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长沙地铁万家丽广场站主体结构与围护结构设计开题报告

 2020-05-17 09:05  

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告

1.结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写

2000字左右的文献综述:

文 献 综 述

1.1 选题意义

随着城市化进程的加快,城市人口的急速膨胀和现代化生活节奏加快,人们出行次数增多以及汽车的普及,相应的城市交通量大大增加,由于道路资源的低效率分配利用以及市区道路的结构性缺陷等原因,城市中道路的相对不足和机动车辆的飞速增加带来了交通阻塞、车速下降、事故频繁等一系列问题,使得城市交通问题日益突出.解决城市的交通速度问题,不能仅仅把希望寄托在无休止的增加道路上,而轨道交通正是解决长期交通堵塞的较好方案.

我国地铁建设事业起步较晚.改革开放以来,随着国民经济的不断发展,我国的城市化进程也在逐步加快.经济的发展,人们生活水平的提高,城市规模的扩大,城市人口的急剧增加,居民出行和物资交流的高度频繁,城市交通面临着严峻的局势.伴随着我国城市现代化、工业化进程,地铁这种动力大、不占用地面空间的交通运输设施,正在大中城市建设中悄然兴起,并成为解决城市交通问题的最佳选择.早在20世纪8O年代中期,国家就推出在百万人口以上的大城市中逐步发展地铁交通的政策.随后在80年代末,国家制定的产业政策再次明确其在基本建设中的重要地位.地铁交通以其速度快、运能大、污染少的优点,越来越受到人们的青睐.新世纪开始,国家首次把发展地铁交通列入国民经济”十五”计划发展纲要,并作为拉动国民经济持续发展的重大战略.随着经济的发展,改革开放的深入,在中华大地上,许多大城市加快了地铁建设的步伐.为了缓解城市交通的阻塞,京、沪、津、穗4个特大城市不仅在续建地铁,而且要重新规划城市轨道交通的蓝图,以利于城市新世纪的发展和外延.

地铁车站作为城市轨道交通枢纽站点、地面客流的集散点,联系着地面和地下的客运功能,其安全稳定是最为重要的。同时,地铁车站造价相对较高,因此,如何做好经济上的合理和结构上的安全可靠是非常重要的。

1.2 地铁车站结构设计

1.2.1结构设计原则

1.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。

2.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。

3.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。

4.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。

5.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。

6.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。

7.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。

8.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。

9.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。

1.2.2 结构设计理论

1. 横断面计算法:沿车站纵向截取单位长度的横断面结构,将墙、板假设成单位长度的梁单元,将框架柱按刚度或面积换算成单位长度的厚度,底板与地基间采用弹性假定,用竖向基床系数与底板单元长度的积作为地基弹簧刚度,用荷载结构模型按有限元法进行内力计算,根据不同的荷载组合得到结构的内力包络图。对于纵梁,则是根据通常的板梁柱传力方式,由板传给梁(或根据断面计算得到的单位长度支撑点的支点反力反算梁的荷载),形成梁的荷载,柱作为梁的支点,根据多跨连续梁结构进行梁的内力计算。此种方法是目前最通用的方法。

2. 空间梁系计算方法:取空间结构,将板、墙划分成较密的网格,用密集的梁单元代替这些板和墙,并与实际的梁、柱结构组成梁单元体系,荷载作用于节点上,用有限元法对整体结构体系进行内力计算分析。

3. 空间板系计算法:按照空间体系将结构进行网格划分,将板、墙、梁、柱按照各自的结构尺寸,采用4节点或8节点等参元划分成板单元,用有限元法进行结构内力分析计算。

4. 空间梁板系计算法:按照空间体系将结构进行网格划分,将板、墙按照各自的厚度,采用4节点或8节点等参元划分成板单元,而梁柱依然采用梁单元框架体系,用混合元结构进行结构内力计算分析。

对于一般只设纵梁的地铁车站,采用传统的横断面计算法是不够合理的,该法忽略了板与梁的协同工作及两者相对刚度对内力的影响,忽略了纵梁两侧板的纵向弯矩,也忽略了支座处和非支座处板横向受力的差异。所以,在地铁结构设计中,应考虑各构件的协同工作,并按照空间计算法,合理地调配梁板的相对刚度,使得设计更加符合结构真实的受力情况。

