城市軌道交通結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工5第五章

1、城市軌道交通結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工Structural Design and Construction of Urban Rail Transit主講：周順華 教授同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院第五章第五章 明挖法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)明挖法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目錄目錄 第一節(jié) 明挖法結(jié)構(gòu)建設(shè)及設(shè)計(jì)流程 第二節(jié) 地鐵車站建筑設(shè)計(jì) 第三節(jié) 基坑工程中的土壓力和水壓力 第四節(jié) 支護(hù)結(jié)構(gòu)選型與設(shè)計(jì) 第五節(jié) 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第六節(jié) 支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第七節(jié) 蓋挖法施工的車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一節(jié)第一節(jié) 明挖法結(jié)構(gòu)建設(shè)及設(shè)計(jì)流程明挖法結(jié)構(gòu)建設(shè)及設(shè)計(jì)流程 1.明挖法結(jié)構(gòu)建設(shè)流程明挖法結(jié)構(gòu)建設(shè)流程明挖法結(jié)構(gòu)建設(shè)流程施工前環(huán)境調(diào)查圍護(hù)結(jié)構(gòu)施

2、工地基加固基坑降水基坑開挖及支撐的施工內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工基坑施工監(jiān)測圖 5-1 施工期結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程圖圖 5-2 使用期主要主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程圖第二節(jié)第二節(jié) 地鐵車站建筑設(shè)計(jì)地鐵車站建筑設(shè)計(jì)出入口及通道設(shè)備用房運(yùn)營管理用房輔助用房車站用房售檢票區(qū)乘客集散區(qū)其它公用設(shè)施非付費(fèi)區(qū)站臺(tái)自動(dòng)扶梯及樓梯其它乘客服務(wù)設(shè)施付費(fèi)區(qū)乘客使用空間車站主體通風(fēng)道及風(fēng)亭地下其它附屬建筑車站圖5-3 地鐵車站功能組成示意圖 圖5-4 地鐵車站人流路線示意圖一、站廳層設(shè)計(jì) 圖5-5 分離式車站站廳層平面圖 圖5-7 上海地鐵10號(hào)線江灣體育場站站廳層平面圖 圖5-6 貫通式車站站廳層平面圖二、站臺(tái)層設(shè)計(jì)島式站臺(tái)寬度：tznbBd

3、2（5-1）側(cè)式站臺(tái)寬度：tzbBc （5-2）abLQb上MLQb上下其中：或（兩公式取大者）式中 b側(cè)站臺(tái)寬度（m）； n橫向柱數(shù)； z橫向柱寬（含裝飾層厚度）（m)； t每組人行梯與自動(dòng)扶梯寬度之和（含與柱間所留空隙）（m)； Q上遠(yuǎn)期每列車高峰小時(shí)單側(cè)上車設(shè)計(jì)客流量，換乘車站含換乘客流量（換算成高峰時(shí)段發(fā)車間隔內(nèi)的設(shè)計(jì)客流量）（人）； Q上、下遠(yuǎn)期每列車高峰小時(shí)單側(cè)上、下車設(shè)計(jì)客流量，換乘車站含換乘客流量（換算成高峰時(shí)段發(fā)車間隔內(nèi)的設(shè)計(jì)客流量）（人）； 站臺(tái)上人流密度(0.5m2/人)； L站臺(tái)計(jì)算長度(m)； M站臺(tái)邊緣至屏蔽門立柱內(nèi)側(cè)距離（m）； ba站臺(tái)安全防護(hù)寬度，取0.4m，

4、采用屏蔽門時(shí)用M替代ba值。三、行車管理及設(shè)備用房的布置 車站管理用房設(shè)置參考面積表車站管理用房設(shè)置參考面積表 表5-1 序號(hào)房間名稱面積（）設(shè) 置 要 求1車站控制室35設(shè)在站廳層客流較多一端，能直接觀察站廳層公共區(qū)2站長室1215與車站控制室相鄰，地坪與車控室平3站務(wù)室12宜靠近站長室4會(huì)議室25站廳層管理區(qū)內(nèi)較安靜處設(shè)置，兼交接班、餐廳5警務(wù)室10+15靠近站廳公共區(qū)6客服中心6設(shè)在公共區(qū)的付費(fèi)區(qū)與非付費(fèi)區(qū)之間，靠近進(jìn)站閘機(jī)7男/女更衣室82設(shè)在設(shè)備與管理用房相對集中處8男女衛(wèi)生間8設(shè)在設(shè)備與管理用房相對集中處9茶水間4設(shè)在設(shè)備與管理用房相對集中處10備品房12視具體情況適當(dāng)增減11清掃

