1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

一、概述

Ⅰ地铁的现状和发展

地下铁道，简称地铁，亦简称为地下铁，狭义上专指在地下运行为主的城市铁路系统或捷运系统；但广义上，由于许多此类的系统为了配合修筑的环境，可能也会有地面化的路段存在，因此通常涵盖了都会地区各种地下与地面上的高密度交通运输系统。

19世纪末，世界上只有伦敦、纽约、伊斯坦布尔、芝加哥、维也纳、布达佩斯、波士顿等8座城市有了地铁，从20世纪初到1945年，全世界又有13座城市先后兴建了地铁。第二次世界大战以后，地铁以其独特的魅力和不可替代的优越性备受大城市的青睐，许多国家十分重视地铁的发展，本来有的国家规定只有当人口达到1百万以上的城市才能修建地铁，现在国外很多只有几十万人口的城市也都在修建或计划修建地铁，现在全世界已有100多座城市开通了300多条地铁线路，总长度超过6000km。目前世界上许多大城市的地下，己构成一个上下数层、四通八达的地铁线路网，有的还在地下设有商业建筑群和娱乐场所，与地铁一起形成了一个地下城。还有很多城市的地铁与地面铁路、高架铁路等联合构成高凉铁路网，以解决城市紧张的交通运输问题。地铁现代化的发展，已成为城市交通现代化的重要标志之一。现代化地铁为了确保乘客的安全，还设有灭火救灾的自动监测系统;另外，地铁列车还装有自动停车设备，当行车中遇见红灯或其他有关情况没有停车时，它将强迫列车自动停车。列车还能根据地面信号规定的速度，进行自动调整。法国和加拿大等国已采用无人驾驶地铁列车的最先进技术，这种高度自动化的先进地铁系统是由地铁控制中心用大型电子计算机监控的，整个线路网的站际联系、信息系统、列车运行、车辆调度等也完全实现了自动化。

目前我国100万以上人口城市已达35座，这些城市不同程度存在着”乘车难”的问题，发展地铁将是城市交通建设中的必然趋势。中国是目前世界上动工新建地铁城市最多的国家之一。除香港、北京、上海、天津、广州、深圳、南京等城市地铁已先后通车外，现在还有10多座城市正在扩建、兴建或计划修建地铁。综观世界城市交通动向，地铁发展前景令人瞩目。

地下铁道在大城市公共交通中起到了越来越重要的作用，其优越性主要有： 1. 运量大，其运量为公共汽车的6至8倍，完善的地下铁道系统可以承担市内公共交通运量的50%左右； 2. 行车速度快，地下铁道不受行车路线的干扰，其行驶速度为地面公共交通工具行车速度的2至4倍；

3. 运输成本低； 4. 安全、可靠、舒适； 5. 地下铁道的大部分线路修建在地下，能合理地利用城市的地下空间，保护城市景观。 城市科学家认为，人口超过100万的城市，为适应未来的交通需求和城市空间的合理利用，都宜修建地下铁道。地下铁道一般包含区间隧道、车站及其他附属设施。车站是地铁系统中一个很重要的组成部分，地铁乘客乘坐地铁必须经过车站，它与乘客的关系极为密切；同时它又集中设置了地铁运营中很大一部分技术设备和运营管理系统，因此，它对保证地铁安全运行起着很关键的作用。车站设施要具有集中而有效的处理高峰期（7~9时，16~21时）旅客的功能。在决定乘降站台、升降口、出入口、检票处、中央大厅的等设施的容量时，车站位置的选择、环境条件的好坏、设计的合理与否，都会直接影响地铁的社会效益、环境效益和经济效益，影响到城市规划和城市景观。

车站在线路起终点和中心地区的任务是不同的，因此其规模也不同。大致说，线路的起终点附近的车站多位于郊区，而中心地区的车站多位于业务、商业等活动频繁的地区，因此可把车站大致分为四类：郊区站、城市中心站、联络站和待避站。随着科学技术的进步和社会的发展，在现代修建的地铁车站中出现了新的发展趋势，主要表现在以下两个方面：

1）车站组成由单一功能向多功能方向发展。随着城市化步伐的加快，城市建设规模不断扩大，城市人口迅猛增加，对城市交通带来了日益严重的矛盾和压力，同时，由于地面建筑物的修建，城市用地更加紧张，为了节约城市用地，建设立体化的城市受到普遍重视，且得到迅速的发展。在以往修建的地铁车站中，绝大多数是为解决城市客运交通而修建的。现在，由于物质文化水平的提高，乘客对交通环境提出了更高的要求，地铁车站的功能为适应这一变化而得到了很大的发展，如斯德哥尔摩地铁车站站厅通常划分成地铁使用区及城市公用区两部分。在公用区内设有小商店、自动售货机，个别车站还设有理发室、照相馆、物件寄存等设施。巴黎某地铁车站在站厅内设置了小休息区，为了与站内乘客人流分开，设计者将休息区的地面加高，其上设有休息椅、酒吧等。东京银座站还设置了大型地下商场、停车库、仓库等设施。使地铁车站在以交通为主的基础上，逐步向商业化、社会化的方向发展，从单一功能向多功能方向发展。

