明挖法地铁车站基坑支护结构及主体结构设计_车站结构课程设计说明书

《城市轨道交通结构工程》课程设计

设计说明书

课程设计时间2013 年7 月22 日至

2013 年7 月26 日止

指导教师姓名

学生姓名

学号

交通运输工程学院（系）城市轨道与铁道专业三年级

明挖法地铁车站基坑

支护结构及主体结构设计

宁波地铁望春站

【摘要】

地铁车站作为地铁线路整体设计施工中的重要环节，在建设过程中存在各种困难如环境污染、地址条件差等等。本次设计的目的是在已有的资料基础上进行，按照各规范对宁波轨道交通一号线望春站进行结构设计。

本课程设计主要进行车站围护结构或主体结构设计。设计的主要内容包括：确定基坑的保护等级、围护结构选型（考虑结构受力、工程投资等）、围护结构入土深度的确定（基坑抗隆起、抗管涌、抗倾覆验算）、支撑的选型及布置方式、围护结构内力及支撑内力计算、围护结构变形计算、围护结构配筋计算、主体结构内力。

在车站基坑支护结构设计、车站附属基坑结构支护结构设计中，主要工程地质条件、根据车站建设要求的初步设计以及支护结构的类型和尺寸、典型断面和基坑插入比相关数据已经在基本资料中给出，在此资料基础上对基坑进行稳定性验算和变形验算。依据验算结果进行验证，变形与稳定性均达到设计规范要求。根据支护结构和车站主体结构设计类型与尺寸，利用sap2000软件分别对不同工程施工阶段进行模拟验算。对基坑开挖、回筑过程的计算，得到最大应力，进行钻孔灌注桩以及地下连续墙配筋。对主体结构用使用阶段内力的模拟计算，得到各结构的弯矩。配筋结束后进行裂缝控制验算等工作。最后对结构的防水进行设计，完成宁波轨道交通一号线望春站结构设计。

【关键词】支护结构；主体结构；钻孔灌注桩；地下连续墙；内力计算；配筋计算

前言 (5)

一．工程概述 (6)

1.1设计背景 (6)

1.2工程概况 (7)

1.3车站周边环境 (7)

1.4工程地质及水文地质概况 (9)

1.4.1各岩土层地层岩性 (9)

1.4.2水文地质概况 (13)

1.5车站建设规模确定 (14)

二．设计依据与设计标准 (15)

2.1设计依据 (15)

2.2设计规范 (15)

2.3设计原则与设计标准 (16)

2.3.1主要设计原则 (16)

2.3.2主要设计标准 (17)

2.4设计思路 (18)

三．车站主基坑支护结构设计 (19)

3.1确定基坑的安全等级 (19)

3.2确定主基坑的环境保护等级 (19)

3.3断面选择 (20)

3.4主体支护结构选型 (22)

3.4.1围护结构选型 (22)

3.4.2支撑结构选型 (24)

3.5支撑竖向布置 (25)

3.6支撑水平布置 (26)

3.7围护插入比及地下连续墙厚度的初步拟定 (26)

3.8基坑稳定性分析 (27)

3.8.1整体稳定性验算 (27)

3.8.2钻孔灌注桩抗倾覆稳定性验算 (27)

3.8.3抗滑移稳定性验算 (33)

3.8.4抗隆起稳定性验算 (33)

3.8.5抗渗流稳定性验算 (36)

3.8.6抗突涌稳定性验算 (37)

3.9基坑开挖阶段围护结构内力计算 (37)

3.9.1弹性地基梁法概述 (37)

3.9.2计算参数 (39)

3.9.3计算工况 (40)

3.9.4围护结构工况计算流程 (41)

3.10基坑开挖阶段轴力 (60)

四主体结构设计 (60)

4.1主体结构尺寸 (60)

4.2主体结构设计荷载 (61)

4.2.1 荷载参数设置 (61)

4.2.2 荷载计算 (62)

4.3 荷载组合 (62)

4.4 主体结构施工阶段围护结构内力计算 (63)

4.5 主体结构内力计算 (69)

4.5.1 主体结构工况 (69)

4.5.2主体结构内力计算 (70)

4.5.3 变形与支撑构件轴力计算 (83)

4.5.4 主体结构抗浮稳定性分析 (85)

五．车站围护结构配筋 (87)

5.1 工程材料 (87)

5.2地下连续墙配筋计算 (87)

5.3钻孔灌注桩配筋计算 (90)

六．结语 (91)

前言

本次课程设计的主要内容是地铁车站设计，目的是掌握地铁车站设计流程和主要方法，锻炼并提高设计能力以及基本的科研工作能力。

目前，我国城市轨道交通发展迅速，北京、上海、深圳、天津等城市地铁仍在紧张施工中。

随着轨道交通的日益普及，有关方面的研究也进一步加深。因城市轨道交通系统与人们日常出行生活密切相关，所以轨道交通的设计施工应按照车站设计符合城市总体规划，并与车站所在区域的城市规划相互协调，以人为本，以满足客流要求、乘降安全、疏导迅速、环境舒适、布置紧凑、便于管理的基本功能要求。并结合地形条件，综合考虑施工技术、建筑艺术、先进设备和运营管理的现代设计理念。

城市地铁设计中地铁车站的设计是关键。地铁车站在设计时要受到各种既有条件的限制而选择不同的方案。根据城市轨道交通线路与地面之间关系可分为地下工程、地面工程和高架工程，武汉市三号线体育中心南站为地下车站，而地下车站横断面类型主要有矩形、拱形和圆形等形式。结构形式的选择与车站规模、施工方法等有关，我国地下车站多采用矩形和拱形。国内外修建地铁车站的方法主要有明挖、盖挖以及明挖盖挖相结合三种。明挖法具有施工方便、施工速度快、施工质量容易保证等优点；但当对地面交通和地下管线的干扰过大而采用明挖法不可行时或在车站埋深较大、地质条件较好时常采用盖挖方案；在明挖和盖挖方案均受到限制时，充分利用现场的边界条件采用明挖、盖挖相结合的设计方案有时也能取得意料不到的效果。

本次课程设计将以宁波地铁车站为背景，通过分析提供的车站地质资料（包括工程地质、水文地质、工程周边建筑物及管线等环境）、车站平面图、剖面图的基础上进行设计。对宁波地铁一号线望春站主体结构、支护结构进行内力计算、配筋等工作。同时对其进行围护结构的稳定性验算和主体结构裂缝控制验算等计算。