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某地铁站结构设计与施工组织设计毕业设计

题目大连地铁甘井子站结构设计与施工组织设计

院（系、部）土木与交通学院

MH／T 1043-2012 残疾人航空运输服务规范.pdf学号1009170320

中文题目：大连地铁甘井子站结构及施工组织设计

外文题目：ThestructureandtheconstructionorganizationdesignofDalianganjinziSubwayStation.

毕业设计（论文）共136页（其中：外文文献及译文36页）图纸共7张

完成日期2014年5月答辩日期2014年6月

本毕业设计的主要内容如下：

1、勘探地质、水文条件，进行工程地质评价。

2、根据线路特征、运营要求、周围环境及施工方法等条件确定车站平面形式。

3、根据客流量确定车站规模，按照“适用、经济、美观”的原则对车站建筑设计，包括对车站型式、站厅、站台层的平面布置、站台的长和宽以及车站附属设施等。

4、根据地铁设计规范计算各种荷载。土压力运用加权平均容重计算，水压力考虑全水头进行计算，采取水土合算方式。在纵向选取1m长来计算荷载作用。选择正常使用阶段的标准组合荷载结构模型，运用弹性地基梁的理论，使用结构有限元分析软件ANSYS对车站结构在正常使用阶段工况下进行内力计算。ANSYS建模过程中采用梁单元来模拟主体结构，利用弹簧单元模拟地基。根据计算出来的控制内力，绘制内力图并确定危险截面。按照混凝土结构设计规范，采取偏心受压构件模式对主体结构进行配筋计算。

5、根据工程地质条件，水文地质条件和周围环境等因素，对车站施工方案进行设计。采用明挖法施工，围护结构采取连续墙作法。

关键词：地铁车站；结构设计；有限元分析；施工方案

1.Exploratinggeology,hydrologyconditionsandengineeringgeologicalevaluation.

3.determiningthescaleofthestationbytheamountsofthepassengers,andmakingthearchitecturedesignofthestationwiththepurposeof“applicability,economy,pretty”,whichincludesthestationpattern,theplanearrangementofthehall,thelengthandthebreadthoftheplatformandtheplatformofthestation,thesubsidiaryfacilitiesofthestation,etc;

5.Accordingtotheengineeringgeologicalconditions,hydrogeologicalconditionandthesurroundingenvironment,andotherfactors,thestationconstructionschemedesign.TheMingWaFaconstruction,palisadestructuretakecontinuouswallpractice.

