河南大學站結構初步設計說明.

1、鄭州市軌道交通1號線二期工程初步設計 河南大學站結構目 錄1概述11.1 工程概況11.2 前階段審查意見及執(zhí)行情況12設計依據及標準12.1 設計依據12.2 設計采用的主要技術規(guī)范與標準13 設計范圍34 設計原則及技術標準35 地質概況55.1地形地貌55.2 工程地質條件55.3地質構造85.4 水文地質條件95.5 場地不良地質及特殊性巖土評價105.5.1不良地質及特殊性巖土105.5.2特殊性巖土105.5.3地下埋藏物105.6 場地穩(wěn)定性及適宜性評價105.7地層物理力學指標116 車站結構方案136.1 結構方案的選擇136.1.1 圍護結構方案146.1.2主體結構方案1

2、66.1.3 地下水控制方案176.2 圍護結構計算186.2.1 圍護結構支護參數的擬定186.2.2 圍護結構計算圖式及荷載186.2.3 計算結果及分析（內力與位移）196.3 主體結構計算206.3.1 主要構件尺寸的擬定206.3.2 計算模型及圖式216.3.3 荷載計算及組合236.3.4 結構計算及分析（含人防組合、抗震組合）256.4 工程材料296.5 構造要求306.6 抗震設計327 結構防水設計327.1.結構防水設計原則及標準327.1.1設計原則327.1.2防水標準337.1.3主要技術要求335.1.4防水方案337.2 結構耐久性設計348 施工方法及技術措

3、施388.1 施工方法的論證及方案比選388.1.1 車站主體施工工法398.1.2 附屬結構施工工法398.2 主要施工步驟398.3 指導性施工組織及進度安排408.4 地下和地面管線改移及防護措施408.5 施工場地布置及交通疏解方案418.6 與鄰近工程的關系及處理方案418.7 基坑降、排水方案418.8 環(huán)境保護措施418.9 施工監(jiān)控量測429 風險源及其處置措施4510 存在問題與建議45附件1：工程數量統(tǒng)計表46附件2：結構初步設計圖紙目錄6411車站結構初步設計說明1概述1.1 工程概況本站位于鄭東新區(qū)明理路，沿明理路南北走向布置；本站為地下二層雙跨島式車站。該站北側為連霍

4、高速公路，南側為劉江西街（規(guī)劃），現(xiàn)場地為施工工地、魚塘及機耕道路。車站設置5個出入口及3組風亭。車站采用明挖法施工。車站南端區(qū)間擬采用盾構法施工，北端為終點。1.2 前階段審查意見及執(zhí)行情況1號線二期總體設計專家咨詢會無針對本站的具體意見。2設計依據及標準2.1 設計依據1)鄭州市軌道交通1號線二期總體設計專家咨詢會專家意見2)地下管線普查探測報告（河南省地球物理工程勘察院）3) 鄭州市軌道交通1號線02合同段河南大學站場地巖土工程勘察報告(詳勘階段2014年01月)4) 1號線工程設計總體總包部及系統(tǒng)單位提供的相關資料5）有關會議紀要、公文及政府部門提供的基礎資料6）業(yè)主的其他要求2.2

5、設計采用的主要技術規(guī)范與標準1）城市鐵道工程項目建設標準（建標104-2008）2）城市軌道交通技術規(guī)范(GB50490-2009)3）地鐵設計規(guī)范（GB50157-2013）4）建筑結構荷載規(guī)范（GB5009-2012）5）建筑工程抗震設防分類標準（GB50223-2008）6）建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2010）7）混凝土結構設計規(guī)范（GB50010-2010）8）建筑地基基礎設計規(guī)范（GB50007-2011）9）建筑樁基技術規(guī)范（JGJ94-2008）10）建筑基坑支護技術規(guī)程（JGJ120-2012）11）地下工程防水技術規(guī)范（GB50108-2008）12）人民防空工程設計

6、規(guī)范（GB50225-2005）13）軌道交通工程人民防空設計規(guī)范（RFJ02-2009）14）鋼結構設計規(guī)范（GB50017-2003）15）鐵路隧道設計規(guī)范（TB10003-2005、 J449-2005）16）鐵路工程抗震設計規(guī)范（GB50111-2006 2009版）17）鐵路橋涵鋼筋混凝土結構設計規(guī)范（TB10002.3-2005）18）混凝土結構耐久性設計規(guī)范（GB/T 50476-2008）19）建筑基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范（GB50497-2009）20）砌體結構設計規(guī)范(GB 50003-2011)21）地鐵雜散電流腐蝕防護技術規(guī)程（TCJ49-92）22）混凝土外加劑應用技術規(guī)

7、范（GB50199-2013）23）地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范（GB50299-1999（2003年版）24）混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范（GB50204-2015）25）地下防水工程質量驗收規(guī)范（GB50208-2011）26)鋼筋機械連接通用技術規(guī)程（JGJ 1072010）27）城市軌道交通巖土勘察規(guī)范（GB50307-2012）28）建筑與市政降水工程技術規(guī)范（JGJ/T111-98）29） 城市軌道交通地下工程建設風險管理規(guī)范（GB50652-2011）30） 國家、河南省、鄭州市的其他有關規(guī)范、標準等3 設計范圍初步設計包括車站的圍護結構和主體結構設計，防水設計，交通疏解設計，管

8、線遷改設計等。4 設計原則及技術標準1）車站結構設計應根據結構類型、使用條件、荷載特性、施工工藝等條件進行，并考慮沿線的工程水文地質、總體規(guī)劃要求、環(huán)境條件，對技術、經濟、環(huán)保和使用效果作綜合比較。2）車站結構設計除滿足城市規(guī)劃、施工、運營、防火、防水、防雜散電流的要求外，尚應具有足夠的耐久性。地鐵工程設計使用年限為100年，車站結構安全等級為一級，結構重要性系數為1.1，耐火等級為一級，防水等級為一級。3）車站結構的凈空尺寸除滿足建筑限界和建筑設計、施工工藝及其它使用要求外，還考慮施工誤差、測量誤差、結構變形及后期沉降的影響。其值可根據地質條件、結構類型、施工工序等條件并參照類似工程的實測值