1.2.3 结构设计计算

1. 车站按底板支承在弹性地基上的平面框架进行分析时,一般以水平弹簧模拟地层对侧墙的水平位移的约束作用,以竖向弹簧模拟地层对底板、侧墙底部的竖向位移的约束作用。

2. 明挖顺作法修建的多层多跨矩形框架结构要按两种方法进行验算:一、按车站的结构形式、刚度、支承条件、荷载情况和施工方法,模拟分步开挖、回筑和使用阶段不同的受力状况,考虑结构体系受力的连续性,用叠加法或总和法计算;二、将其视为一次整体受力的弹性地基上的框架进行内力分析。

3. 框架结构基底反力可以采用两种计算方法:一、假设结构是刚性体,则基底反力的大小和分布可根据静力平衡条件求得;二、假设结构为温克尔地基上的矩形框架,则根据地基变形计算基底每一点的反力。

4. 在顶、楼板的横向框架内力计算中,要考虑因纵梁刚度不足(当跨度较大、截面高度较小时)、跨中挠度较大所产生的横向板带正负弯矩在纵向分布的不均匀性。

5. 各层板与地下墙的连接处,如不采用钢筋接驳器而采用预埋剪力筋,应将预埋在地下墙中的插筋调直,使它能承受负弯矩。在板的横向内力计算中把这部分插筋计人,以减小跨中正弯矩。

6. 对框架结构的隅角部分和梁柱交叉节点处,配筋时要考虑侧墙宽度的影响。

7. 当沿车站纵向的覆土厚度、上部建筑物荷载、内部结构形式变化较大时,或基底地层有显著差异时,还应进行结构纵向受力分析。

1.3 地铁车站施工设计

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。

1. 明挖法与盖挖法

(1) 明挖法

明挖法是各国地下铁道施工的首选方法,在地面交通和环境允许的地方通常采用明挖法施工,明挖法具有施工作业面多、速度快、工期短、易保证工程质量和工程造价低等优点,但因对城市生活干扰大,应用受到各种因素的限制,尤其是当地面交通和环境不允许时,只能采用盖挖法或新奥法。明挖法适用于浅埋车站,有宽阔的施工场地,可修建的空间比较大,如带有换乘站、地下商场、休息和娱乐场所及停车库等的地下综合体车站。

明挖法施工主要分为围护结构施工、站内土方开挖、车站主体结构施作和回填上覆土和恢复管线四个部分。根据不同的地质条件和车站结构的大小以及基坑深度,明挖法的围护结构可采用地下连续墙、锚杆、钻孔桩加旋喷桩止水、SMW水泥土加型钢等。

(2) 盖挖法

盖挖法是利用围护结构和支撑体系,在较繁忙交通路段利用结构顶板或临时结构设施维持路面交通,在其下进行车站施工工法。按结构施工的顺序分盖挖逆作法和盖挖顺作法两种。盖挖逆作法一般都是对交通作短暂封锁一年左右,将结构顶板施工结束,恢复道路交通,利用竖井作出入口进行内部暗挖逆筑。盖挖顺作法一般是利用临时性设施(如钢结构)作辅助措施维持道路通行,在夜间将道路封锁,掀开盖板进行基坑土方开挖或结构施工。盖挖法也成为修建车站的主要方法,在世界上盖挖法修建车站占有很大比例。盖挖逆作法具有占用场地时间短,对地面干扰小和施工安全等优点,适用于车站上面有高层建筑、埋深较大的地铁车站,缺点是施工工序复杂、交叉作业和施工条件差等。盖挖顺作法同样具有盖挖逆作法的优缺点,只是适用于市区浅埋地铁车站。

2. 暗挖法

(1) 新奥法

新奥法也是通常所说的矿山法,新奥法是当代隧道施工设计应用最广泛的方法。其施工思路是在监控量测的基础上,及时更改喷射混凝土的厚度,锚杆、钢支持和钢丝网的参数以及二次衬砌等支护措施,来保持开挖洞室的稳定,从而保证施工的安全,当地面交通和环境不允许时,世界上各国常采用这种施工方法。其优点是对地面的影响小、造价低,适用于坚硬岩土介质、地下水位低,但是进度慢、劳动强度大和风险也大。