2）车站设备向高科技方向发展，设施日趋完善。科技成果的开发应用，对地铁车站的运营、管理、设备更新都起到了很大的推动作用。列车运行自动化控制和管理系统，保证了行车安全，提高了运输效率，改善了劳动条件。自动售检票系统、电力监控系统、环控、自动灭火系统等现代化设施，对车站建筑设计提出了更高的要求，使地铁车站向现代化和高科技方向发展。

目前，国内外修建地铁车站的施工方法有明挖法、新奥法、盾构法和这三种方法的组合及变化形式。

可以说21世纪将是地铁行业蓬勃发展的世纪，它不占用城市宝贵土地和空间，既不对地面构成任何环境污染，又可以为乘客躲避城市嘈杂烦躁的空间提供良好环境。乘坐过地铁的人，普遍都有这样的感觉，快捷、准时、方便、舒适、宁静、安全，这些感觉正是处在现代化城市人们所需要的。同时未来，地铁交通工程将与其它大型建筑物地下自然的延伸发展等相结合，充分利用城市的地下空间，将城市建设成立体可感的大都市。因此本次毕业设计不但能给我们带来知识上的升华，还能确切的对未来的工作以及对这个社会带来一定的帮助。

Ⅱ南京地铁四号线草场门站设计

2.1本次地下车站结构设计主要包括两个部分：围护结构设计、车站主体结构设计

（1）围护结构：

①按是否同室外空气接触，又可分为外围护结构和内围护结构。
　　 外围护结构（outerbuilding envelope）是指同室外空气直接接触的维护结构，如外墙、屋顶、外门和外窗等；
　　 内维护结构是指不同室外空气直接接触的维护结构，如隔墙、楼板、内门和内窗等。
　　 ②围护结构分透明和不透明两部分：
　　 不透明围护结构有墙、屋顶和楼板等；透明围护结构有窗户、天窗和阳台门等。根据在建筑物中的位置,围护结构分为外围护结构和内围护结构。
　　 内围护结构如隔墙、楼板和内门窗等，起分隔室内空间作用，应具有隔声、隔视线以及某些特殊要求的性能。围护结构通常是指外墙和屋顶等外围护结构。
　　 外围护结构包括外墙、屋顶、侧窗、外门等，用以抵御风雨、温度变化、太阳辐射等，应具有保温、隔热、隔声、防水、防潮、耐火、耐久等性能。
　　 外围护结构的材料有砖、石、土、混凝土、纤维水泥板、钢板、铝合金板、玻璃、玻璃钢和塑料等。外围护结构按构造可分为单层的和多层复合的两类。单层构造如各种厚度的砖墙、混凝土墙、金属压型板墙、石棉水泥板墙和玻璃板墙等。多层复合构造围护结构可根据不同要求和结合材料特性分层设置。通常外层为防护层，中间为保温或隔热层（必要时还可设隔蒸汽层），内层为内表面层。各层或以骨架作为支承结构，或以增强的内防护层作为支承结构。

（2）车站主体结构：

主体结构是基于地基基础之上，接受、承担和传递建设工程所有上部荷载，维持上部结构整体性、稳定性和安全性的有机联系的系统体系，它和地基基础一起共同构成的建设工程完整的结构系统，是建设工程安全使用的基础，是建设工程结构安全、稳定、可靠的载体和重要组成部分。它的基本功能包括三部分:一是主体结构本身形成一个有机联系的系统整体，有效地协调工作，承受主体结构部件本身相互传递的荷载，发挥主体框架支撑功能;二是附着于其体系表面的所有维护结构、装饰面层、相关设备重量及其施工和使用期间的活荷载、以及在设计规范限定范围内的相关风载、尘载、雪载、地震荷载等自然力通过主体结构体系有效地承担，使建设工程能正常发挥各部分的使用功能;三是与地基基础可靠地联系，将其自身荷载和承受荷载系统地、有效地、稳定地传递给地基基础结构体系，并能与地基基础结构形成协调工作的整体结构体系，和谐地工作以共同维护建设工程整体安全和使用安全。

建筑工程主体结构,可以这样说:

第一:在砖混结构中,主体结构是基础梁圈梁柱构造柱墙楼梯板屋面板叫主体结构,我们施工时一般叫主体封顶.

第二:在框架结构剪力墙结构框剪结构或框支结构工程中,主体结构是基础梁板柱砼墙楼梯工程,对于后砌的填充墙,也叫主体部分,但不是一般说的主体封顶了.