9、予以確定。4）深基坑工程設計應根據國家有關規(guī)范、河南省地方法規(guī)的要求，結合車站周邊不同的環(huán)境條件等采取相應的技術措施。嚴格控制工程施工引起的地面沉降量，其允許數值應根據地鐵沿線不同地段的地面建筑及地下構筑物等的實際情況確定，并因地制宜地采取措施。本車站主體基坑安全等級為一級：地面最大沉降量0.15%H，圍護結構最大水平位移0.15%H（H為基坑開挖深度），且30mm；附屬基坑安全等級為二級：地面最大沉降量0.3%H，圍護結構最大水平位移0.4%H（H為基坑開挖深度），且50mm。5）結構設計應根據沿線不同地段的工程地質和水文地質條件及城市總體規(guī)劃要求，結合周圍地面既有建筑物、管線、道路交通狀況

10、以及區(qū)間隧道施工方法，通過對技術、經濟、環(huán)保及使用功能等方面的綜合比較，合理選擇施工方法和結構方案。6）結構設計應分施工階段和使用階段，按照承載能力極限狀態(tài)及正常使用極限狀態(tài)的要求，進行承載力、穩(wěn)定、變形、抗浮及裂縫寬度等方面的驗算。結構計算中，應考慮施工中已形成的支護結構的作用。7）鋼筋混凝土及混凝土除滿足強度需要外，還必須考慮抗?jié)B和抗侵蝕的要求，本站混凝土抗?jié)B等級為P8。8）車站結構的裂縫控制等級為三級，即結構允許出現(xiàn)裂縫。鋼筋混凝土結構的最大裂縫寬度允許值應根據結構類型、使用要求、所處環(huán)境條件等因素確定。本車站結構的設計使用年限為100年，車站中樓板、中梁、中柱等內部構件所處的環(huán)境的為一

11、類環(huán)境，與土壤或水直接接觸的頂板、底板、邊墻、頂梁、底梁等外圍構件所處的環(huán)境為二a類環(huán)境，結構設計時，按荷載的短期效應組合并考慮長期效應組合的影響的最大裂縫寬度允許值應符合如下規(guī)定：外圍構件結構最大裂縫寬度迎水面不大于0.2mm，背水面不大于0.3mm；內部構件最大裂縫寬度不大于0.3mm。9）建立監(jiān)測系統(tǒng)，在施工過程中，盡可能減小對車站周圍環(huán)境的負面影響，并在設計中明確相應的技術措施（如地基加固、施工參數等）和施工監(jiān)測內容。10）地鐵結構抗震設防烈度按7度進行抗震設計，軌道交通為乙類建筑，地鐵車站按照三級采取抗震構造措施。11）地下車站必須具有戰(zhàn)時防護功能，在規(guī)定的設防部位，結構設計按6級人

12、防的抗力標準進行驗算，并采取相應的防護措施。12）結構應按最不利荷載情況進行抗浮穩(wěn)定驗算。在不考慮側壁摩阻力時，其抗浮安全系數不得小于1.05。當計及側壁摩阻力時，其抗浮安全系數不得小于1.15。當結構抗浮不能滿足要求時，應采取相應的結構抗浮措施。13）結構設計應采取防止雜散電流腐蝕的措施，以防止雜散電流對結構的腐蝕。鋼結構及鋼連接件應進行防銹和防火處理。14）結構防水設計應根據工程地質、水文地質、地震烈度、環(huán)境條件、結構形式、施工工藝及材料來源等因素進行，并遵循“以防為主、多道設防、剛柔結合、因地制宜、綜合治理”的原則，按照地下工程防水技術規(guī)范（GB50108-2008）及地鐵設計規(guī)范（GB

13、50157-2013）標準進行。5 地質概況5.1地形地貌本車站地貌類型屬黃河沖積平原，目前整個場地均為施工工地和魚塘，地形平坦，地面高程介于84.12m-85.82m5.2 工程地質條件根據巖土的時代成因、地層巖性及工程特性，本場地勘探揭露60m深度范圍內地層主要為人工填土及第四系上更新統(tǒng)（Q3）粉質黏土、粉土、粉細砂，第四系中更新統(tǒng)（Q2）粉質黏土、粉土等土層，現(xiàn)將勘察深度內的土層按其不同的成因、時代及物理力學性質差異自上而下分為12個工程地質單元層。各層土的巖性特征及埋藏條件分述如下：1雜填土（Q4ml）：城市道路上表層主要為柏油路面，厚約20cm下部主要為灰土墊層、人工堆填粉土；道路兩

14、側空地多為新近回填粉土、粉質黏土，含大量磚塊、砼、灰渣等建筑垃圾，成分雜亂，結構松散。本層土力學性質不均勻。本層層底埋深1.5-7.3m，層厚1.5-7.3m，層底高程109.42-114.84m。 32粉土（Q3al）：褐黃色，稍濕，中密。含少量小粒徑鈣質結核，有砂感。局部夾粉砂薄層，稍濕、稍密。本層層底埋深4.0-7.8m，層厚1.0-4.3m，層底高程107.75-112.35m。33粉土（Q3al）：褐黃色，稍濕，中密。含白色鈣質條紋，少量鈣質結核，粒徑約530mm，有砂感。局部夾粉砂薄層，稍濕、稍密中密。本層層底埋深6.5-10.5m，層厚1.5-5.9m，層底高程105.16-10

