车站结构
? 施工方法
地下车站的施工方法与结构型式是密切相关的,应综合工程水文地
质、地面交通、周边环境、工期、气候和造价等因素,选择安全、可靠的施工方法。 8..1
基坑法施工
车站采用基坑法施工的工法有明挖法、盖挖法、逆筑法和明挖翻交法等。由于不同工法对地面交通、市政管线、施工周期、工程造价存在不同的影响,设计中要综合各项因素,选择适宜的施工方案。
1. 明挖法
施工围护结构后进行基坑开挖,边开挖边设置支撑结构,自上而下直至坑底。然后再自下而上浇筑主体结构,覆土后恢复路面。地铁施工不影响城市道路交通或允许封闭道路时,宜优先采用明挖法施工。
2. 盖挖法
施工围护结构和中间支承桩、立柱,利用交通流量低时段在其上铺设临时路面系统后恢复地面交通,随后在临时路面结构下按明挖法方式进行施工,最后拆除临时路面结构,覆土并铺装路面。当车站通过交通繁忙、路面狭窄地段时,为确保交通畅通,宜采用盖挖法施工。
3. 逆筑法
先施工围护结构和中间支承桩、立柱,然后开挖路面至设计标高,浇筑车站结构的顶板,达到设计强度后回填恢复路面,此后在车站顶板下暗挖土体和设置支撑,施工车站的主体结构。当车站处于闹市中心且周边环境保护要求较高时可采用逆作法施工。
4. 明挖翻交法
为配合地面交通组织,将车站长条形基坑分成几个独立的小基坑分段错开明挖施工。当车站穿越路口或带渡线车站基坑规模较大时可采用明挖翻交法。 8..2
暗挖法施工
地下车站的暗挖法施工应根据车站站型、工程水文地质条件、结构特征、周边环境和施工条件等因素进行综合分析,采用易于控制地层变
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车站结构
形、造价适宜的施工方法。当车站施工不允许中断城市交通或无道路改移条件,或周围环境保护要求很高时,可考虑采用暗挖法施工。
暗挖法一般可采用台阶法、中隔壁法、交叉中隔壁法、中洞法、侧洞法和洞桩法等不同的工法。采用格栅钢架或钢拱架加喷射混凝土结构作为洞室的初期支护,然后再施作二次衬砌,二次衬砌采用模筑钢筋混凝土。初、二衬之间应设置封闭的防水层两者共同承受永久荷载。
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结构设计 一般规定
1. 车站以基坑法施工的结构设计,采用以概率理论为基础的极限状态设计法;以暗挖法施工的结构设计,初期支护可视情况按破损阶段和容许应力法进行设计或补充分析,二衬采用以概率理论为基础的极限状态设计法。车站结构应分别按施工阶段和正常使用阶段进行强度、刚度、稳定性计算和耐久性设计,并进行抗裂验算或裂缝宽度验算。当计入地震荷载或其他偶然荷载作用时,不需验算结构的裂缝宽度。
2. 车站主体结构的安全等级按《混凝土结构设计规范》(GB50010)的规定确定为一级,车站出入口、风道等结构的安全等级宜与整个结构的安全等级一致。
3. 车站结构的设防分类为乙类,抗震设防烈度为六度,按本地区抗震设防烈度提高一度,即按七度采取抗震措施,抗震等级为三级。结构抗震应根据实际状况选择合适的分析方法,并采取必要的结构措施,提高结构和接头处的整体抗震能力。当车站上部建有地面建筑时,应当增加检算整体结构的抗震能力。
4. 车站主体、出入口、风道及风亭结构的耐火等级为一级。 5. 车站结构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;当计入侧壁摩阻力时,其抗浮安全系数不得小于1.15。当结构抗浮不能满足要求时,应当采取抗浮梁、抗浮桩等工程措施,一般不宜考虑消浮或抗浮锚杆措施。
6. 车站结构设计中必须贯彻理论计算和工程实践类比相结合的原
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则。计算模型应符合结构的实际工作条件反应围岩对结构的约束作用,反映施工中结构实际受载的变化过程。当结构采用双层衬砌时,应根据两层衬砌之间的构造形式和结合情况,选用与其传力特征相符的计算模型。
7. 侧向地层抗力和地基反力的数值及分布规律,应根据结构形式及其在荷载作用下的变形、施工方法、回填与压浆情况、地层的变形特征等因素确定。
8. 对长条形现浇钢筋混凝土结构的车站,可进行横断面方向的受力计算,遇下列情况时,宜按空间分析:
(1) 车站上部局部建有建筑物或构筑物时; (2) 沿车站纵向土层有显著差异时 (3) 覆土厚度沿车站纵向有较大变化时; (4) 空间型式有较大变化时; (5) 地震作用时。
9. 直接承受列车荷载的楼板等构件,列车竖向荷载应按其实际轴重和排列设计,其计算及构造应满足现行《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(TB10002.3)的相关要求。