(2) 浅埋暗挖法

浅埋暗挖法是按照”新奥法”原理进行设计和施工,以加固、处理软弱地层为前提,采用足够刚性的复合衬砌(由初期支护和二次衬砌及中间防水层所组成)为基本支护结构的一种用于软土地层近地表隧道的暗挖施工方法,它以施工监测为手段,指导设计与施工,保证施工安全,控制地表沉降。浅埋暗挖法的施工原则是:管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测,与明挖法相比,浅埋暗挖法的最大优点是避免了大量拆迁、改建工作,减少了对周围环境的粉尘污染和噪声影响,对城市交通的干扰小。盾构法虽然也具有上述同样优点,但盾构法不能适应隧道断面变化,而且当盾构开挖的隧道不是足够长时,盾构法的经济性不明显。选用浅埋暗挖法应考虑的基本适用条件有:不允许带水作业和要求开挖面具有一定的自立性和稳定性,而且是浅埋地铁车站。缺点是地下作业风险大、机械化程度低。

(3) 暗挖与盖挖相结合的施工方法

暗挖与盖挖相结合的施工方法是一种新技术,是我国在使用暗挖法和盖挖法施工的基础上,经过研究总结而提出的具有盖挖法和暗挖法各自优点的一种新的施工方法,其关键是将地铁车站视为由桩、梁和拱组成的地下结构。

(4) 暗挖新技术

暗挖法也有了新的进展,主要有预制块法、预切槽法和气压法,预制块法是把盾构管片的安装技术和暗挖技术融合在一起的一项新技术,先做两侧导洞及侧墙,然后注浆开挖并放置钢拱架、喷射混凝土、安装预制块、在背后注浆,跨度已达18m以上,该技术在法国已大量应用。预切糟法是按照结构尺寸制造一个台架,装有特制链条锯沿拱圈方向把地层切成一个高10-35cm、深4-5m的糟缝,然后放置钢筋网并喷射混凝土,形成钢筋混凝土拱,在其保护下开挖施工,效果很好,在法国、意大利等国家已开始应用。气压暗挖法是采用气压条件下的新奥法施工,因采用气压较低,一般对人体健康没有影响。压缩空气不仅可排除隧道中的地下水,还可减少地面沉降,防止地面结构损坏,减少加压隧道一次衬砌的荷载,对开挖面有支护作用,降低成本,对降低施工中的粉尘有显著作用,这种办法已在奥地利、德国、英国、日本等国家应用。

3. 盾构综合法修建地铁车站

国外已经采用了配合盾构法修建地铁车站的施工方法,这种施工方法可一次采用盾构法将区间隧道和过站隧道贯通,再在盾构隧道的基础上扩挖而形成地铁车站;或直接利用大直径盾构机或连体盾构机修建地铁车站。配合盾构法修建地铁车站的优点是可充分有效地利用盾构设备,达到进一步提高地铁工程的建设质量、缩短建设周期,从总体上较大幅度地降低工程造价的目的。从而使得盾构法在城市地铁工程中得到了大规模的采用;同时不影响地面交通和中断地下生命线(上下水道、电线和电话线管道以及天然气管道等等),且施工安全、机械化程度高。这种施工方法适用于市区深埋车站和线路交汇处换乘下层站等。

1.4 地铁车站围护结构设计

1.4.1 围护结构选型
基坑支护型式的合理选择,是基坑支护设计的的首要工作,应根据地质条件,周边环境的要求及不同支护型式的特点、造价等综合确定。一般当地质条件较好,周边环境要求较宽松时,可以采用柔性支护,如土钉墙等;当周边环境要求高时,应采用较刚性的支护型式,以控制水平位移,如排桩或地下连续墙等。同样,对于支撑的型式,当周边环境要求较高地质条件较差时,采用锚杆容易造成周边土体的扰动并影响周边环境的安全,应采用内支撑型式较好;当地质条件特别差,基坑深度较深,周边环境要求较高时,可采用地下连续墙加逆作法这种最强的支护型式。基坑支护最重要的是要保证周边环境的安全。