15、9.27m。41粉砂（Q3al）：褐黃色，稍濕，中密。主要礦物成分以長石、石英，含少量云母。局部夾粉土薄層，稍濕，中密。本層層底埋深8.0-10.5m，層厚1.0-5.0m，層底高程105.22-107.89m。34A粉土（Q3al）：褐黃色，稍濕，中密。含白色鈣質條紋，少量鈣質結核，粒徑約530mm。有黏性，局部夾粉質黏土薄層，可塑。本層層底埋深8.9-12.0m，層厚0.7-2.5m，層底高程103.66-106.89m。34粉土（Q3al）：褐黃色，稍濕，中密。含白色鈣質條紋，較多鈣質結核，粒徑約530mm，有砂感。局部夾粉砂薄層，稍濕、稍密中密。分布有不連續(xù)的鈣質膠結層，近似砂巖，灰白

16、色。堅硬，巖芯呈塊狀或短柱狀，鉆進困難。本層層底埋深12.2-18.5m，層厚2.5-9.0m，層底高程97.72-103.54m。34g鈣質膠結層（Q3al）：灰白色、褐黃色，堅硬，近似砂巖。巖芯呈塊狀或短柱狀，鉆進困難。本層分布不連續(xù)且無規(guī)律，多呈透鏡體狀分布。本層層底埋深14.0-16.0m，層厚0.5-1.0m，層底高程100.34-101.66m。22粉質黏土（Q3al）：黃褐色，可塑，切面有光澤。含較多徑鈣質結核，粒徑約530mm，含黑色鐵錳斑點。局部夾粉土薄層，稍濕，密實。本層層底埋深14.5-18.0m，層厚1.0-3.2m，層底高程97.62-101.50m。35粉土（Q3a

17、l）：黃褐色，稍濕，密實。有黏性，含較多鈣質結核，粒徑約540mm，局部富集。局部分布有不連續(xù)的鈣質膠結層，近似砂巖，灰白色。堅硬，巖芯呈塊狀或短柱狀，鉆進困難。本層層底埋深20.3-25.3m，層厚2.8-9.2m，層底高程91.04-95.59m。35g鈣質膠結層（Q3al）：灰白色、褐黃色，堅硬，近似砂巖。巖芯呈塊狀或短柱狀，鉆進困難。本層分布不連續(xù)且無規(guī)律，多呈透鏡體狀分布。本層層底埋深23.2-25.3m，層厚0.8-3.7m，層底高程91.09-93.46m。21粉質黏土（Q2al）：黃褐色，可塑硬塑，切面光滑。含黑色鐵錳斑點，含較多徑鈣質結核，粒徑約540mm，局部富集。局部分布

18、有不連續(xù)的鈣質膠結層，近似砂巖，灰白色。堅硬，巖芯呈塊狀或短柱狀，鉆進困難。本層層底埋深33.5-38.5m，層厚10.5-16.5m，層底高程77.48-82.36m。31粉土（Q2al）：黃褐色，濕，密實。有黏性，含黑色鐵錳斑點，含較多鈣質結核，粒徑約540mm，局部富集。局部夾粉質黏土薄層，可塑。本層層底埋深42.3-49.2m，層厚5.8-14.0m，層底高程66.23-73.51m。31g鈣質膠結層（Q2al）：灰白色、褐黃色，堅硬，近似砂巖。巖芯呈塊狀或短柱狀，鉆進困難。本層分布不連續(xù)且無規(guī)律，多呈透鏡體狀分布。本層僅在M5JZ3-13-X25#孔有分布，層底埋深43.5m，層厚1

19、.2m，層底高程72.31m。22粉質黏土（Q2al）：黃褐色，可塑硬塑，切面光滑。含黑色鐵錳斑點，含大量鈣質結核，約30%50%，粒徑約540mm，局部富集。局部分布有不連續(xù)的鈣質膠結層，近似砂巖，灰白色。堅硬，巖芯呈塊狀或短柱狀，鉆進困難。本層層底埋深52.0-57.0m，層厚3.0-11.5m，層底高程58.72-63.75m。32粉土（Q2al）：黃褐色，濕，密實。有黏性，含黑色鐵錳斑點，含較多鈣質結核，粒徑約540mm，局部富集。局部分布有不連續(xù)的鈣質膠結層，近似砂巖，灰白色。堅硬，巖芯呈塊狀或短柱狀，鉆進困難。夾粉質黏土薄層，可塑。本層勘察深度內未揭穿，最大揭露厚度8.0m。5.3

20、地質構造本場地附近發(fā)育的斷層主要有： （1）老鴉陳斷層F1該斷層縱貫市區(qū)中部。走向330°，傾向北東，傾角6070°，為一正斷層，圖2.2.2-2 區(qū)域地質構造圖長35 km。北自黃河南岸，從邙山東側沿地貌陡坎向東南延伸，經省體育館東側穿越01標段，與上街斷層及須水斷層交匯，重力異常為一北北西向重力梯度帶。于邙山東側亦發(fā)育有類似斷層三角面的微地貌陡坎，以西為黃土臺地，以東為黃河沖洪積平原，地貌形態(tài)各異，分界明顯。于市區(qū)的南陽路北段至今還殘存35m高，呈北西走向的微地貌陡坎；上更新世地層與全新世地層的分界線基本沿該斷層展布。物探表明：該斷裂為一東傾正斷層，下部地層斷距大而上部