主体结构是也是建筑的主要承重及传力体：包括梁，柱，剪力墙及楼面板。屋面梁及屋面板。

基础、梁、柱、板、承重墙、楼梯间、屋面、墙体都属于主体工程。主体是建筑的骨骼。

室内上下水、电、煤气、暖通、通讯、闭路、宽带等各种管道、线路安装工程、楼地面工程、墙体抹灰喷涂贴砖、门窗安装、防水工程、屋面瓦铺设、立面及屋面造型安装等等都不属于主体结构工程，它属于一次装修也即基本装修。

2.2地下车站结构的设计原则及依据

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）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，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。

二、围护结构

Ⅰ类别

1.1地下连续墙

地下连续墙，一般定义为利用各种挖槽机械，借助于泥浆的护壁作用，在地下挖出窄而深的沟槽，并在其内浇注适当的材料而形成一道具有防渗水、挡土和承重功能的连续的地下墙体。作为地铁车站围护结构的最常用的支护形式，在承载力和防水等方面有着巨大的优势，因此一直以来在地铁建设中有着广泛的应用，尤其是在沿海地区，有效的处理了软弱土的地基问题。

但是这种围护结构也有自身缺陷，主要是建设成本太高和对城市的市政管线建设有比较大的影响。

其功法特点：适用于各种地层，同时可兼做主体结构的一部分，对周边环境影响较小，但造价高。

1.2排桩

排桩是以某种桩型按队列式布置组成的基坑支护结构。排桩的应用也非常广泛，同时技术也很成熟，在许多内陆城市，包括西安等黄土地区中有着广泛的应用，最常使用的就是钻孔灌注桩。排桩的承载力比较高，施工较地下连续墙容易，但不能解决防水的问题，一般施工中需在排桩的间隙处喷射桩间网喷混凝土，以解决防水问题。

排桩的缺点也同样是成本比较高，不是很经济。

1.3SMW桩

SMW工法是以多轴型钻掘搅拌机在现场向一定深度进行钻掘，同时在钻头处喷出水泥系强化剂而与地基土反复混合搅拌，在各施工单元之间则采取重叠搭接施工，然后在水泥土混合体未结硬前插H型钢或钢板作为其应力补强材，至水泥结硬，便形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体。

1.4TRD工法

TRD工法是将链式切削器插入土中，靠链式切削器的转动并沿水平方向掘削前进，形成连续的沟槽，同时将水泥浆从切削器的端部喷出，与土在原地搅拌混合，形成水泥土地下连续墙，并在水泥土墙中插入型钢，以增加连续墙的强度和刚度，最后在主体结构施工完毕后拔出型钢。TRD工法可以说是SWM工法桩的改进，扩大应用了范围，加深了处理深度。TRD工法的特点：淤整机的地上高度不超过10m，其地上高度与切削沟槽的深度无关，同时箱式刀具在筑造墙体时经常插入地中，故而装置的整体稳定性好。于筑成的墙体垂直精度高，并适合于各种土质条件下施工。盂筑成的墙体连续无接缝等厚度，故而可适用于作止水墙体。榆在切削沟槽时，因为是在全切削深度的内进行全区域的混合搅拌，故而墙体的质量均匀。虞可在筑成的墙体内按实际计算结果以最佳间距设置芯材。

TRD工法具有施工效率高，工程造价低，成墙效果好，地层适应性好，环保等优点；TRD工法在地铁车站的基坑工程中的应用在技术上是可行的，在经济上是相当有优势的。

Ⅱ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。

（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。

三、主体结构

Ⅰ类别

序号	主体结构类型	分类方式	结构形式	使用范围
1	钢结构	门式钢架	单跨	横向空间要求不太大的建筑，一般跨度为18~36m，多用于工业厂房，仓库、冷库
多跨、高低跨	大型建筑物，其截面选择类似单跨刚架，但中柱一般采用等截面，多用于大跨度的工业仓房、体育馆等
有夹层	需要在仓库或者工业厂房内设置二层的建筑
雨棚、车棚、挑棚	雨棚、车棚、挑棚一般结构较为简单，面积较小
框架结构	双 层	娱乐场所、公共建筑、高层建筑、办公大楼，多层停车车场及民宅等建筑行业
多、高层
2	网架	弦杆层数不同	单层网架	跨度比较小（不大于30m）的建筑
双层网架	应用比较普遍
三层网架	跨度特别大（大于100m）的建筑
空间结构不同	平板网架	加油站、收费站、维修机库、单层工业厂房的屋顶等
筒壳网架	长形堆料棚、飞机库、游泳馆等
球壳网架	建筑面积为圆形的煤仓、堆料棚、穹顶等建筑类型
节点连接方式不同	螺栓球网架	应用比较普遍
焊接球网架	适用于大跨度，大荷载有特殊要求的结构
3	桁架	支撑方式不同	单边支撑	大跨度悬挑式看台
双边支撑	大型会展和体育场馆、大型火车站、广告牌、限高架等
4	索膜结构	结构受力特性 不同	充气式膜结构	大型体育场馆、场馆看台、入口廊道、公众休闲娱乐广场、展览会场、购物中心、飞机场、火车站、码头、停车场、天桥、小区景观、步行街、物流中心、温室等
张拉式膜结构
骨架式膜结构