5、間62站廳及每個(gè)站臺(tái)各設(shè)一間12AFC票務(wù)室1520設(shè)于車站控制室附近13站臺(tái)值班室12設(shè)在站臺(tái)層14男/女公共廁所15/12設(shè)在站臺(tái)層公共區(qū)內(nèi)。每個(gè)站臺(tái)設(shè)置男、女廁坑位均為23個(gè)，男廁23個(gè)小便斗，均含殘疾人廁位。其中殘疾人廁位可單建。（或設(shè)在站廳層非付費(fèi)區(qū)出入口旁）15司機(jī)換班室12設(shè)在折返線車站站臺(tái)層，靠近折返端16通信儀表室122設(shè)在車控室一端17列檢室10僅設(shè)在折返站站臺(tái)層靠近道岔區(qū) 車站設(shè)備用房設(shè)置參考面積表車站設(shè)備用房設(shè)置參考面積表 表5-2 序號(hào)房間名稱面積（）備 注1混合變電所350盡量設(shè)在車站進(jìn)線端2降壓變電所160200盡量設(shè)在站臺(tái)層3照明配電室104站廳及站臺(tái)兩端各設(shè)一

6、間，設(shè)在車控室另一端的AFC配電室,與照明配電室合用，面積酌情增加。4電力電纜井52兩端均有。5環(huán)控電控室482與通風(fēng)空調(diào)機(jī)房相鄰。6屏蔽門控制室18設(shè)于站臺(tái)層靠近屏蔽門處。7氣 瓶 間15靠近被保護(hù)房間，保護(hù)半徑120m。8通信設(shè)備室50靠近車控室布置。9通信電源室30鄰近通信設(shè)備室。10信號(hào)設(shè)備室4080靠近車控室布置，有道岔車站80，設(shè)備集中站80，一般車站40。11公共無線引入室20鄰近通信設(shè)備室布置。12環(huán)控機(jī)房(150340)213小通風(fēng)機(jī)房602可與通風(fēng)空調(diào)機(jī)房合建。14區(qū)間通風(fēng)機(jī)房(200320）2設(shè)于車站兩端部，各兩臺(tái)TVF風(fēng)機(jī)。15冷凍機(jī)房60設(shè)于變電所一端16AFC機(jī)房1

7、5站廳層靠近公共區(qū)。17污水泵房12洗手間下方、內(nèi)設(shè)污水池。18廢水泵房15位于車站最低點(diǎn)。19消防泵房36含水噴淋系統(tǒng)，近出入口。四、車站主要設(shè)施1.自動(dòng)扶梯 圖5-8 典型出入口處自動(dòng)扶梯結(jié)構(gòu)圖2.電梯 圖5-9 電梯土建要求結(jié)構(gòu)圖（尺寸單位：mm）3.樓梯為保證客流需要，除需設(shè)置電梯、自動(dòng)扶梯外，尚需在車站付費(fèi)區(qū)內(nèi)的站廳與站臺(tái)層之間至少設(shè)一座人行樓梯，以便在自動(dòng)扶梯不能運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)仍能保證站內(nèi)乘客的疏散；同時(shí)應(yīng)至少設(shè)一部供工作人員和消防人員使用的樓梯，該樓梯宜設(shè)在工作人員較集中的管理用房區(qū)內(nèi)，樓梯最小凈寬不得小于1.0m，踏步尺寸建議采用175mm250mm。站臺(tái)計(jì)算長度外每端設(shè)到車行軌面的人

8、行樓梯，梯寬按兩股人流計(jì)不得小于1.1m，宜平行軌道方向設(shè)置。樓梯應(yīng)按乘客或工作人員使用、以不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。如乘客使用的踏步高應(yīng)為150162mm、而工作人員使用應(yīng)為162175mm；踏步寬乘客為280320mm、工作人員為250280mm。車站內(nèi)公共區(qū)樓梯每個(gè)梯段的踏步數(shù)應(yīng)不小于3級(jí)，不大于18級(jí)。休息平臺(tái)寬為12001800mm。4.售票機(jī)售票機(jī)的數(shù)量應(yīng)滿足車站遠(yuǎn)期超高峰小時(shí)客流的需要，售票機(jī)應(yīng)設(shè)在客流不交叉，且干擾小的地方。售票機(jī)前應(yīng)留有足夠的空間，供乘客排隊(duì)購票及通行。車站內(nèi)售票機(jī)宜沿進(jìn)站客流方向縱向排列。并應(yīng)結(jié)合車站不同的客流方向布置，宜不少于兩處。售票機(jī)的布置應(yīng)注意與出入口通道

9、及進(jìn)站檢票機(jī)保持適當(dāng)?shù)木彌_距離，并留有足夠的取款及檢修空間。售票處距出入口通道口和進(jìn)站檢票處的距離不宜小于5m。5.檢票機(jī)進(jìn)站檢票機(jī)應(yīng)設(shè)在售票處至站臺(tái)的人流流線上。出站檢票機(jī)應(yīng)設(shè)在站臺(tái)至出站通道的人流流線上，其數(shù)量應(yīng)能滿足車站遠(yuǎn)期超高峰小時(shí)客流的需要，并適當(dāng)考慮擴(kuò)容的余地。檢票口是付費(fèi)區(qū)與非付費(fèi)區(qū)的分界線，宜垂直人流方向設(shè)置。進(jìn)出站檢票機(jī)應(yīng)合理布置，既要方便管理，又要避免進(jìn)出站人流的交叉干擾。出站檢票機(jī)處距梯口的距離不小于8m。7.屏蔽門 圖5-10 屏蔽門剖面圖（尺寸單位：mm）第三節(jié)第三節(jié) 基坑工程中的土壓力和水壓力基坑工程中的土壓力和水壓力一、土壓力類型 圖5-11 三種不同極限狀態(tài)的土