1.4.2 围护结构设计要求

基坑支护作为一个结构体系,应要满足稳定和变形的要求,即通常规范所说的两种极限状态的要求,即承载能力极限状态和正常使用极限状态。所谓承载能力极限状态,对基坑支护来说就是支护结构破坏、倾倒、滑动或周边环境的破坏,出现较大范围的失稳。一般的设计要求是不允许支护结构出现这种极限状态的。而正常使用极限状态则是指支护结构的变形或是由于开挖引起周边土体产生的变形过大,影响正常使用,但未造成结构的失稳。

因此,基坑支护设计相对于承载力极限状态要有足够的安全系数,不致使支护产生失稳,而在保证不出现失稳的条件下,还要控制位移量,不致影响周边建筑物的安全使用。因而,作为设计的计算理论,不但要能计算支护结构的稳定问题,还应计算其变形,并根据周边环境条件,控制变形在一定的范围内。

一般的支护结构位移控制以水平位移为主,主要是水平位移较直观,易于监测。水平位移控制与周边环境的要求有关,这就是通常规范中所谓的基坑安全等级的划分,对于基坑周边有较重要的构筑物需要保护的,则应控制小变形,此即为通常的一级基坑的位移要求;对于周边空旷,无构筑物需保护的,则位移量可大一些,理论上只要保证稳定即可,此即为通常所说的三级基坑的位移要求;介于一级和三级之间的,则为二级基坑的位移要求。

参考文献

1《地铁设计规范》(GB50157-2003)

2《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)

3《水工混凝土结构设计规范》(SL/T109-96)

4《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)

5《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204-92)

6《钢结构设计规范》(GBJ17-2003)

7《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)

8《建筑基坑工程设计规范》(YB9258-97)

9《人民防空工程设计规范》(GB50225-95)

10《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)

11《建筑桩基技术规范》(JBJ94-94)

12《地下工程防水技术规范》(GB50108-2001)

13《地下防水工程施工及验收规范》(GB50208-2002)

14《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012;

15《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009;

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告

2.本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径):

2.1 本课题拟解决的问题

通过毕业设计全过程的训练,培养综合运用所学的基础理论知识和专业知识,,正确的解决工程设计中的各种实际问题的能力。能够独立完成并提出合理可行的实际工程问题解决方案,通过毕业设计熟悉地铁车站结构设计中常用的设计规范和专业知识,了解工程设计人员实际设计的内容、初步了解工程设计的基本方法,并能在设计中正确考虑影响设计的各项因素,具体要求如下:

1、在教师的指导下,收集毕业设计所需资料,阅读中外文献,并能对外文文献进行较为流畅地翻译;

2、掌握毕业设计所涉及的基础理论及专业知识,加强对基本概念和原理的理解。

3、进一步提高结构工程、岩土工程设计能力和计算机应用能力熟练地运用相关软件和绘图软件,所绘工程图纸应符合国家建筑制图的统一标准,并能正确清晰地表达设计意图。

4、掌握地铁车站设计的内容、方法和步骤,并了解地下车站结构的一般特点和各种新的设计要求。

2.2 准备工作和具体设计内容

2.2.1 在进行地铁车站设计之前,应收集下列资料

1.车站的初步工程地质勘察说明

2.车站建筑布置图等图纸

2.2.2 地铁车站的设计内容,一般应包括

1.车站基坑的支护结构方案布置与结构验算

2.车站主体结构的结构荷载法设计(结构力学求解器)

3.车站主体结构的施工仿真设计(有限元)

4.编写设计计算书

5.绘制地铁车站主体结构与围护结构工程施工图(地下车站结构总平面图、地下车站结构纵剖图、地下车站结构横剖图、结构大样图、节点大样图、车站基坑支护平面布置图)