序号	主体结构	优点	缺点
1	钢结构	1.自身用钢量很小，整体重量轻 2.抗震性能好 3.净空大 4.采光好,透光率高 5.维护墙体施工方便 6.可回收利用 7.全部工厂预制,安装快捷 8.美观、经济，可和多种墙体材料配合 9.小跨度门式钢架有价格优势	1.易腐蚀 2.耐火性差 3.大跨度空间造价高
2	网架	1.单层网壳杆件少、重量轻、节点简单、施工方便，适用于小跨度空间 2.多向受力，使材料有效的得到发挥，能取得较好的经济效果 3.可标准化生产，运输和现场安装方便、快捷，缩短工期，提高效率 4.刚度和整体稳定性优于一般平面结构 5.具有良好的抗震性能 6.造型美观，轻巧大方，平面布置灵活，有利于管道及设备安装，能满足建筑功能与造型的要求 7.在大跨度(60米)以上时,用钢量省，有价格优势	1.单层网壳曲面外刚度差，稳定性差 2.采光和透光率比钢结构差 3.节点较多，安装较平面结构复杂，需要专业队伍施工
3	桁架	1.用料经济，结构自重小 2.节点形式简单，结构外形简洁、流畅， 可适用于多种结构造型， 跨度大 3.刚度大，几何特性好 4.主拱桁架在工程进行下料、切口、预拼装，现场焊接量较少	1.钢结构的加工制作加工精度要求高 2.桁架弦杆较多采用大直径钢管构件， 这类构件市场采购比较困难
4	索膜结构	1.建筑造型优美 2.覆盖大跨度空间 3.防火性能好，自重轻，抗震性能好 4.施工简便，工期短 5.自洁性能好	1.使用年限短，只有10~25年 2.对气候反应敏感，一般在较大的风、雨或雪的环境下，容易出现”袋状”现象，而导致膜材撕裂 3.污染环境，因膜材不论是聚酯或玻璃纤维，都是不可再生的，到达使用年限后无法处置，因此导致对生态环境的污染

注：钢结构与传统建筑比较的优势

1.钢结构住宅比传统建筑能更好的满足建筑上大开间灵活分隔的要求，并可通过减少柱的截 面面积和使用轻质墙板，提高面积使用率，户内有效使用面积提高约6％。

2.节能效果好，墙体采用轻型节能标准化预制墙板代替粘土砖，保温性能好，节能50％。

3.将钢结构体系用于住宅建筑可充分发挥钢结构的延性好、塑性变形能力强，具有优良的抗震抗风性能，大大提高了住宅的安全可靠性。尤其在遭遇地震、台风灾害的情况下，能够避免建筑物的倒塌性破坏。

4.建筑总重轻，钢结构住宅体系自重轻，约为混凝土结构的一半，可以大大减少基础造价。

5.施工速度快，工期比传统住宅体系至少缩短三分之一，因而可降低综合造价，综合造价降低5%。加快资金周转，大大提高投资效益。

6.环保效果好。钢结构住宅施工时大大减少了砂、石、灰的用量，所用的材料主要是绿色，可回收或降解的材料，在建筑物拆除时，大部分材料可以再生或降解，不会造成很多垃圾。

7.具有较高的性能价格比。

8.建筑风格灵活、丰实。大开间设计，户内空间可多方案分割，满足用户的不同需求。 9.符合住宅产业化和可持续发展的要求。钢结构适宜工厂大批量生产，工业化程度高，并且能将节能、防水、隔热、门窗等先进成品集合于一体，成套应用，将设计、生产、施工一体化，提高住宅产业的水平。

Ⅱ车站主体结构设计原则

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0.2～0.3mm。其控制标准如下：

顶板的顶面δmax≤0.2mm；

顶板的底面和底板的顶面δmax≤0.3mm；

底板的底面δmax≤0.2mm；

侧墙外侧δmax≤0.2mm；

侧墙内侧δmax≤0.3mm；

中层板δmax≤0.3mm；

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，应遵循首先满足防水方案要求的原则。

四、地下车站结构防水

1. 一般要求

1）地铁地下结构的防水，应满足《地下工程防水技术规范》（GB 50108-2001）的有关规定，并结合使用功能、结构形式、环境条件、施工方法及材料来源等因素确定，设计应满足安全经济、合理的原则。