10、壓力a)靜止土壓力；b)主動(dòng)土壓力；c)被動(dòng)土壓力 圖5-12 土壓力與位移的關(guān)系 發(fā)揮主動(dòng)和被動(dòng)土壓力所需的位移發(fā)揮主動(dòng)和被動(dòng)土壓力所需的位移 表5-3 發(fā)揮主動(dòng)和被動(dòng)土壓力所需的位移發(fā)揮主動(dòng)和被動(dòng)土壓力所需的位移 表5-4 二、基坑工程中的土壓力計(jì)算方法1.水土分算與合算 按水土分算原則計(jì)算土壓力時(shí)，可采用式（5-3）、（5-4）進(jìn)行計(jì)算aaiiaKcKhqp2)(ppiipKcKhp2 （5-3） （5-4）ap0ap：計(jì)算點(diǎn)處的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度（kPa），時(shí)； pp：計(jì)算點(diǎn)處的被動(dòng)土壓力強(qiáng)度（kPa），0api：計(jì)算點(diǎn)以上各土層的重度（kN/ m ）;地下水位以上取天然重度，地下水位以下

11、取水下重度：地面超載，一般可取20kPaqih：各土層的厚度（m）aK：計(jì)算點(diǎn)處土的主動(dòng)土壓力系數(shù)，)245(tan2aKpK：計(jì)算點(diǎn)處土的被動(dòng)土壓力系數(shù)，)245(tan2pK, c：計(jì)算點(diǎn)處的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)式中： 按水土合算原則計(jì)算土壓力時(shí)，地下水以下部分的土壓力按式（5-5）、（5-6）進(jìn)行 計(jì)算。aaisatakckhHqp2)(1ppisatpkckhHqp2)(1 （5-5） （5-6）式中：），其余符號(hào)同前土約天然重度（）土層的飽和重度（）處各土層的厚度（地下水位以下到計(jì)算點(diǎn)）度（地下水位以上土層的厚331/k:/k:m:mNmNmhHsati 圖5-13 土壓力計(jì)算a)水土分算；

12、b)水土合算2.有滲流時(shí)水壓力計(jì)算 采用采用流網(wǎng)法計(jì)算水壓力時(shí)，應(yīng)先根據(jù)基坑的滲流條件作出如圖5-14所示的流網(wǎng)圖，而作用在墻體不同高程z處的滲透水壓力可用其壓力水頭形式表示：)(0zhhpww （5-7）式中： 為計(jì)算點(diǎn)滲透水頭和總壓力水頭h的比值，從流網(wǎng)圖上讀出：h為坑底水位高程。 圖5-14 流網(wǎng)及水壓力計(jì)算a)流網(wǎng)圖；b)水壓力分布圖1-墻后靜水壓力線；2-墻前靜水壓力線；3-墻后滲透壓力線；4-墻前滲透壓力線；5-墻前后滲透壓力線本特漢森法為一種近似計(jì)算方法，水壓力分布如圖5-15所示。在主動(dòng)側(cè)的水壓力低于靜水壓力，位于坑內(nèi)地下水位高程處的修正值為：wwawhip1 （5-8）修正后

13、基坑內(nèi)地下水位處的水壓力可按式（5-9）計(jì)算。11wwwwphp （5-9）式中：.:-:7 .0:212121111）高度（下水位至圍護(hù)墻底端的基坑外側(cè)、基坑內(nèi)側(cè)地、），差（基坑內(nèi)、外側(cè)地下水位，取基坑外的近似水力坡降）壓力修正值（基坑內(nèi)地下水位處的水）壓力值（基坑內(nèi)地下水位處的水mhhhhhmhhhhhiikPapkPapwwwwwwwwwwwaww 圖5-15 本特漢森法計(jì)算水壓力在主動(dòng)側(cè)墻底的修正后水壓力為：11phww其中修正值可按式（5-10）和式（5-11）計(jì)算11wwahip （5-10）22wwphip （5-11）兩側(cè)水壓力相抵后，可得圍護(hù)墻底端的水壓力：）（）212211

14、2-(pphphphpwwwwwww （5-12）即圍護(hù)墻底端處水壓力值為：22-wwwwphp （5-13）2122121220.7,wwwwppwwpwwawwhhhhiihrihripppkPap水利坡降，：基坑內(nèi)被動(dòng)區(qū)的近似即：）的修正值（：圍護(hù)墻底端處水壓力式中： 圖5-16 圍護(hù)墻水壓力計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)方法a)水平力分布；b)水壓力與滲徑的直線比例關(guān)系3.地面超載作用下的土壓力計(jì)算 圖5-17 局部均布荷載作用下Rankine土壓力計(jì)算圖示圖5-18 地表局部均勻荷載作用下的土壓力計(jì)算圖示)2cossin(2qPH，以弧度計(jì)：見圖、）地表局部均布荷載（）附加側(cè)向土壓力（式中：18-5:k

