的防水层应有良好的电气绝缘性能。11） 车站结构防水设计，应满足地下工程防水技术规范（GB 50108-2001）的要求，并充分考虑所在地区地下水腐蚀性情况和气候条件对施工的影响，在满足结构强度和稳定的基础上，应遵循

27、首先满足防水方案要求的原则。2. 结构设计荷载1） 明挖车站结构设计荷载分类（详见表7.1.3-1）（1） 永久荷载包括结构自重、覆土重、水土侧压力、上部建筑物重量、设备重量、水反力、混凝土收缩及徐变影响力、侧向地层弹性抗力和地基反力等。（2） 可变荷载基本可变荷载地面车辆荷载、人群荷载、地铁列车荷载等。其它可变荷载温度影响力、施工荷载等。（3） 偶然荷载地震荷载、人防荷载。明挖结构荷载分类表表7.3-4荷载类型荷 载 名 称量 值永久荷载结构自重地层压力结构上部建筑物压力静水压力及水反力混凝土收缩及徐变影响力预加应力设备荷载（kpa）地基下沉影响力侧向地层土压力侧向地层抗力及地基反力可变荷载

28、基本可变荷载地面车辆荷载（kpa）地面车辆荷载引起的侧向土压力地下铁道车辆荷载人群荷载(kpa)其它可变荷载温度影响力施工荷载（kpa）偶然荷载地震荷载人防荷载注：设计中要求考虑的其它荷载，可根据其性质分别列入上述三类荷载中。 表中所列荷载本节未加说明者，可按国家有关规范或根据实际情况确定。施工荷载指：设备运输及吊装荷载，施工机具及人群荷载。1） 结构设计时，应按结构整体或单个构件可能出现的最不利荷载组合进行计算，并应考虑施工过程中荷载变化情况分阶段计算。2） 地层压力（1） 垂直荷载明挖法施工的车站，按计算截面以上全部土柱重量作为垂直荷载。q=rcph（2） 水平荷载根据明挖施工阶段结构受力

29、过程中墙体位移与地层间的相互关系，可分别按主动土压力、静止土压力或被动土压力计算。对于围护结构施工期间的水平压力宜按朗金公式的主动土压力计算；使用阶段，主体结构宜按静止土压力进行计算。在粘性土中可采用水土合算，砂性土中采用水土分算的办法。计算中应计及地面活载以及邻近建筑物产生的附加水平侧压力。3） 列车荷载地铁列车荷载，应根据所采用的车辆轴重、载重计算，并用通过的重型设备车辆进行验算。初步设计如车辆选型未定可取均布荷载为20kpa。4） 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4kpa计，另需计及在300300mm范围内20kN的集中荷载，结构计算时，应按全部均布荷载加上集中荷载的最不利荷载组合进行设计。5） 设备