21、地層斷距小，定性為死斷層。（2）上街斷層F2 該斷層橫貫于市區(qū)北部。西自上街，經鄭州市區(qū)向東延至中牟縣境內，止于白沙一帶。走向近東西，傾向北，傾角70°，為一正斷層，長120.00km。上街斷層從勘察區(qū)外北部通過，該斷層錯斷了中更新世下部（Qp2-1）地層，沒影響到中更新世地層的中上部地層，故該斷層為前上更新世斷層。（3）須水斷層F3 該斷層橫貫市區(qū)中南部。西自滎陽西南的南新莊，向東經須水、鄭州市區(qū)中南部至圃田。斷層近東西走向，傾向北，傾角65°左右，為正斷層，長39.00 km。（4）花園口斷層（F3）分布于市區(qū)東北部，走向315330°傾向北東，傾角70

22、76;，為正斷層，長26 km。斷層北自黃河北岸，經花園口向南東延伸，于大河村、祭城分別與中牟北斷層及中牟斷層交匯，并錯斷了中牟斷層（F7）。該斷層為前全新世斷層。5.4 水文地質條件（1）地表水場地地表水主要為魚塘，魚塘水深約0.51.0m。（2）地下水位埋深本區(qū)淺層含水層巖性以粉細砂、中砂為主，勘察期間地下水位埋深0.503.50m（標高80.6082.81m），年變幅0.02.0m。場地地下水抗浮設防水位百年一遇年最高水位埋深0.50m(標高83.90m)。35年施工期間預估地下水位最小埋深1.0m，標高83.40m。（3）地下水類型及動態(tài)特征在現(xiàn)有勘探深度內，地下水類型為孔隙潛水，含水

23、層巖性主要為細砂、中砂，富水性好。據城市軌道交通巖土工程勘察規(guī)范GB 50307-2012表10.3.5規(guī)定劃分，含水層屬中等強透水層。本區(qū)淺層含水層巖性以細砂、中砂為主，其次為粉砂和黏質粉土，屬松散巖類孔隙潛水。補給來源主要為大氣降水及側向徑流，排泄主要為人工開采。（4）水質及腐蝕性評價根據試驗成果，判定地下水對混凝土結構具微腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具弱腐蝕性（干濕交替環(huán)境）。5.5 場地不良地質及特殊性巖土評價5.5.1不良地質及特殊性巖土在本次勘察過程中未發(fā)現(xiàn)有滑坡、泥石流等災害地質發(fā)生的跡象。在場地內及其附近未發(fā)現(xiàn)對工程安全有影響的諸如滑坡、崩塌、塌陷、采空區(qū)、地裂縫等不良地質

24、作用。5.5.2特殊性巖土本車站地表存在雜填土，主要成分以粉土為主，局部含磚塊等垃圾。層底標高82.4784.82m，層底埋深0.72.8m，層厚0.72.8m，平均厚度1.36m?；娱_挖應放緩坡率，并加強支護，車站進出口建議用灰土進行換填處理。5.5.3地下埋藏物根據本場地勘探和調查資料，本工點無影響工程安全的如巖溶、滑坡、崩塌、采空區(qū)、地裂縫、有害氣體等不良地質作用，工程場地上部地層中各種管網較少。5.6 場地穩(wěn)定性及適宜性評價1）場地地震效應根據建筑抗震設計規(guī)范（GB 500112010）附錄A，鄭州市抗震設防烈度為7度，設計地震分組為第二組，設計基本地震加速度值為0.15g。 2）場

25、地土類型及建筑場地類別確定本場地屬類建筑場地；按照建筑抗震設計規(guī)范GB50011-2010規(guī)范第5.1.4條，場地特征周期值為0.55s。 3）地基土液化及軟土震陷評價液化判別時考慮歷年水位，地下水位均按最高水位標高83.0m考慮，依據建筑抗震設計規(guī)范（GB500112010），對20.0m深度內飽和粉土、砂土按公式（6-1）、（6-2）進行液化判別，（8-1）細砂、（16）層細砂（局部）存在液化現(xiàn)象，液化等級為輕微。本場地抗震設防烈度為7度，設計地震分組為第二組，根據巖土工程勘察規(guī)范GB50021-2001（2009年版）規(guī)范第5.7.11條規(guī)定，本場地地基土承載力特征值均大于80kPa，土

26、層等效剪切波速大于90m/s，故本場地可不考慮軟土震陷影響。4） 建筑場地抗震地段按照建筑抗震設計規(guī)范GB50011-2010根據本場地波速測試資料，本場地屬中軟場地土，建筑場地類別為類。由于場地表層存在液化土，建筑抗震地段劃分屬建筑抗震不利地段。5.7地層物理力學指標地層物理力學指標詳見表5-1。 地層物理力學指標 表5-116 車站結構方案6.1 結構方案的選擇施工方法的選擇一般是根據車站的場地條件、地質條件、地下管線、工程地質和水文地質條件、環(huán)境保護要求、功能要求等特點，并綜合考慮施工工藝、工期、工程造價、工程質量等各方面因素確定最合適的施工方法。目前國內地鐵車站施工較為常用的方法有：明

27、挖法、蓋挖法和暗挖法。 地鐵基本施工方法的主要特點比較 表6.1-1工法明挖法蓋挖法暗挖法占路時間施工全過程施工前期無（或很少）施工作業(yè)條件好較好較差施工工藝簡單比較簡單復雜施工安全度可靠可靠須重視工期最短較短較長拆遷量大同明挖法小環(huán)境保護不利有影響有利造價最低較低較高結構受力簡單較簡單復雜斷面利用率高高較低地面沉降可控性強可控性強可控性差工程質量易于保證易于保證有難度從上表比較可以看出，暗挖法在三者間技術、經濟性較差，僅在交通無法導改，或導改后對交通影響較大，以及地下建（構）筑物、地下管線無法改移時考慮。蓋挖法又分蓋挖順作法和蓋挖逆作法。由于蓋挖順作法與明挖法在施工順序上和技術難度上差別不大