2.3 万家丽广场设计资料如下

2.3.1 工程位置及周边环境

车站位于万家丽路与荷花路道路交叉口处,沿荷花路东西向呈一字形布置,现状万家丽路宽66m,双向8车道,车流量较大;荷花路宽30m,双向6车道,车流量较小。车站的西北侧为万家丽建材市场;东北侧为东方家园建材超市,超市前广场现作为地面停车场使用,广场下设地下停车库;东南侧现状为空地,规划为商业、办公用房;西南侧为三良大酒店。车站有效站台中心里程YCK12 251.408,标准段总宽20.7m,总长465.5m,总建筑面积22360m2,为地下两层车站。本站为轨道交通2、4号线”十”字型换乘站,换乘节点为地下三层。见附图1 万家丽广场站施工总平面布置图。

车站共10个出入口及6组风亭。Ⅰ号出入口位于万家丽路与荷花路交叉口的西南侧,三良大酒店前的道路绿化带内;Ⅱ、Ⅲ号出入口位于道路交叉口的东南侧的空地内;Ⅳ号出入口位于东方家园超市前的道路绿化带内;Ⅴ号出入口位于万家丽路的西侧,万家丽建材市场前的道路绿化带内。Ⅵ、Ⅷ号出入口位于车站北侧,为北侧东方新城小区居民出入通道;Ⅶ、Ⅸ号出入口位于车站南侧,为南侧东方新城小区居民出入通道;Ⅹ号出入口位于车站南侧,为消防紧急疏散出入口。1号风亭设在荷花路的北侧,东方新城住宅小区前的人行道上;紧邻1号风亭设物业风亭组;2号风亭位于荷花路的南侧,与Ⅹ号出入口相邻;3号风亭位于东方家园地下车库旁,与Ⅳ号出入口相邻;另外,在Ⅰ号出入口、Ⅳ号出入口各设置4号线风亭组。

2.3.2 地形地貌

拟建万家丽广场站位于万家丽路与荷花路路交叉口处,原始地貌单元属浏阳河二级侵蚀~堆积阶地,现场地已经多次人工改造,地面标高32.53~33.15m,场形较为平整,但周边建筑物较密布,地形不开阔,阶地主要由第四系上更新统粉质粘土、砂砾石层组成,具明显的二元结构。

2.3.3 地层岩性

根据沿线岩土层的成因类型、性质、工程特征、风化状态等,结合长沙市轨道交通2号线一期工程祥勘成果,本站点岩土层可划分为4个大层(不含亚层),每个岩土层分别按岩土层代号、岩土名、时代成因、岩性描述如下:

2.3.1.1第四系全新统(Q4)

lt;1gt;人工填土(Q4ml):主要为第四系全新统人工填筑的杂填土lt;1-1gt;。

杂填土lt;1-1gt;:主要由粘性土或砂土混碎石、砼块等建构筑物垃圾等,杂色,硬质物主要为砖块、碎石,含量25~35%,地表表部多分布有0.20~0.50m厚的砼,修正动探击数3.3~13.1击,平均5.32击。层厚1.00~6.50m,平均2.40m。

lt;1-6gt;粉质粘土:灰黑色,软塑~可塑状态,不均匀含5~15%粉细砂,切面稍有光滑,摇震无反应,具中等干强度及中等韧性。该层仅场地西部局部地段揭露,仅初勘钻孔Jz4-Ⅱ09-04揭露,层厚3.70m,顶面埋藏深度2.80m,相当于标高30.23m。

lt;2-1gt;粉质粘土:灰褐、褐黄色,可塑状态,切面稍有光滑,摇震无反应,具中等干强度及中等韧性。实测标贯击数7~19击,平均12.3击。该层在场地广泛分布,层厚1.10~5.00m,平均3.10m,顶面埋藏深度1.00~5.60m,相当于标高27.46~31.87m。

lt;2-4gt;粉砂:褐黄、浅灰、灰白色,饱和、松散~稍密状态,成分为石英质,混10%~30%粘性土,分选性较差,级配良好。实测标贯7~11击,平均9.3击。修正动探击数6.1~16.5击,平均8.5击。该层呈透镜体透在场地不连续分布,钻孔EJz4-Ⅲ09-WJL03、06、23、24、26、27、33、35、37、39、40、42-1~3、43、46、47、49~51、55~58、60、Jz4-Ⅱ09-08揭露,层厚0.50~2.80m,平均1.59m,顶面埋藏深度3.70~6.50m,相当于标高26.31~29.39m。