15、PaqkPaPH4.相鄰條形基礎(chǔ)荷載作用時(shí)的土壓力計(jì)算 ）圍護(hù)墻體高度（：相鄰基礎(chǔ)底面以下的見圖、的比值，、：分別為）均布荷載（：相鄰基礎(chǔ)地面處的線式中：當(dāng)當(dāng)mHZaHZHanmkNQnmnmHQPmnnHQPmSSSLSLHSLH18-5,m/)(4, 4 . 0)16. 0(203. 0, 4 . 0222222圖5-19 相鄰基礎(chǔ)荷載引起的側(cè)向土壓力計(jì)算圖示5.非極限狀態(tài)的土壓力計(jì)算主動(dòng)土壓力的提高值介于ka與k0之間，當(dāng)沉降有嚴(yán)格限制的建筑物或地下管線位于區(qū)范圍時(shí)，采用k0計(jì)算土壓力；位于區(qū)范圍時(shí)，采用 計(jì)算土壓力。akk 021圖5-20 采用提高主動(dòng)土壓力的場地工程條件有關(guān)靜止土壓

16、力系數(shù)、均與被動(dòng)土壓力系數(shù)、）?。ǎ罕粍?dòng)極限時(shí)的位移值：容許的位移值：被動(dòng)土壓力折減系數(shù)式中：其中：:0.040.02)175()(2)175()(a05 . 02KKhSSCaSSSSXKXKKKCppaPpapaPpPapaP三、基坑開挖支護(hù)中的土壓力特點(diǎn)與分布規(guī)律圖5-21 基坑開挖土壓力發(fā)展階段圖5-22 四種類型圍護(hù)結(jié)構(gòu)土壓力示意圖a)無支撐圍護(hù)（下端固定）；b)單道頂撐圍護(hù)（下端固定）；c)單道頂撐固定；d)多支撐圍護(hù)第四節(jié)第四節(jié) 支護(hù)結(jié)構(gòu)選型與設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)選型與設(shè)計(jì) 支護(hù)結(jié)構(gòu)：支護(hù)結(jié)構(gòu)： 基坑工程中采用的圍護(hù)墻、支撐（或土層錨桿）、圍檁、防滲帷幕等結(jié)構(gòu)體系的總稱，主要包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)

17、和支撐結(jié)構(gòu)體系。 支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)包括：支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)包括： 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的插入比、支撐的設(shè)置、結(jié)構(gòu)配筋。 設(shè)計(jì)需考慮因素：設(shè)計(jì)需考慮因素： 穩(wěn)定性驗(yàn)算、支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)和基坑變形計(jì)算。一、圍護(hù)結(jié)構(gòu)類型一、圍護(hù)結(jié)構(gòu)類型現(xiàn)澆地下連續(xù)墻1.1.地下連續(xù)墻：地下連續(xù)墻：圖5-23 地下連續(xù)墻施工流程（以液壓抓斗式成糟機(jī)為例）(a).準(zhǔn)備開挖的地下連續(xù)墻溝槽；(b).用液壓成槽機(jī)進(jìn)行溝槽開挖；(c).安放鎖口管；(d).吊放鋼筋籠；(e).水下混凝土澆注；(f).拔除鎖口管；(g).已完工的槽段現(xiàn)澆地下連續(xù)墻圖5-25 現(xiàn)澆地下連續(xù)墻槽段形式示意圖口型槽段T型槽段一字型槽段轉(zhuǎn)角槽段口型槽段預(yù)制地下連續(xù)墻圖5

18、-26 預(yù)制地下連續(xù)墻平面示意圖排樁圍護(hù)體是利用常規(guī)的各種樁體，例如 鉆孔灌注樁、挖孔樁、預(yù)制樁、SMW工法樁（型鋼水泥土攪拌樁）等，按一定間距或連續(xù)咬合排列形成的地下?lián)跬两Y(jié)構(gòu)。2.2.排樁：排樁：圖5-27 排樁圍護(hù)體的常見形式(a)(b)(c)(d)(e)(f)圖5-28 排樁圍護(hù)體的止水措施攪拌樁旋噴樁攪拌樁灌注樁攪拌樁攪拌樁攪拌樁(a)(b)(c)(d)(e)(f)排樁圍護(hù)體與地下連續(xù)墻相比，其優(yōu)點(diǎn)在于施工工藝簡單，成本低，平面布置靈活，缺點(diǎn)是防滲和整體性差，一般適用于中等深度的基坑圍護(hù)。與地下連續(xù)墻、灌注排樁相比，型鋼水泥土攪拌墻的剛度較低，基坑開挖時(shí)常常會(huì)產(chǎn)生相對較大的變形，在對周

19、邊環(huán)境保護(hù)要求高的工程中，例如基坑緊鄰運(yùn)營中的地鐵隧道、歷史保護(hù)建筑、重要地下管線等，應(yīng)慎重選用。3.3.型鋼水泥土攪拌墻（型鋼水泥土攪拌墻（SMWSMW）：）：圖5-29 型鋼水泥土攪拌墻(1)型鋼密插型(2)型鋼插二跳一型(3)型鋼插一跳一型鋼板樁具有輕型、施工快捷的特點(diǎn)；基坑施工結(jié)束后鋼板樁可拔除，循環(huán)利用，經(jīng)濟(jì)性較好；在防水要求不高的工程中，可采用自身防水；防水要求高的工程應(yīng)設(shè)置隔水帷幕。4.4.鋼板樁圍護(hù)體：鋼板樁圍護(hù)體：圖530 常用的鋼板樁斷面形式U型Z型直線型CAZ型bbbbbbbtttsshhhyy5.5.鋼筋混凝土板樁圍護(hù)墻；鋼筋混凝土板樁圍護(hù)墻；6.6.水泥土重力式圍護(hù)墻