2）地下车站的防水原则，应依据水文地质、周边环境、结构条件而定。对于地下水丰富，有中等及以上侵蚀介质，排水对周边环境有影响或排水有困难的工点，应遵循”以防为主，多道设防、刚柔结合、综合治理”的原则。反之，应遵循”以防为主、防排结合、因地制宜、综合治理”的原则。

3）防水标准：地下车站、人行通道及机电集中地段防水等级为一级，即不允许渗水，结构表面无湿渍。风道防水等级为二级，即不允许漏水,结构表面有少量湿渍，湿渍总面积不大于总防水面积的6#8240;，单个湿渍面积不大于0.2m2，任意100m2防水面积上不超过4处，顶部不允许渗漏。

4）地铁主体结构采用的混凝土，应满足抗渗、抗裂、耐腐蚀要求，抗渗等级应根据工程埋置深度，按《地下工程防水技术规范》》（GB 50108-2001）选用，结构表面裂缝宽度不得大于0.2mm，且不得贯穿。处于侵蚀性介质中的防水混凝土的耐侵蚀系数不应小于0.8。

5）防水混凝土的配合比，应通过试验确定，其抗渗等级，应比设计要求提高一级（0.2Mpa）。

6）在工程中应用的材料，必须经过实验和鉴定，并在实践中检验行之有效的材料。精心设计、精心施工，防水工程应由经过培训的有资质和合格证书的专业防水队伍施工。

7）选用的防水层材料，应适合工点施工方法，结构特征，能适应砼结构的变形，方便施工，并满足抗微生物和耐腐蚀的性能及防迷流的要求。

8）要加强车站与区间接头处，明暗接合区的防水，在结构设计要考虑防水设计的要求。

五、防水方案

1）车站围护结构、主体结构（包括顶、底板、内衬墙及二衬等）均采用防水混凝土，并采用有效措施提高混凝土的抗裂性及防腐蚀能力。一般抗渗标号不小于S8，耐蚀系数不小于0.8，在确保混凝土质量的同时，根据需要设置外防水层。

2）依据不同的施工方法、车站外防水层的设置也不相同。

（1）明挖法施工的车站，外防水层的设置法如表7.1.5-1。

明挖法施工的地下车站外防水层的设置

	顶板	侧墙	底板
重合墙	必须设置柔性防水层，并与顶板基层牢固粘结。必要时顶板应采用抗裂防水混凝土或采用防裂钢丝网防水层，防水层应有有效的保护措施。	围护结构必须做到无渗漏水，才能施作内衬砼。必要时，可在围护结构内表面喷涂半柔性或渗透性防水涂料，对于排桩作用围护结构者，亦可在地质水文条件许可的前提下，桩间设置适量的排水管，将少量渗水引入废水泵房，当采用单一地下街连续墙时，其朝段之间应有可靠的防水措施。	宜设置防水层，根据具体情况可选用柔性防水层或刚性防水层。
叠合墙	必须设置柔性防水层，并与顶板基层牢固粘结。必要时顶板应采用抗裂防水混凝土或采用防裂钢丝网防水层，防水层应有有效的保护措施。	围护结构必须做到无渗漏水，才能施作内衬混凝土，根据需要，亦可在围护结构与内衬墙件设置一道防水层，而且防水层的防水材料，经与顶板底板所选的材料相适应或者能有良好的粘接处理措施。必要时也可设置一定的泄水孔，排出防水层与内衬间少量积水。	宜设置防水层，根据具体情况可选用柔性防水层或刚性防水层。

（2） 矿山法施工的车站，应特别加强注浆堵水，初支拱部注浆固结应当深入围岩中1～2m范围。加强相接处薄弱环节的防水，锚喷衬砌要强调自身的密实性防水。在地层透水系数大有侵蚀性介质的地层中，初期支护与二次衬砌之间铺设全包柔性防水层，二次衬砌考虑承受全部静水压力，形成复合式防水。在贫水地层且无腐蚀介质，排水对外界无影响的前提下，亦可考虑在初期支护与二次衬砌之间铺设半包柔性防水层。防水层设在拱部及侧墙至轨面，在隧道环向设置连通的排水盲沟，将少量渗水引入废水泵房。

（3）为了减少混凝土的开裂及缝的渗水，宜加密施工缝，减少变形缝，一般施工缝间距以

8～12m为宜，变形缝的设置，应根据地质及结构受力条件确定，尽量少设变形缝，如要设置，宜设在结构受力较小的位置。有条件时，可用后浇带代替变形缝。

（4）根据国内地铁设计经验，也可考虑设置诱导缝。

（5）对于后浇带、后补孔、穿墙管、预埋件、预留通道接头、桩头等细部构造，应加强防水措施。

六、总结

通过大学四年的学习，我们再老师的带领下学到了越来越多的知识。在这次最后的毕业设计中，我预感到又将学到更多的内容，并对之前的知识有进一步的了解。面对这次南京车站草场门站的设计，我将利用以往所有的努力来完成这次任务。地下车站设计主要分成两部分：围护结构和主体结构。这两部分充分体现了对我们能力的要求，能够完美完成这次毕业设计将会对我四年大学生活得到充分的肯定。根据学过的知识，以及现场勘测报告，初步认为围护结构选取地连墙，主体结构选取框架结构。