lt;2-7gt;粗砂:褐黄、浅灰、灰白色,饱和、稍密状态,成分为石英质,混10%~30%粘性土,分选性较差,级配良好。实测标贯12~19击,平均13.3击。修正动探击数5.6~8.0击,平均7.1击。该层呈透镜体透在场地局部分布,仅EJz4-Ⅲ09-WJL21、30、36-1~3、41及初勘钻孔Jz4-Ⅱ09-02、05~09、11-1、12揭露,层厚0.50~3.10m,平均1.81m,顶面埋藏深度3.80~7.20m,相当于标高25.57~29.20m。

lt;2-9gt;圆砾:褐黄、浅灰、灰白色,饱和、稍密~中密状态,成分为石英质,亚圆形,混10%~30%粘性土及10%~20%的中粗砂,分选性较差。级配良好。修正动探击数8.1~19.5击,平均12.7击。该层场地广泛分布,层厚0.70~5.70m,平均2.95m,顶面埋藏深度4.20~8.00m,相当于标高24.99~28.61m。

lt;2-10gt;卵石:灰白色,褐黄色,饱和、稍密~中密状态,石英质,亚圆形,母岩为灰岩、石英砂岩等,不均匀含砂、砾石及粘性土约30%,分选性较差,级配良好,卵石粒径为2~5cm,最大可达10cm。修正动探击数9.7~17.3击,平均13.3击。该层场地局部分布,EJz4-Ⅲ09-WJL01~03、06、08~13、16、20、22、25~27、42-1~3及初勘钻孔Jz4-Ⅱ09-02~05揭露,层厚1.80~6.20m,平均3.89m,顶面埋藏深度3.80~7.70m,相当于标高25.16~29.09m。

lt;4-3gt; 粉质粘土:紫红、褐红色,系泥质粉砂岩风化残积而成,呈硬塑状态,遇水易软化。摇震无反应,光泽反应稍有光滑,干强度及韧性中等。实测标贯18~29击,平均22.3击。该层在场地均有分布,层厚0.20~2.00m,平均0.78m,顶面埋藏深度8.00~12.20m,相当于标高20.53~24.83m。

lt;5-2gt;强风化泥质粉砂岩:褐红色,泥质胶结,成岩矿物显著风化,岩石组织结构已大部分破坏,但原岩结构清晰,岩石风化节理裂隙很发育,岩芯多呈土夹碎块状,岩块用手可折断,合金钻进速度一般。遇水易软化,实测标贯击数≥50击,修正动探击数24.6~33.8击,平均31.4击。岩体破碎,属极软岩,岩体基本质量等级为Ⅴ类。该层广泛分布,层厚0.40~10.90m,平均2.05m,顶面埋藏深度8.50~28.20m,相当于标高4.66~24.31m。

lt;5-3gt;中风化泥质粉砂岩(KS):紫红色,粉细粒结构,中厚层状构造,泥质胶结,岩屑成分主要为粉细砂,岩石组织结构部分破坏,少部分矿物风化变质,节理裂隙发育且密闭,多为钙质或泥质物充填,裂隙面见褐色铁锰质浸染,局部岩芯上见溶蚀小孔,岩芯较完整,多呈柱状,偶呈块状,锤击声较脆,RQD=75~90,属极软~软岩,岩体基本质量等级为Ⅴ类,遇水易软化,该层为场地稳定基岩,揭露厚度1.20~38.50m,顶面埋藏深度9.40~44.00m,相当于标高-11.21~23.54m。

lt;5-4gt;微风化泥质粉砂岩(KS):紫红色,粉细粒结构,中厚层状构造,泥质胶结,岩屑成分主要为粉细砂,岩石组织结构基本未破坏,极少部分矿物风化变质,节理裂隙稍发育,岩芯完整,多呈长柱状、柱状,锤击声脆,RQD=75~95,属软岩,岩体基本质量等级为Ⅴ类,遇水易软化,该层为场地稳定基岩,仅局部揭露,共13个钻孔遇见,揭露厚度2.90~23.20m,顶面埋藏深度22.00~45.20m,相当于标高-12.41~10.96m。