20、；水泥土重力式圍護(hù)墻；7.7.土釘墻支護(hù)：土釘墻支護(hù)：圖5-31 鋼筋混凝土板樁圍護(hù)墻立面圖 圖5-32 土釘墻的基本形式硬 木 塊打 樁 帽地 坪基 底配筋混凝土面板固定鋼筋混凝土噴射面層土釘二、二、 支撐結(jié)構(gòu)體系支撐結(jié)構(gòu)體系內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)體系：內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)體系：圖5-33 內(nèi)支撐系統(tǒng)示意圖 圖5-34多層平面支撐體系內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)體系：內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)體系：圖5-35 鋼筋混凝土支撐及立柱 圖5-36鋼支撐三、三、 支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性驗(yàn)算支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性驗(yàn)算整體穩(wěn)定性驗(yàn)算；整體穩(wěn)定性驗(yàn)算；圍護(hù)墻體抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算；圍護(hù)墻體抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算；圍護(hù)墻底面抗滑移驗(yàn)算；圍護(hù)墻底面抗滑移驗(yàn)算；基坑圍護(hù)墻前抗隆起驗(yàn)算；基坑

21、圍護(hù)墻前抗隆起驗(yàn)算；抗豎向滲流驗(yàn)算?？关Q向滲流驗(yàn)算。整體穩(wěn)定性驗(yàn)算：整體穩(wěn)定性驗(yàn)算：圖5-37 瑞典條分法ninniiiiTlctgNK111法向分力切向分力圓弧段土摩擦角及黏聚力圓弧段段長iNiTiic,il圍護(hù)墻體抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算：圍護(hù)墻體抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算：圖5-38 重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆計(jì)算簡圖sRqMMK wwaasZFZFMh0DZpq坑底ABERFaZaFwZwGkFp2/BGZFMkppRMs傾覆力矩(kNm/m)Fa坑外側(cè)土壓力(kN)Fw水壓力(kN)MR傾覆力矩(kNm/m)Gk水泥土圍護(hù)墻自重Fp被動(dòng)側(cè)壓力(kN) (kN)圍護(hù)墻體抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算：圍護(hù)墻體抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算：圖5

22、-39 板式支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算簡圖OCRCQMMK/ppRCZFMaaOCZFM抗傾覆力矩：傾覆力矩：抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算：圖5-40 抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算計(jì)算簡圖h0DZpq坑底ABERFaZaFwZwGkFpapkHLFFBcGK00tan墻體滑動(dòng)力墻體抗滑力Gk墻體自重0B(D+H0)；B 墻寬(m)；0墻體平均重度kN/m3；0,c0 墻底土層的內(nèi)摩擦角（）和粘聚力（kPa）；KHL墻底抗滑安全系數(shù)抗隆起穩(wěn)定分析：抗隆起穩(wěn)定分析：圖5-41 地基承載力模式抗隆起分析qDHcNDNKcqa12)245(2tgeNtgqtgNNqc) 1(tgNNeNqctgq11245c

23、os212243底面光滑：底面粗糙：抗隆起穩(wěn)定分析：抗隆起穩(wěn)定分析：圖5-42 圓弧滑動(dòng)的抗隆起分析a2a1hh0DqRLLSLMKM123RLaMR K tgR tgR c2SL01M=(+q)2rhD抗滑動(dòng)力矩：隆起力矩：抗隆起穩(wěn)定分析：抗隆起穩(wěn)定分析：220102122111()(sincossincos)22frhRDqhD qaaaaaa333211(coscos)3rDaa22212111(sin2sin2)22fRD qaaaa3222211211sincossincos2(coscos)3rDaaaaaa23021()Rh Daa D00fqhq坑外地表至圍護(hù)墻底，各土層自然重

24、度的加權(quán)平均值；D 圍護(hù)墻在基坑開挖面以下的入土深度(m)；Ka主動(dòng)土壓力系數(shù);,c圍護(hù)墻底地基土內(nèi)摩擦角（）和粘聚力（kPa）；h0基坑開挖深度(m)；h0最下一道支撐距地面的深度(m)；a1最下一道支撐與基坑開挖面之間的水平夾角（） ；a2 以最下一道支撐為圓心的滑裂面圓心角（） ；q坑外地面荷載(kPa);KL抗隆起安全系數(shù)式中：抗?jié)B透穩(wěn)定性分析：抗?jié)B透穩(wěn)定性分析：圖5-43 抗?jié)B流穩(wěn)定性計(jì)算圖式iiKcShwhOD)1/() 1(eGiscLhiw/KS抗?jié)B流或突涌穩(wěn)定性安全系數(shù)；ic坑底土體的臨界水力坡度，根據(jù)坑底土的特性計(jì)算；GS 坑底土的比重；e坑底土的天然孔隙比;i坑底土的滲流