参考文献

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19、JGJ 120-1999.建筑基坑支护技术规程[外文期刊] 1999

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

一．在进行地下车站结构设计之前，应收集下列资料：

1、车站地质勘察报告

2、预测客流(见附表)

3、车辆外形尺寸：A型车或B型车。

4、车辆编组：设计时采用远期列车6辆编组。

5、防水等级：一级；二次衬砌混凝土抗渗等级不小于S6。

6、主要技术标准：执行《地铁设计规范》（GB50157-2003）的有关技术标准。

二．地下车站结构的设计内容，一般应包括：

1、设计资料的收集，系统学习地铁车站结构类型和相关计算理论；

2、地铁车站建筑设计方案比较与选择；

3、地铁车站主体结构设计方案的比较和选择；

4、地铁车站围护结构设计方案的比较和选择；

5、地铁车站结构设计和围护结构设计计算；

6、绘制地铁车站主体结构与围护结构工程施工图（车站总平面图、车站结构平、剖面图、节点大样图、围护结构平面布置图、围护结构剖面图等）。

三．本次地下车站的设计资料如下：

1.工程概况

拟建草场门站位于虎踞路与北京西路交叉口西侧的北京西路之下，沿北京西路方向布置，车站起止里程为AK12 377.000~AK12 601.200，长约224.2m，计算站台中心里程AK12 500，采用内支撑明挖顺作法施工，车站形式为地下三层岛式，底板埋深约23m，下穿7号线并与7号线换乘。车站结构型式及主要施工方法见表1.3

表1.3

地质单元	车站名称	车站型式	施工方法	底板埋深（米）	支护形式
秦淮河冲积平原	草场门站	地下三层岛式	明挖法	23	地下连续墙

南京地铁四号线一期工程由南京地下铁道有限责任公司投资建设，草场门站由上海市隧道工程轨道交通设计研究院设计，南京地铁科技咨询有限公司负责监理。受南京地下铁道有限责任公司委托，我公司负责完成该车站的初步勘察工作。

2．围岩类别、土石分级

7.6.1根据《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》（GB50307-1999）分级

根据岩土层名称和性状，按《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》（GB50307-1999）对本场地各岩土层进行隧道围岩分类和土、石可挖性分级见表7.6.1-1、表7.6.1-2

隧道围岩分类和土、石可挖性分级表7.6.1

层号	岩土层名称及状态	围岩类别	土石等级
①-1	松散~稍密杂填土	Ⅰ	Ⅱ
①-2	软~可塑素填土	Ⅰ	Ⅰ
①-3	流塑淤泥质填土	Ⅰ	Ⅰ
②-1b2-3	软~可塑粉质粘土	Ⅰ	Ⅰ
②-2b3-4	软~流塑粉质粘土、淤泥质粉质粘土	Ⅰ	Ⅰ
②-3b2-3	软~可塑粉质粘土	Ⅰ	Ⅰ
③-1b1-2	可~硬塑粉质粘土	Ⅰ~Ⅱ	Ⅱ
③-2b2	可塑粉质粘土	Ⅰ	Ⅰ
③-3b1-2	可~硬塑粉质粘土	Ⅰ~Ⅱ	Ⅱ
③-4e	软~可塑含卵砾石粉质粘土	Ⅱ	Ⅱ
K-1	全风化泥岩、泥质粉砂岩	Ⅱ	Ⅲ
K-2	强风化泥岩、泥质粉砂岩	Ⅱ	Ⅲ
K-3-1	中风化泥岩、泥质粉砂岩	Ⅲ	Ⅳ
K-3-2	中风化含砾砂岩夹砂砾岩	Ⅳ	Ⅴ
K-3-3	中风化含砾砂岩夹砂砾岩（破碎）	Ⅲ	Ⅳ

7.6.2根据《铁路工程地质勘察规范》（TB10012-2007）、《铁路隧道设计规范》（TB10003-2005）分级

根据岩土层名称和性状，按《铁路工程地质勘察规范》（TB10012-2007）、《铁路隧道设计规范》（TB10003-2005）对本场地岩土层进行围岩基本分类和岩土工程施工分级见表7.6.2。