2.3.4 水文地质

1.地下水类型

勘察场地地下水类型分为第四系松散层和全风化带中的孔隙潜水、强~中风化基岩裂隙水,局部分布赋存于人工填土、粘性土中的上层滞水。

(1)第四系土层上层滞水孔隙潜水

第四系含水地层主要以更新统砂卵石层lt;3-3gt;、lt;3-6gt;、lt;3-7gt;为主,其含水性能与砂的形状、大小粒级配及粘粒含量等有密切关系。一般而言,勘察区砂层中地下水具统一的地下水面,属潜水,局部出现多层水位且上部有相对不透水层时,具有微承压性,人工填土、粘性土中主要为上层滞水。

(2)基岩裂隙承压水

基岩裂隙水主要赋存于强、中风化带的白垩系神皇山组(KS)砂岩类基岩裂隙中,微风化岩带节理裂隙发育程度一般,视为不透水层,泥盘系佘田桥组(D3S)灰岩类以岩溶水为主,根据勘察时水位观测情况,基岩裂隙水属承压水类型。白垩系神皇山组(KS)岩层基岩裂隙以风化节理裂隙为主,且裂隙多被泥质填充,多呈闭合状,因此地下水在基岩中的赋存量较小,迳流条件较差,透水性较弱。

2.地下水位

勘察期间,场地所有钻孔均遇见地下水,勘察时测得各钻孔中潜水位初见水位埋深为0.00~14.10m,初见水位标高为27.40~41.00m;潜水位埋深为0.00~13.06m,水位标高为25.18~42.07m;基岩裂隙水位埋深为3.73~17.11m,水位标高为25.51~33.11m。

勘察区内,地下水位变化主要受气候及湘江水域的控制,每年4~9月份为雨季,大气降水丰沛,是地下水的补给期,其水位会明显上升,而10月~次年3月为地下水的消耗期,地下水位随之下降,年变化幅度3.00~6.00m,同时在圭塘河附近地下水亦会随圭塘河水位涨落而起伏变化。

3. 地下水的补给与排泄

勘察场区地处中亚热带湿润季风气候区,降雨量大于蒸发量,其中大气降雨是本区地下水的主要补给来源之一,每年4~9月份是地下水的补给期,10月~次年3月为地下水消耗期和排泄期。本勘察区地下水的主要补给来源为大气降水,地下水位受湘江水域制约,除受涨落潮的影响外,一般较稳定。湘江水面与浏阳河水面是勘察区地下水的排泄基准面。

4. 地表水及地下水腐蚀性评价

场地内地表水、地下水水质对混凝土结构具弱腐蚀性,对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性,对钢结构具弱腐蚀性。

根据腐蚀等级,应采取有效防护措施:采用抗硫酸盐水泥,最少水泥用量380~420kg/m3,钢筋混凝土保护层厚度不小于40mm。

2.3.5 气候气象

长沙地区属中亚热带湿润季风气候区,具有四季分明、温暖潮湿、雨量充沛、严寒期短等特点。据1960-2003年长沙市气象站资料统计:多年平均气温17.4度,日平均最高气温38.1度,日平均最低气温0.4度,7月份平均气温28.5度,极端最高气温40.6度,(1963.8.31),1月份平均气温6.1度,极端最低气温-10.1度,(1977.1.30);年平均相对湿度79.5%,年最小相对湿度14.2%,常年主导风向为东南风,多年平均降雨量1394.6mm,最大年降雨量1751.2mm(1998),最小年降雨量708.8mm(1953),最大月降雨量515.3mm,最小月降雨量1.2mm,最大日降雨量192.5mm,每年5~9月为雨季,其降雨量约占全年的80%

2.4 结构设计

车站主体结构采用800mm厚地下墙围护结构,明挖顺筑法施工。基坑等级为一级,车站主体内部结构为框架、墙板受力体系,标准段底板厚900mm;中板厚400mm;顶板厚800mm。

车站附属采用旋挖桩 止水帷幕作为基坑的围护结构,明挖顺筑法施工,基坑等级为一级。采用Φ800@950旋挖桩 Φ600止水帷幕。附属内部结构采用底板厚600(700)mm,顶板厚600(700)mm。


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