25、水力坡度；hw基坑內(nèi)外土體的滲流水頭(m)；L最短滲徑流總長度(m)；L=Lh+mLv;Lh滲徑水平段總長度(m)；Lv滲徑垂直段總長度(m);m 滲徑垂直段換算水平段的系數(shù)?？?jié)B透穩(wěn)定性分析：抗?jié)B透穩(wěn)定性分析：不透水層承壓水層wyczyppK/圖5-44 抗突涌穩(wěn)定性計(jì)算圖式Ky抗承壓水頭穩(wěn)定性安全系數(shù)；pcz基坑開挖面以下至承壓水層頂板間覆蓋土的自重應(yīng)力(kN/m2)；pwy承壓水層的水頭壓力(kN/m2) ；四、四、 支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算擋土結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算：擋土結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算：圖5-45 彈性地基梁法計(jì)算簡圖B2 EAK =L SBK內(nèi)支撐的壓縮彈簧系數(shù)（kN /m/m）

26、與支撐松弛有關(guān)的折減系數(shù)，一般取0.51.0；混凝土支撐或鋼支撐施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，取=1.0S支撐的水平間距（m）k bhHHKVVk bhK 基坑開挖面以下，水平彈簧支座和垂直彈簧支座的壓縮彈簧剛度KH和KV，可按下式計(jì)算擋土結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算：擋土結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算：圖5-46 明挖法車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算工況簡圖 擋土結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算：擋土結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算：（1）第一步開挖；（2）第二步開挖；（3）第三步開挖；（4）第四步開挖圖5-47 總量法計(jì)算圖式 擋土結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算：擋土結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算： （1）第一步開挖；（2）第二步開挖；（3）第三步開挖；（4）第四步開挖圖5-48 增量法計(jì)算圖式水平支撐體系內(nèi)力計(jì)算

27、：水平支撐體系內(nèi)力計(jì)算： 對于十字交叉對撐的鋼筋混凝土支撐或鋼支撐，內(nèi)支撐主要受軸力作用，其軸力即為彈性地基梁計(jì)算得到的內(nèi)支撐點(diǎn)處的彈性支座反力。 對于較復(fù)雜桿系結(jié)構(gòu)的水平支撐系統(tǒng)，可將彈性地基梁計(jì)算得到的內(nèi)支撐點(diǎn)處的彈性支座反力作用于由水平支撐構(gòu)件和圍檁組成的水平支撐系統(tǒng)上，采用空間桿系模型即可計(jì)算得到水平支撐體系的變形和構(gòu)件內(nèi)力。計(jì)算時(shí)需添加適當(dāng)?shù)募s束，一般可考慮在結(jié)構(gòu)上施加不交于一點(diǎn)的三個(gè)約束鏈桿，見下圖。 圍檁約束鏈桿圖5-49 水平支撐系統(tǒng)內(nèi)力計(jì)算示意圖豎向支承系統(tǒng)：豎向支承系統(tǒng)： 鋼立柱的可能破壞形式有強(qiáng)度破壞、整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)破壞等幾種?；邮┕るA段，應(yīng)根據(jù)每一施工工況對立柱進(jìn)

28、行承載力和穩(wěn)定性驗(yàn)算。 鋼立柱在實(shí)際施工中不同程度存在水平定位偏差和豎向垂直度偏差等，因此應(yīng)按照偏心受壓構(gòu)件驗(yàn)算一定施工偏差下鋼立柱的承載力，以確保足夠的安全度。 立柱樁的設(shè)計(jì)計(jì)算方法與主體結(jié)構(gòu)工程樁相同，可按照國家標(biāo)準(zhǔn)或工程所在地區(qū)的地方標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。 五、基坑變形與計(jì)算五、基坑變形與計(jì)算圍護(hù)墻體水平變形：圍護(hù)墻體水平變形：圖5-50 圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形形態(tài)（a）懸臂式位移；（b）拋物線型位移；（c）組合位移 水平位移水平位移水平位移三角形沉降維護(hù)墻支撐墻趾未進(jìn)入硬土層而產(chǎn)生的墻趾位移梯形沉降邊界沉降(a)(b)(c)圍護(hù)墻體豎向變形：圍護(hù)墻體豎向變形： 圍護(hù)結(jié)構(gòu)上升或下沉導(dǎo)致的圍護(hù)結(jié)構(gòu)本身、與立柱之

29、間的差異下沉?xí)a(chǎn)生較大的危害，如冠梁拉裂、樓板或梁系出現(xiàn)裂縫等，設(shè)計(jì)和施工時(shí)應(yīng)引起足夠的重視?？拥茁∑鹱冃危嚎拥茁∑鹱冃危簭椥月∑鹚苄月∑?a)(b)圖5-51 基坑隆起變形地表變形：地表變形：0wVmaxS2x（地表最大沉降）第五節(jié)第五節(jié) 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要任務(wù)： 確定主體結(jié)構(gòu)材料和尺寸滿足使用階段的耐久性要求。 主體結(jié)構(gòu)尺寸的擬定是在滿足建筑限界和建筑設(shè)計(jì)、施工工藝及其它使用要求的基礎(chǔ)上，考慮施工誤差、測量誤差、結(jié)構(gòu)變形及后期沉降等因素，根據(jù)地質(zhì)和水文資料、車站埋深、結(jié)構(gòu)類型、施工方法等條件經(jīng)過計(jì)算確定。 主體結(jié)構(gòu)的截面大小應(yīng)根據(jù)各結(jié)構(gòu)構(gòu)件按最不利荷載組合進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)和正