围岩基本分类和岩土工程施工分级 表7.6.2

层号	岩土层名称及状态	围岩类别	土石等级
①-1	松散~稍密杂填土	Ⅵ	Ⅱ
①-2	软~可塑素填土	Ⅵ	Ⅰ
①-3	流塑淤泥质填土	Ⅵ	Ⅰ
②-1b2-3	软~可塑粉质粘土	Ⅵ	Ⅰ
②-2b3-4	软~流塑粉质粘土、淤泥质粉质粘土	Ⅵ	Ⅰ
②-3b2-3	软~可塑粉质粘土	Ⅵ	Ⅰ
③-1b1-2	可~硬塑粉质粘土	Ⅵ	Ⅱ
③-2b2	可塑粉质粘土	Ⅵ	Ⅱ
③-3b1-2	可~硬塑粉质粘土	Ⅵ	Ⅱ
③-4e	软~可塑含卵砾石粉质粘土	Ⅵ	Ⅱ
K-1	全风化泥岩、泥质粉砂岩	Ⅴ	Ⅲ
K-2	强风化泥岩、泥质粉砂岩	Ⅴ	Ⅲ
K-3-1	中风化泥岩、泥质粉砂岩	Ⅴ	Ⅳ
K-3-2	中风化含砾砂岩夹砂砾岩	Ⅳ	Ⅳ~Ⅴ
K-3-3	中风化含砾砂岩夹砂砾岩（破碎）	Ⅴ	Ⅳ

3.自然地理与环境

3.1地形与地貌

拟建场地位南京工程学院宿舍区南门至虎踞路与北京西路交叉口之间的北京西路上。道路两侧为居民住宅区、办公区、临街商业建筑等，道路两侧地下管线密集，并下穿虎踞路高架桥。场地地形较平坦，地面高程为10.72~12.20m（吴淞高程）。

场地地貌单元为秦淮河冲积平原。

3.2气象与水文

3.2.1气象

南京地区属北亚热带季风气候区，四季分明，雨水充沛，光能资源充足，年平均温度为15.7℃，最高气温43℃（1934年7月13日），最低气温-16.9℃（1955年1月6日），最热月平均温度 28.1℃，最冷月平均温度 -2.1℃。年平均降雨117天，降雨量1106.5毫米，最大平均湿度 81%。最大风速 19.8m/s。土壤最大冻结深度 -0.09m。夏季主导风向为 东南、东风，冬季主导风为向 东北、东风。地震烈度 7度。无霜期 237天。每年6月下旬到7月中旬为梅雨季节。多年平均蒸发量在1000mm左右，6~9月蒸发量占总蒸发量的一半左右，年际变化也较大，从多年资料分析，本区蒸发量略小于降水量。

历年来，经常出现突发性暴雨，造成秦淮河水位猛涨，发生洪涝灾害。建国以来，特大洪水出现过6次，分别为1949年、1954年、1969年、1991年、2003、2007年。2007年7月7日南京江宁区降雨量超过了300mm，突破百年来的最大降水量。

3.2.2水文

南京城区地表水水体面积约370km2，水资源较丰富。南京城区主要河流有长江、秦淮河及滁河，市内有秦淮河、玄武湖、莫愁湖、白鹭洲等河流湖泊。暴雨主要受梅雨及台风活动影响。区内水系呈明显的外河和内河两部分，外河分布在江北，内河为圩内水网。两部分相对独立，同时又通过水利工程如涵（闸）互相沟通。通过江河连通长江与滁河，受两河洪水、长江顶托及海洋潮汐影响。当雨水集中并且入江河道受长江水位顶托时，易形成内涝灾害。

由于近年来对地下老管线进行了集中改造，而草场门站地势相对较高，高于秦淮河河水面。暴雨季节由于雨量集中在地面形成的少许积水会很快排泄到地下雨水管中，内涝灾害明显减轻和减少。

3.3场地及周边环境条件

本工程地处城市繁华地段的交通要道，交通繁忙。场地附近院校、居民楼、办公楼及商业建筑众多，场内及周边附近道路下管线密集，并下穿虎踞路高架桥，施工环境条件较为复杂。

4．总结

1）本场区内无影响稳定性的断裂破碎带通过，属基本稳定场地，适宜工程建设。

（2）场地范围内有浅层潜水和承压含水层分布，富水性不均匀。场地地下水与场地土对混凝土具微腐蚀性，对钢筋砼中的钢筋具微腐蚀性。

（3）根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），南京地区抗震设防烈度为七度，设计基本地震加速度为0.1g，南京地区设计地震分组为第一组。按《铁路工程抗震设计规范》（GB50111-2006）综合判定建筑场地类别属Ⅲ类，特征周期值为0.45s；按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）综合判定建筑场地类别属Ⅲ类，特征周期值为0.45s。建设场地属对建筑抗震不利地段。