28、，前者挖土和出土工作因受覆蓋板的限制，無法使用大型機具，需要采用特殊的小型、高效機具。而且蓋挖順作需使用內支撐或打錨桿，增加投資。蓋挖逆作法在施工便利、工期、造價、工程質量等方面，不及明挖法，僅在中心街區(qū)、商業(yè)繁華等對環(huán)境文明要求程度較高地區(qū)選用。由于明挖法施工安全、質量可靠、技術較為簡單、造價低、工期短，具有蓋挖法和暗挖法無可比擬的優(yōu)越性，應優(yōu)先采用。本站位于龍子湖高校園區(qū)東北部的河南大學國際學院（擬建）處，該站北側為連霍高速公路，南側為劉江西街（規(guī)劃），現(xiàn)場場地為施工工地、魚塘及機耕道路，場地條件較好，因此本車站采用明挖法施工。6.1.1 圍護結構方案1）圍護結構類型比選鄭州地區(qū)常見的車站

29、圍護結構形式有放坡、土釘墻、水泥土重力式擋墻、SMW樁、鉆孔樁、地下連續(xù)墻等，各種圍護結構形式比較如下表： 常用支護結構適用條件 表6.1-2結構形式適用條件不宜使用條件是否適用本工程放坡基坑周邊開闊，滿足放坡條件；淤泥和流塑土層；地下水位高于開挖面且未經降水處理。不適用允許基坑邊土體有較大水平位移；開挖面以上一定范圍內無地下水或已經降水處理；可獨立或與其它結構組合使用。土釘墻允許土體有較大位移；巖土條件較好；土體為富含地下水的巖土層、含水砂土層，且未經降水、止水處理的；膨脹土等特殊性土層；不適用地下水位以上為粘土、粉質粘土、粉土、砂土；基坑周邊有需嚴格控制土體位移的建（構）筑物和地下管線。已

30、經降水或止水處理的巖土；開挖深度不宜大于12m。水泥土開挖深度不宜大于7m，允許坑邊土體有較大的位移；填土、可塑流塑粘性土、粉土、粉細砂及松散的中、粗砂；周邊無足夠的施工場地；不適用重力式墻頂超載不大于20kPa周邊建筑物、地下管線要求嚴格控制基坑位移變形；墻深范圍內存在富含有機質淤泥。擋墻SMW樁可在粘性土、粉土、砂礫土等松較地層中應用；施工場地較大，允許基坑邊土體有較大水平位移；地基承載力大于120Kpa的較硬地層不適用開挖深度>15m的深大基坑鉆孔樁可適用于各種土層；周邊環(huán)境對基坑土體的水平位移控制有較高要求。止水帷幕造價高,施工難度大適用地下連續(xù)墻所有止水要求嚴格以及各類復雜土層

31、的支護工程；任何復雜周邊環(huán)境的基坑支護工程止水效果好，適應性強，造價高適用 本站基坑標準段開挖深度約為16.56m，依據本站周邊環(huán)境條件、鄭州市軌道交通1號線二期工程初步設計技術要求以及建筑基坑支護技術規(guī)程（JGJ120-2012），基坑變形控制等級定為一級。根據基坑的變形控制等級，本站可選擇：鉆孔灌注樁+內支撐方案或地下連續(xù)墻支護體系。地下連續(xù)墻+內支撐體系技術成熟、安全可靠，剛度大，既能擋土又能止水。適用于任何復雜的基坑工程，能很好地控制其變形，但在施工場地要求和工程造價等方面偏高。鉆孔灌注樁+內支撐支護體系是一種安全可靠且適用性很強的基坑支護結構，被廣泛使用于各種復雜地層和不同類型基坑工

32、程。其優(yōu)點是：樁體剛度較大，控制基坑變形好、施工工藝較簡單、地層適用性強，但止水帷幕施工難度大，造價較高。本站地下水位埋深約為0.503.50mm，基坑深約16.56m，結合周圍環(huán)境及相關地質，從經濟、安全的角度綜合分析比較，本站主體基坑采用圍護樁加內支撐的支護形式；出入口通道及風道等附屬結構，當基坑開挖深度大于5米時，采用SMW工法樁加內支撐的支護形式；小于5米時可視周邊環(huán)境情況采用放坡或土釘墻支護。6.1.2主體結構方案1）設計原則車站結構形式，必須與施工方法相匹配。車站形式要符合城市總體規(guī)劃的要求，滿足使用功能，創(chuàng)造一個便利、舒適的交通環(huán)境。車站形式的選擇在滿足車站交通集散與運營要求的前

33、提下，突出其交通功能，兼顧環(huán)境與舒適度的要求，盡可能地使車站的結構形式簡潔實用、施工方法簡便易行，從而達到簡化規(guī)模、安全、經濟的目的。根據車站建筑布置，結合沿線地形及地質條件綜合考慮，車站采用兩層兩跨鋼筋混凝土箱形框架結構，與圍護結構組成復合式結構，在使用階段共同受力；頂、中、底板與側墻形成閉合框架結構，底、中、頂板設計為梁板體系。此種結構在地鐵結構中廣為使用，是較經濟的一種結構形式。根據車站限界及使用功能要求，車站標準段框架柱距一般為縱向9.0-10m，為了有效利用車站的層內空間，降低結構高度，頂、底及中樓板均采用縱梁體系，一般不設橫梁。車站主體結構方案詳見車站結構縱、橫剖面圖。出入口通道為