10. 处于一般环境中的车站结构,抗裂等级为三级。最大裂缝宽度可按荷载准永久组合并考虑长期作用影响的效应计算,最大裂缝宽度允许值按表8.7.1进行控制。
车站混凝土结构最大计算裂缝宽度允许值(mm) 允许值(mm) 0.3 0.3 0.2 附注 环境相对湿度为45%~80% 表8.7.1 结构类型 水中环境、土中缺氧环境 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
注:① 计算裂缝宽度时,当钢筋的混凝土保护层超过30mm的按30mm取值,小于30mm
的按实际取值。
② 处于冻融环境或侵蚀环境等不利条件下的结构,其最大计算裂缝宽度控制值应根
据具体情况确定。
11. 盾构工作井应根据盾构机尺寸、重量、顶推力、施工工艺等进行结构布置及计算。按照基坑开挖、内部结构回筑、盾构施工和结构使
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用阶段全过程受力情况进行工作井设计。一般按空间结构进行分析计算,分别考虑自重+覆土、水浮力两大工况。
12. 对于邻近车站的地下建筑物施工造成车站结构受有不对称水平侧向压力的影响予以足够重视。设计中应根据其结构型式与车站平面、立面的关系,施工方法、施工次序等因素进行研究,以确定车站结构计算模式及相应的工程处理措施,将其施工时造成对结构的影响控制在允许范围以内,以确保结构的安全。
13. 混凝土永久结构的耐久性应根据环境类别、作用等级和设计使用年限进行设计;临时结构可不考虑混凝土的耐久性要求。地下结构主要构件的设计使用年限为100年。
14. 对于地下水位高于结构底板底标高的基坑,开挖前应降水,降水深度控制在坑底下0.5m左右。对于基坑周边环境保护要求极高或选用逆筑法施工的基坑,可采用分段降水与坑内地基加固相结合的方法,既减少基坑开挖过程中围护墙体的变形,又尽可能减小坑内降水引起地面的沉降。
15. 围护结构计算应充分考虑基坑开挖过程中开挖及支撑的“时空效应”,合理制定计算参数。
16. 桩、墙式围护结构计算应根据施工阶段和使用期间分别进行内力分析计算,标准段可沿车站纵向取单位长度,根据设定的开挖工况和施工顺序按竖向弹性地基梁模型进行计算。计算时必须计入结构的先期位移以及支撑轴力的变形,按“先变形后支撑”的原则进行结构分析。最终的位移及内力值应是各阶段之包络值。
17. 基坑围护结构设计应满足整体滑移、倾覆、水平推移、基坑抗隆起、基底抗渗等稳定性的要求。同时根据基坑变形控制保护等级对基坑内撑体系进行检算。
18. 支撑的道数应根据工程水文地质条件、墙体刚度、基坑开挖深度予以确定,其支撑间距应优化,以减小内力与位移,并降低对施工的干扰。为减少基坑在开挖期间的位移,对钢支撑应施加预应力,其值可按设计轴力的40~60%计。
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19. 采用矿山法施工的复合式衬砌结构应符合下列规定:
(1) 复合式衬砌的初期支护应按主要承载结构设计,并能承受施工期间的所有荷载,其参数可采用工程类比法确定,施工中通过监控量测进行修正,必要时通过理论计算进行验算。
(2) 复合式衬砌中的二次衬砌,应根据其施工时间、施工后荷载的变化情况、工程地质和水文地质条件、埋深和耐久性要求等因素按下列原则设计:
① 二次衬砌承担使用阶段的全部荷载,初期支护承担施工期间的全部荷载,并能有效控制地层变形。
② 均应采用钢筋混凝土衬砌。
③ 矿山法施工引起的地面变形和沉降应控制在设计范围以内;设计中必须依据周围环境、建筑物基础情况、地下管线对变形的敏感程度,采取稳妥可靠的措施和设计;采用暗挖法施工时,一般情况下地面沉降值控制在30mm以内,当进行注浆时地面隆起量控制在10mm以内,当有重要地下管线或建筑物时,应按实际情况确定。
④ 为防止地下水对二衬混凝土结构的侵蚀及初期支护与二衬之间由于不协调变形而出现结构开裂,复合式衬砌的初期支护与二衬之间应铺设附加防水层和填充注浆。 8..2
基坑法施工的结构计算
1. 车站计算模式除端头井等空间效应显著的区域进行必要的空间分析除外,标准段可沿车站纵向取单位长度按底板支承在弹性地基上的平面框架分析,计算时宜考虑柱和楼板的压缩影响;逆筑法施工时,并应考虑立柱施工误差造成的偏心影响和立柱与外侧围护墙的沉降差;当围护结构兼作上部建筑物基础时,尚应进行垂直承载能力和地基变形以及稳定性计算。
2. 围护结构计算宜按施工工艺确定相应的计算工况,开挖面以上按弹性支撑板或梁,以下按弹性地基板或梁计算;计算时必须计入墙体的先期位移及支撑的变形;内部结构按回筑施工和使用工况分别计算各阶段内力后,进行最不利内力组合产生内力和变形的包络值。
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