（4）场地范围内无液化土层分布；饱和软弱粘性土可不考虑震陷影响。

（5）经勘察和调查了解，拟建场地未发现岩溶、滑坡、崩塌和地面沉降等不良地质作用和地质灾害存在。

（6）本次勘察基本完成了勘察大纲布置的工作量，初步查明了场地区域地质、水文地质、及工程地质条件；初步查明了场地不良地质、特殊岩土分布和性质；对工程地质和水文地质条件进行了初步评价，作出了场地稳定性和适宜性评价；为车站的初步设计、施工及不良地质的治理提供了地质依据和设计参数。本报告可以作为初步设计依据。

5.计算

（1）土压力分布强度计算

主动土压力：砂性土

粘性土

有超载时主动土压力：

砂性土：

粘性土：

被动土压力：砂性土

粘性土

悬臂式支护结构围护墙的嵌固深度计算：

---桩、墙底以上基坑内侧各土层水平抗力标准值 的合力之和；

------合力作用点至桩、墙底的距离；

---桩、墙底以上基坑外侧各土层水平荷载标准值 的合力之和；

-------合力作用点至桩、墙底的距离。

（2）土压力合力计算

主动土压力的合力：无粘性土

粘性土

被动土压力的合力：无粘性土

粘性土

（3）支撑轴力计算

支撑轴力：

-设定弯矩零点位置以上基坑外侧各土层水平何载标准值的合力之和

----合力作用点至设定弯矩零点的距离；

-设定弯矩零点位置以上基坑内侧各土层水平抗力标准值的合力之和

----合力作用点至设定弯矩零点的距离；

----支点至基坑底面的距离；

----基坑底面至设定弯矩零点位置的距离。

（4）桩身最大弯距计算

（5）桩身配筋计算

一般情况下 则：

若取，则有：

（6）整体稳定性验算

式中 ----第土条滑动面上的粘聚力；

----第土条沿滑动面上的弧长，；

----第土条的长度；

----第土条地面何载；

----第土条重力；

----第土条沿滑动弧中点的切线和水平线的夹角；

----第土条滑动面上土的内摩擦角；

----按总应力法计算的整体稳定安全系数，。

（7）抗隆起验算

考虑、的抗隆起计算法：

≥1.2

式中 ----墙体入土深度；

----基坑开挖深度；

----地面超载；

----坑外地表至墙底，各土层天然重度的加权平均值；

----坑内开挖面以下至墙底，各土层天然重度的加权平均值；

、----地基极限承载力的计算系数。

（8）基坑止（降）水设计

由于基坑深9.0m，鉴于工程地质情况，本基坑可在场区内采用集水坑排水，局部采用双轴深搅桩止水结构止水，降水深度至-9.0m。

止水帷幕抗渗流稳定验算：

①抗管涌稳定性验算：

若满足，则管涌不会发生，即必须满足以下条件：

式中 ----抗管涌的安全系数，一般取为。

②抗承压水头稳定性验算：

式中 ----基坑开挖面以下至承压水层顶板间覆盖土的自重应力；

----承压水层的水头压力；

----抗承压水头的稳定性安全系数，取1.05。

（9）基坑支护体系结构计算

①支护结构设计（钻孔灌注桩）：

截面弯矩设计值： ----截面弯矩计算值

截面剪力设计值： ----截面剪力计算值

支点结构第j层支点力设计值:，--第j层支点计算值

②支撑围檩设计：其宽度的确定，要考虑适应主体结构外墙结构及防水施工要求。

③支撑截面设计

④立柱桩设计

6.在笔算结束后，采用理正软件进行电算复核。

7. 在设计最后，还要进行支护结构体系监测布置。

拟采用监测方案：

①沿基坑周边设置水平位移监测点；

②在基坑周边道路、建筑物上设置沉降监测点；

③在基坑周边设置测斜管监测深层水平位移；

④支撑轴力监测；

⑤桩身应力监测。

四．设计基本流程：

1、根据提供的尺寸，确定平面计算简图（重点说明中柱如何简化）；

2、荷载计算。包括垂直荷载和侧向荷载，采用水土分算；不考虑人防荷载和地震荷载。侧向荷载统一用朗金静止土压力公式。荷载组合本次课程设计只考虑基本组合和标准组合两种工况。

3、有限元建模、施加约束、施加荷载、运行计算以及计算结果的提取。注意土层约束简化为弹簧，满足温克尔假定，且只能受压不能受拉，即弹簧轴力为正时，应撤掉该”弹性链杆”重新计算。另要求计算结果必须包括结构变形、弯矩、轴力、剪力。

4、根据上述计算结果进行结构配筋。先根据基本组合的计算结果进行承载能力极限状态的配筋，然后根据此配筋结果检算正常使用极限状态（内力采用标准组合计算结果）的裂缝宽度是否通过？若通过，则完成配筋；若不通过，则调整配筋量，直至检算通过。

5、完成计算书