34、單層單跨矩形框架，出入口敞開段為U形槽，詳見出入口通道結構方案圖。6.1.3 地下水控制方案為有效阻止和減少基坑側壁及基坑底地下水流入基坑而采取的連續(xù)止水體。常見的止水帷幕有高壓旋噴樁、深層攪拌樁止水帷幕，旋噴樁止水帷幕，近來出現(xiàn)了螺旋鉆機素砼或壓漿止水帷幕。本站區(qū)場地勘察期間，穩(wěn)定地下潛水水位埋深介于地下水位埋深0.503.50m，年變幅2.03.0m。補給來源主要為大氣降水及側向徑流，排泄主要為人工開采。據規(guī)范城市軌道交通巖土工程勘察規(guī)范（GB 50307-2012）表10.3.5規(guī)定劃分，含水層主要為細、中砂層，屬中等-強透水層，富水性較好。綜上所述，施工期間需進行專門降水。本站主體基坑

35、采用帷幕止水、坑內管井降水的地下水處理方案，止水帷幕采用850600三軸攪拌樁，降水采用管井降水，施工期間的地下水位需降至基坑底板以下1m。6.2 圍護結構計算6.2.1 圍護結構支護參數的擬定圍護結構作為基坑開挖及主體結構回筑期間的支擋結構，承受全部的土壓力及附加活載產生的側壓力，應根據開挖工況和施工順序逐階段計算其內力及變形，支護體系應滿足整體穩(wěn)定、抗傾覆、抗隆起等要求。經計算并結合工程類比情況，基坑標準段采用鉆孔灌注樁（10001400mm）加內支撐的支護形式，豎向設置三道支撐，第一道直撐段采用800×800砼支撐；第二、三道直撐段均采用609，t=16mm鋼管支撐。端頭井采用

36、鉆孔灌注樁（10001400mm）加內支撐的支護形式，豎向設置四道支撐，第一、道斜撐段采用800×800砼支撐；第二四道斜撐段均采用609，t=16mm鋼管支撐。出入口通道及風道等附屬結構，當基坑開挖深度大于5米時，采用SMW工法樁加內支撐的支護形式；小于5米時可視周邊環(huán)境情況采用土釘墻支護。6.2.2 圍護結構計算圖式及荷載圍護結構受力計算模擬施工全過程，按荷載“增量法”原理進行。圍護結構內力按彈性地基桿系有限元法計算分析，模擬開挖、支撐、換撐的實際施工過程，基坑外側土壓力按朗肯主動土壓力計算。以滲透系數為標準，k1m/d時采用水土合算，k>1m/d時采用水土分算。開挖面以下

37、用一組彈簧模擬地層水平抗力。施工各階段計算簡圖見圖6-1所示。圖6.2-1施工階段計算簡圖圍護結構計算時，其荷載主要有以下幾種：（1) 結構自重：鋼筋混凝土自重按25kN/m3；（2) 水土側壓力：施工階段按朗肯主動土壓力進行計算，以滲透系數為標準，k1m/d時采用水土合算，k>1m/d時采用水土分算。（3) 地面超載：按20 kN/m2考慮。6.2.3 計算結果及分析（內力與位移）經計算分析和工程類比，車站底板基本上位于16細砂土層。圍護樁嵌固深度為13.5m 河南大學站基坑標準段圍護結構內力包絡圖見圖6.2-2，標準段圍護樁采用10001400mm灌注樁，嵌固深度約13.5m，支撐體

38、系第一道采用800×800混凝土支撐，第二、三道采用609，t=16mm鋼管支撐。圍護結構計算最大水平位移17mm，抗傾覆安全系數Ks = 3.005>= 1.250, 抗隆起穩(wěn)定性Ks =3.276 1.800，各項安全指標滿足規(guī)范要求。圖6.2-2 標準段施工階段圍護樁計算結果內力圖圍護結構控制內力表(標準值) 表6.2-1樁徑（mm）彎矩(kN·m)剪力（kN）位移（mm）縱筋配筋率（%）12001898.81052.712.131.59根據計算分析結果，在標準段本車站圍護結構，支撐采用豎向3道，第一道800x800砼支撐；第二、三道609，t=16mm是安全、

39、經濟的，可以滿足基坑開挖變形要求。6.3 主體結構計算6.3.1 主要構件尺寸的擬定結構尺寸根據計算結果結合工程類比擬定，車站主體主要構件的結構尺寸擬定如下表： 河南大學站標準斷面主要構件尺寸表 表6.31序號構件名稱尺寸（m）序號構件名稱尺寸（m）1頂板0.86頂縱梁（b×h）1.2×2.02中板0.47中縱梁（b×h）1.0×1.03底板0.98底縱梁（b×h）1.2×2.24側墻0.79柱（b×h）1.1×0.85站臺板0.2車站附屬工程主體結構，擬采用箱形鋼筋混凝土結構承受四周的水土壓力和地基反力。結構尺寸

40、擬設如下：附屬位于地下一層，風亭頂、底板厚600/800mm，側墻厚600mm；出入口頂、底板厚600mm，側墻厚600mm。6.3.2 計算模型及圖式車站明挖結構采用現(xiàn)澆整體式框架結構，與圍護結構形成復合結構。使用階段考慮圍護結構參與車站抗浮，并與主體結構側墻共同承受車站側向水土壓力，其中側墻承受全部側向靜止水壓力，圍護結構承受全部側向水土壓力與靜止水壓力之間的差值。車站主體結構計算時，把圍護結構帶入模型計算。車站主體結構計算按底板作用在彈性地基上的平面閉合框架結構進行內力分析。（1）計算簡圖計算分四種工況：工況一為施工工況，水土壓力共同作用在結構上（在地下水位以上只有土壓力），此水位為現(xiàn)狀