30、常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算，同時(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)剛度、穩(wěn)定性和抗浮計(jì)算，對鋼筋混凝土構(gòu)件尚應(yīng)進(jìn)行抗裂和裂縫開展寬度驗(yàn)算。 一、構(gòu)造要求一、構(gòu)造要求頂板和樓板：頂板和樓板： （C）無梁樓蓋圖5-52 典型樓蓋示意圖底板：底板： 底板主要按受力和功能要求設(shè)置，幾乎都采用以縱梁和側(cè)墻為支承的梁式板結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@有利于整體道床和站臺(tái)下縱向管道的鋪設(shè)。 埋置于無地下水的巖石地層中的明挖車站可不設(shè)置受力底板，但鋪底應(yīng)滿足整體道床的使用要求。側(cè)墻：側(cè)墻： 側(cè)墻可采用以頂、底板或樓板為支承的單向板，當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻或鉆孔灌注樁時(shí)，可利用它們作為主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻的一部分或全部，該種結(jié)構(gòu)形式在目前的地鐵車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用較廣泛

31、。立柱：立柱： 明挖車站的立柱一般采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可采用方形、矩形、圓形或橢圓形等截面。按常荷載設(shè)計(jì)的地鐵車站的柱距一般取68m。當(dāng)車站與地面建筑合建或?yàn)樘厥夂奢d控制設(shè)計(jì)，柱的設(shè)計(jì)荷載很大時(shí)，可采用鋼管混凝土柱或勁性鋼筋高強(qiáng)度混凝土柱。二、主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)荷載二、主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)荷載 表5-5 荷載分類表（建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范）荷載分類荷載分類荷載名稱永久荷載永久荷載結(jié)構(gòu)自重永久荷載地層壓力隧道上部和破壞棱體范圍的設(shè)施及建筑物壓力混凝土收縮及徐變影響力預(yù)加應(yīng)力設(shè)備重量地基下沉影響力可變荷載基本可變荷載地面車輛荷載及其沖擊力地面車輛荷載引起的側(cè)向土壓力地下鐵道車輛荷載及其沖擊力人群荷載其他可變荷載溫度影

32、響力施工荷載偶然荷載地震荷載沉船、拋錨或河道疏浚產(chǎn)生的撞擊力等災(zāi)害性荷載三、主體結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算三、主體結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 圖5-53 主體結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算的荷載結(jié)構(gòu)模型 圖5-54 主體結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖（彎矩單位：kNm，軸力單位：kN，剪力單位：kN）a)彎矩圖；b)軸力圖；c)剪力圖四、主體結(jié)構(gòu)抗浮計(jì)算四、主體結(jié)構(gòu)抗浮計(jì)算 城市不計(jì)側(cè)壁摩阻力時(shí)計(jì)入側(cè)壁摩阻力時(shí)說明上海地鐵1.051.10摩阻力采用值根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)決定，考慮軟黏土的流變特性，一般取極限摩阻力的一半廣州、南京、深圳、北京地鐵1.051.15表5-6 我國各城市地鐵采用的抗浮安全系數(shù)浮側(cè)摩阻力結(jié)構(gòu)填土浮FFGGK圖5-55 考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)摩阻力的抗

33、浮計(jì)算圖示第六節(jié)第六節(jié) 支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從構(gòu)件相結(jié)合的角度而言，分為側(cè)墻與圍護(hù)墻體相結(jié)合、主體結(jié)構(gòu)的梁板構(gòu)件與水平支撐體系相結(jié)合、結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件與支護(hù)結(jié)構(gòu)豎向支承系統(tǒng)相結(jié)合。一、支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的類型一、支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的類型 圖5-56 地下連續(xù)墻的結(jié)合方式a)單一墻；b) 復(fù)合墻；c) 疊合墻側(cè)墻與圍護(hù)墻體相結(jié)合側(cè)墻與圍護(hù)墻體相結(jié)合主體結(jié)構(gòu)結(jié)合部地下連續(xù)墻襯墊材料地下連續(xù)墻主體結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu) 水平結(jié)構(gòu)構(gòu)件與支護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合水平結(jié)構(gòu)構(gòu)件與支護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件與支護(hù)結(jié)構(gòu)豎向支承系統(tǒng)相結(jié)合結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件與支護(hù)結(jié)構(gòu)豎向支承系統(tǒng)相結(jié)合