41、潛水水位，如計算簡圖6.3-1所示；工況二為正常使用狀態(tài)，假定迎土側壓力逐漸恢復到靜止土壓力狀態(tài)，采用水土分算（按設防水位計算）；如計算簡圖6.3-2所示；工況三為人防工況，考慮人防荷載作用；如計算簡圖6.3-3所示工況四為人防工況，考慮人防荷載作用；如計算簡圖6.3-4所示最終把四種工況的內力結果配筋進行包絡取值。 圖6.3-1 計算簡圖（一）圖6.3-2 計算簡圖（二）圖6.3-3 計算簡圖（三）圖6.3-4 計算簡圖（四）6.3.3 荷載計算及組合（1）荷載計算主體結構計算時，其荷載主要有以下幾種：（a）永久荷載結構自重：鋼筋混凝土容重=25kN/m3。覆土重：覆土容重取=20kN/m3

42、。側向水土壓力：施工階段采用朗金主動土壓力。根據相關地質資料，該部分地區(qū)地下水水位較低，在基坑開挖底部以下，故計算過程中不需考慮地下水的作用。設備荷載：設備區(qū)按8 kN/m2考慮，并考慮設備吊裝及運輸路徑的影響。靜水壓力和浮力：根據相關地質資料，該部分地區(qū)地下水水位較低，在基坑開挖底部以下，故計算過程中不需考慮地下水的作用。（b）可變荷載路面活載：按q=20kN/m2取用。人群荷載：取q=4kN/m2。施工活載：考慮施工時可能情況的組合。其中車站兩端為盾構吊出井，由于盾構拼裝引起的臨時地面超載按30kN/m2考慮。列車活載：根據車輛軸重、編組和制動力計算。混凝土收縮作用：假定降低溫度10。溫度

43、變化影響力：溫度變化范圍按826考慮。（c）偶然荷載：地震作用：車站抗震按7度設防烈度設防。人防荷載：結構按6級抗力等級的人防荷載進行結構強度驗算，并做到各個部分抗力協(xié)調。（2）荷載組合：結構設計應根據結構類型與施工方法，將使用階段可能出現(xiàn)的各種可變荷載、特殊荷載與永久荷載進行最不利組合，對結構進行強度、剛度及穩(wěn)定計算。 永久荷載+可變荷載； 永久荷載+可變荷載+人防荷載荷載分項系數見表6.3-2： 荷載分項系數表 表6.3-2永久荷載可變荷載偶然荷載人防荷載地震荷載基本組合構件強度計算1.351.4無無準永久組合構件裂縫驗算1.00.8無無人防偶然組合構件強度驗算1.2無1.0無抗震偶然組合

44、構件強度驗算1.20.6無1.3構件抗浮穩(wěn)定性驗算1.06.3.4 結構計算及分析（含人防組合、抗震組合）4) 結構計算結果及分析（內力圖及表）結構計算按永久荷載、可變荷載、地震荷載、人防荷載等的各種組合進行。圍護樁與邊墻間按只傳遞壓力考慮。荷載按結構最不利受力情況進行組合。計算分析表明，由于結構周邊土體的約束作用，地震力、人防荷載對地下結構絕大部分構件和位置為非控制因素，僅需按抗震、人防設防要求進行構造措施處理。標準段使用階段荷載組合見表6.3-3，設計內力表見表6.3-4，主體結構標準段設計內力圖見圖6.3-56.3-7。 荷載組合表 表6.3-3種類組合自重覆土水土壓力水浮力可變荷載地震

45、作用人防荷載基本1.351.351.351.351.400準永久11110.8人防1.21.21.21.2001.0地震1.21.21.21.20.61.30 主體結構標準段每延米標準組合設計內力表 表6.3-4結構部位準永久組合內力值截面尺寸(mm)控制截面配筋率(%)控制截面裂縫寬度(mm)M(kN.m)N(kN)Q(kN)隧道頂板上緣-780.1-323.2510.98000.970.148下緣481.40.540.134頂板上緣-354.5275.19000.380.154下緣261.4-5940.440.104中板上緣-175.6-1298111.14001.050.176下緣88.

46、721.050.234底板上緣990.8-1191885.312000.940.105下緣-17971.080.141邊墻外側-1797-135811918002.110.174內側681.40.720.132中柱16.0193401100×8002圖6.3-5 主體結構準永久組合彎矩圖（標準值，單位：kN*m）圖6.3-6 主體結構準永久組合剪力圖（標準值，單位：kN）圖6.3-7 主體結構準永久組合軸力圖（標準值，單位：kN）根據結構計算內力值，除按強度進行截面配筋計算外，還須按最大裂縫寬度控制在迎水面不大于0.2mm，背水面不大于0.3mm的要求進行驗算，以確定各截面的配筋。計

47、算結果表明結構構件配筋除個別構件截面由強度控制外，其余均為裂縫寬度和撓度驗算控制。本次計算結果均滿足要求，其配筋率基本上控制在經濟配筋率范圍內，構件尺寸是合理、經濟的。4） 抗浮穩(wěn)定性本區(qū)淺層含水層巖性以粉細砂、中砂為主，勘察期間地下水位埋深0.503.50m（標高80.6082.81m），年變幅0.02.0m。場地地下水抗浮設防水位百年一遇年最高水位埋深0.50m(標高83.90m)。經計算僅考慮結構自重抗浮安全系數為0.98、考慮了圍護結構側摩阻力后結構抗浮安全系數為1.19>1.15,滿足結構抗浮安全。6.4 工程材料1) 工程材料（1）混凝土強度等級鉆孔灌注樁、冠梁、砼支撐、臨時

48、立柱樁：C35； 梁、板、墻：C35；柱：C50；墊層：C20；壓頂梁下砼：微膨脹混凝土C30；結構頂板、底板、側墻、圍護樁均采用防水混凝土，要求抗?jié)B等級為P8；樁間網噴、土釘墻采用C25早強噴射混凝土。鋼支撐，臨時立柱，鋼連梁材料為Q235鋼、鋼腰梁材料為Q345鋼。（2）鋼筋：HRB400級和HPB300級鋼筋；鋼板、型鋼：Q235b鋼。鋼筋、鋼板、型鋼等其性能和質量指標必須符合國家現(xiàn)行標準的規(guī)定，并應有各項性能的質量證明書或檢驗報告。焊條：HPB300級、HRB400級鋼筋及Q235鋼的焊接采用E43-系列焊條。焊條的性能和質量應符合國家現(xiàn)行標準的規(guī)定。當鋼筋采用機械連接時，連接件必須是

49、經國家職能部門批準合格的產品，符合有關質量標準，并經現(xiàn)場試驗合格后方可使用。 鋼筋接駁器應符合鋼筋機械連接通用技術規(guī)程(JGJ 107-2010)的要求，性能等級：當接頭不能錯開時為 I 級，當接頭錯開35d時為 II 級。6.5 構造要求1）在車站主體結構中，當因結構、地基、基礎或荷載發(fā)生變化，可能產生較大的差異沉降時，宜通過地基處理結構措施或設置后澆帶等方法將結構的縱向曲率和沉降差控制在整體道床和地下結構的允許變形范圍內。2）明挖結構不宜設沉降縫，但應根據氣象條件、結構類型、結構埋深、功能要求和施工工藝等設置溫度伸縮縫，其最大間距可參考混凝土結構設計規(guī)范（GB50010-2010）及工程類

50、比確定。伸縮縫的寬度一般為1020mm，變形縫位置結構鋼筋的處理應滿足變形縫止水帶的設置要求。只有在采取必要的工程措施，如間隔跳倉施工、采用無收縮混凝土及膨脹加強帶等，有效地減少砼的溫度應力和收縮應力、確保避免發(fā)生有害裂縫后，可以少設或不設伸縮縫。車站或隧道分縫長度超過規(guī)范要求時，縱向分布鋼筋配筋率應按溫度應力配置作適當加大。車站變形縫應避免設置在有效站臺長度范圍內，并應避讓自動扶梯、電梯、預留孔洞等特殊部位。根據鄭州市軌道交通1號線與2號線的設計及施工經驗，在采取了以上相關措施后，縱向長度200米以內的地下車站可不設溫度伸縮縫。車站與區(qū)間結構（盾構法除外）之間、明挖結構與暗挖結構之間、車站主

51、體與較窄的附屬結構之間，一般均應設置變形縫。3）施工縫應根據施工組織安排、施工分段等情況而定。施工縫的位置應留在結構受剪力較小且便于施工的部位，注意照顧結構內部的設施（如電梯井和出入口等）的完整性。其間距宜參照類似工程的經驗確定，施工縫應設置中置式止水帶或采取其他有效防水措施。橫向施工縫的間距不宜大于16m。4）后澆帶宜設置在跨度的1/3處，且整環(huán)設置，帶寬2.0m左右，此范圍內的結構鋼筋全部貫通設置。后澆帶應在兩側結構混凝土澆注后1個月左右，采用高于兩側結構混凝土強度一級的混凝土澆注，并添加適量的微膨脹劑。采用補償收縮混凝土的主體結構可采用膨脹加強帶部分或全部取代后澆帶。5）在車站主體結構與

52、區(qū)間隧道、出入口通道、風道等結構的結合部位，以及明挖結構與暗挖結構之間應設置變形縫。變形縫的位置應根據圍護結構形式、施工方法、施工順序等綜合確定。6）結構頂、底板及邊墻應設置雙側不小于0.4%的縱向分布鋼筋，當采用級鋼筋時單側配筋率不低于0.3%。分布鋼筋間距不宜大于200mm。當受拉鋼筋的混凝土保護層厚度大于或等于40mm時，分布鋼筋宜配置在受力筋的外側。7）框架結構橫向主筋間距不應小于100mm，也不宜大于150mm。8）車站內后砌的內部承重墻和隔墻等應與主體結構有可靠的連接，輕質隔墻、裝飾構造、設備支架等應與主體結構固定。9）設備吊車梁等結構，應在主體結構施工時留出預埋構件，并根據計算和

53、構造要求在相應部位設置抗剪、抗彎筋。10）鉆孔灌注樁等水下澆筑的構筑物，鋼筋籠應采用焊接（對直徑25mm及以上的鋼筋，宜采用機械接頭），其構造應有利于入槽準確固定和就位。單元槽段或樁的鋼筋籠應盡量裝配成一個整體，必須分節(jié)時，接頭位置應盡量選在受力較小處，并相互錯開，保證受力鋼筋接頭在同一斷面不大于50%。施工時注意上、下段鋼筋對位準確，保證鋼筋籠順直。鋼筋籠吊放前，必須對槽底泥漿沉淀物進行置換和清除，其底部沉渣厚度不大于100mm。6.6 抗震設計地鐵結構抗震設防烈度按7度進行抗震設計，軌道交通為乙類建筑，地鐵車站按照三級采取抗震構造措施，并提高一級采取抗震構造措施。7 結構防水設計7.1.結構防水設計原則及標準7.1.1設計原則1）地下結構防水應遵循“以防為主、剛柔結合、多道防線、因地制宜、綜合治理”的原則進行設計。2）防水設計應根據不同的結構型式、水文地質條件、施工方法、施工環(huán)境、氣候條件等，采取相適應的防水措施。3）確立鋼筋混凝土結構自防水體系，即以結構自防水為根本，施工縫（包括后澆帶）、變形縫、穿墻管、樁頭等細部構造的防水為重點，并在結構迎水面設置柔性全包防水層加強防水。4）選用的柔性防水層材料種類不宜過多，并應具有環(huán)保性能；經濟、實用；施工簡便、對土建工法的適應性較好；適應當地的天氣、環(huán)境條件；成品保護簡單等優(yōu)勢。5）優(yōu)先選用不易產生竄水的防水材料和防水系統(tǒng)