34、托梁臨時(shí)鋼支柱臨時(shí)鋼支柱臨時(shí)鋼支柱永久鋼支柱臨時(shí)鋼支柱托梁托梁托梁以上結(jié)構(gòu)柱托梁托梁以上結(jié)構(gòu)柱后澆筑結(jié)構(gòu)柱臨時(shí)鋼立柱臨時(shí)鋼立柱臨時(shí)鋼立柱永久鋼立柱臨時(shí)鋼立柱后澆筑結(jié)構(gòu)住一柱二樁一柱三柱圖5-57 一柱多樁布置示意圖二、二、 支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容與方法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容與方法 當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)的側(cè)墻共同承擔(dān)使用階段的外荷載時(shí)，應(yīng)考慮側(cè)墻與圍護(hù)墻體相結(jié)合后共同作用的效果。 由于地下連續(xù)墻作為永久結(jié)構(gòu)的一部分或全部，直接承受使用階段主體結(jié)構(gòu)的垂直荷載，因此尚應(yīng)進(jìn)行地下連續(xù)墻的承載力及沉降計(jì)算。側(cè)墻與圍護(hù)墻體相結(jié)合側(cè)墻與圍護(hù)墻體相結(jié)合 水平結(jié)構(gòu)構(gòu)件除應(yīng)滿足地下

35、結(jié)構(gòu)使用期設(shè)計(jì)要求外，尚應(yīng)進(jìn)行各種施工工況條件下的內(nèi)力、變形等計(jì)算，作為施工通道的頂板，應(yīng)考慮土方工程施工機(jī)械的巨大動(dòng)荷載作用。水平結(jié)構(gòu)構(gòu)件與支護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合水平結(jié)構(gòu)構(gòu)件與支護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合 活 載 P 2 ( 施 工 車 輛荷 載 或 施 工 荷 載 ）覆 土 重 + 自 重a 2 （ 活 載 作 用 ）a 1 （ 靜 載 作 用挖 開 控 至 樓 板 底p 1活 載 P 2 （ 施 工 荷 載 ）自 重b 2 （ 活 載 作 用 ）b 1 （ 靜 載 作 用 ）開 挖 至 底 板 底p 1p 2自 重c 2 （ 活 載 作 用 ）c 1 （ 靜 載 作 用 ）封 底d 2 （ 活 載 作 用 ）

36、d 1 （ 靜 載 作 用 ）平 時(shí) 使 用 荷 載 作 用 時(shí)汽 車 荷 載 P 2人 群 荷 載 P 1面 層 重道 床 重活載產(chǎn)生的土壓力s1不平衡水土壓力s1土體卸載水土壓力增重s1汽車荷載產(chǎn)生的土壓力s1圖5-58 逆作法施工的結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算模型 當(dāng)結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件與支護(hù)結(jié)構(gòu)豎向支承系統(tǒng)相結(jié)合時(shí)，內(nèi)力計(jì)算方法及圖示如前圖所示，此時(shí)應(yīng)分析不同施工階段立柱的最不利工況荷載，對其豎向承載力、整體穩(wěn)定性以及局部穩(wěn)定性等進(jìn)行計(jì)算；立柱樁的承載能力和沉降均需要進(jìn)行計(jì)算。主體結(jié)構(gòu)永久使用階段，應(yīng)根據(jù)該階段的最不利荷載，對立柱外包混凝土后形成的勁性構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算；兼做立柱樁的主體結(jié)構(gòu)工程樁應(yīng)滿足相應(yīng)的承載能

37、力和沉降計(jì)算。結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件與支護(hù)結(jié)構(gòu)豎向支承系統(tǒng)相結(jié)合結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件與支護(hù)結(jié)構(gòu)豎向支承系統(tǒng)相結(jié)合三、結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求三、結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求 作為永久結(jié)構(gòu)一部分的圍護(hù)墻還涉及與主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接、墻體在正常使用階段的整體性能、與主體結(jié)構(gòu)的沉降協(xié)調(diào)等一系列問題，需要采用一整套的設(shè)計(jì)構(gòu)造措施，以滿足正常使用階段的受力和構(gòu)造要求。疊合式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中先期修建的連續(xù)墻與頂、樓、底板等水平構(gòu)件的連接一般有兩種構(gòu)造方案：（1）在連續(xù)墻內(nèi)預(yù)埋彎起鋼筋，將其扳直后與水平構(gòu)件的內(nèi)外層主筋搭接（或焊接），澆筑混凝土后水平構(gòu)件與連續(xù)墻連成一體，并通過墻上預(yù)留的凹槽傳遞豎向剪力。為了防止鋼筋彎折時(shí)脆斷，預(yù)埋鋼筋必須采用韌性較好但強(qiáng)度較低的HPB235鋼，且直徑不宜太大，間距不能太?。ㄒ话氵x用直徑小于22mm，間距大于150mm的單排筋）。（2）通過事先埋在連續(xù)墻內(nèi)的鋼筋連接器（接駁器）與水平構(gòu)件的主筋連接。接駁器實(shí)際為一套管，內(nèi)腔為錐形，一端與連續(xù)墻內(nèi)的錨固筋連接，預(yù)埋在墻內(nèi)，另一端加保護(hù)帽后露在墻上預(yù)先設(shè)置的凹槽內(nèi)，基坑開挖后，打開保護(hù)帽即可方便地將頭部車有錐螺紋的水平筋旋入接駁器內(nèi)。由于接駁器能可靠地傳遞拉力，并通過墻上預(yù)留的凹槽共同傳遞豎向剪力，故此種接頭可視為剛接。側(cè)墻與圍護(hù)墻體相結(jié)合側(cè)墻與圍護(hù)墻體相結(jié)合