KeywordsSubwaystation；Structuredesign；Finiteelementanalysis；Constructionplan

1.2工程地质概况 2

1.3水文地质概况 3

1.4区域气象概况 3

1.5设计依据及条件 3

2.1基坑围护结构尺寸拟定 5

2.2入土深度确定 5

2.3荷载与荷载组合 5

2.4计算模型与计算简图 6

2.6嵌固深度hd计算 8

2对于碎石土和砂土： 10

2.8墙体厚度计算 12

2.9水泥土墙布置 13

3.3主体结构尺寸初拟 16

3.4荷载与荷载组合 16

3.8绘制内力图 22

3.9.1结构尺寸及材料拟定 27

3.9.2柱的配筋计算 28

3.9.3板的配筋计算 30

3.9.4梁的配筋计算 34

3.10计算结果及分析 36

3.11抗浮验算及截面分析 38

3.11.1抗浮验算 38

3.12出入口通道及风道设计 38

3.12.2维护结构设计 38

3.13结构防水 39

3.13.1设计原则与标准 39

3.13.2防水措施 39

4.施工组织设计 41

4.1.1编制原则 41

4.1.2编制目的 41

4.1.3编制的整体思路 41

4.2.1车站总体概况与施工要求 43

4.2.2工程施工重点 44

4.3.1总体施工方法简介 44

4.3.2总体施工安排 44

4.3.3施工进度指标及进度安排 45

4.3.4施工总体关键线路 46

4.4施工场地布置与交通组织 46

4.4.1临时设施布置 46

4.5施工组织机构与人员配备 48

4.6主要施工机械设备 50

4.7施工方法与技术措施 52

4.7.1施工准备 52

4.7.2地下连续墙施工 53

4.7.3基坑开挖施工 56

4.7.5基底检查及处理措施 57

4.7.7混凝土施工 58

4.7.8中柱、侧墙 58

4.7.9中层板 59

4.7.10板施工要求 59

4.7.11底板垫层施工 60

4.7.12施工防排水 60

4.7.13结构防水施工 60

4.8施工安全保证措施 62

4.8.1施工安全保证体系 62

4.8.2安全纪律 62

4.8.3安全教育 64

4.8.4安全检查 64

4.8.4安全检查 65

4.9工程质量保证措施 66

4.9.1质量管理方针 66

4.9.2质量管理目标 66

4.9.3质量管理体系 66

4.9.4量管理组织机构 66

4.9.5质量保证措施 67

4.10工期保证措施 68

4.10.1缩短施工准备期，提前施工正式工程 68

4.10.2保证工期的组织措施 68

4.10.3保证工期的技术措施 69

4.10.4施工过程中监控进度的方法 70

5.401到08表 73

近年随着城市化进程的加快,城市人口急剧增多,国内各大城市的地面交通均面临着巨大的压力,城市轨道交通成为一种有效疏导地面人流和缓解交通堵塞的重要手段,目前已在国内多个城市中建成并投入运营,且大多以地下铁道为主。地铁车站投资大、建设时间长，所以在设计时，应仔细论证，选用最经济实用、安全的结构及施工方法。本设计的主要内容从工程地质入手，对地质进行了分析，本工程工程地质条件良好，所以合理规划布局起来也比较容易。本设计基坑围护方法选用永久地下连续墙防护，墙体作为施工后车站结构的一部分，安全性高且经济效益高。对主体结构进行设计、验算，主体结构采用双层双跨岛式站台结构，结构长度150m，有效站台长度122m，在经济效益最大化的情况下，能够满足设计的出行量及机构安全性要求。针对上述设计，在第四章进行了施工组织设计，在保证质量的情况下，将人、机械的效率最大化，缩短工期，降低成本。设计第五章是工程概预算，对本车站的土建部分造价进行了概算，来为车站的所有设计进行经济上的可行性分析。设计最后，摘选了一篇外文文献并作出翻译，内容是有限元分析在结构内力中实际应用的例子。由于本人能力有限，知识上还有一定局限性，望读者批评指正。

大连地铁甘井子车站位于大连交通要道——西部大通道的出口处，又是机场站的前一站，机场周边的宾馆均位于其附近，同时又是两个较大居住区的居民出行乘降站，不论从地理还是人文都处于比较重要的地位。

车站位于路中，车站西面有低矮公民建筑群，其余3面均为马路或低矮建筑。基本无影响车站主体及附属设施的地面建筑、控制性管线及地下构筑物。车站现状地面标高约为30.9m，车站顶板覆土3.3m，底板埋深20.3m，底板底标高为10.6m左右。占地面积约2500㎡，车站主体采用明挖法施工。Ⅶ度烈度区

车站位于山前坡洪积倾斜平原，地势平坦开阔，坡角3度左右，有季节性小水流。岩性为亚粘土混碎石，黄土状亚粘土。经现场钻探揭露，本场地下覆基岩为冶里组石灰岩，场地地层由上至下依次为素填土、淤泥质粘土、碎石、粘土、中风化石灰岩组成，共计5层，现将各岩土层的特点描述如下：

2、淤泥质粘土（Q4m）：灰黑色，饱水，呈软塑～流塑状态，浅部含少量粉细砂成分，局部含贝壳残体，强度低，层顶标高29.9～29.6m，层底标高28.2～27.9m。

3、碎石（Q4al）：黄褐色，饱水，中密状态，碎石成分为石英砂岩，次磨圆状，粒径20～80mm，含量约50%，上部以粉质粘土充填为主，下部以中粗砂充填为主，层顶标高28.2～27.9m，层底标高25.4～20.7m。

(1)大连地铁甘井子车站《施工承包招标文件》。

(2)大连地铁甘井子路车站施工设计图。

(3)招标答疑会议精神。

(4)施工所涉及的施工技术、安全、质量验收等方面依据国家、铁道部及辽宁省建委等制定的规范、标准和法规文件等。

(5)现场踏勘调查所了解的有关情况和通过调查掌握的有关资料及信息。

(6)类似工程施工经验及单位设备、物资资源和经济技术实力等综合设计、施工能力。

2.1基坑围护结构尺寸拟定

甘井子站采用明挖法施工，车站北侧38米处有低矮住宅区，南侧为停车场，和一座加油站，东西均为开阔路面，车站附近存在雨水污水即通信电缆市政管线，最后核定该基坑的变形保护等级为二级，即地面最大沉降量≤0.3H%=63mm，支护结构最大水平位移取0.4H%=48mm和50mm的较小值，即≤48mm。

从经济、地质、等级要求等综合考虑，该车站采用钻孔灌注桩形式作为基坑的围护结构形式。

基坑周围无湖泊、河流等，勘察地下水位不对基坑施工造成影响，所以维护结构不考虑止水。

围护结构采用0.8m厚、26m深地下墙，并且该地下墙作为主体结构物。入土深度比λ=0.6

横撑采用ф609钢管。钢围檩为两根I45c工字钢组合。钢支撑间用法兰、螺栓连接。支撑水平布置以每幅地下墙（宽6m）设置两根为基本原则。对撑水平间距4m/2m间隔布置，对撑部分不设围檩，直接以地下墙内预埋件为支撑着力点进行施工。

基坑围护地下连续墙的入土深度综合考虑周围环境条件、地质和水文地质情况、基坑特点等因素，根据《建筑结构荷载规范》《建筑桩基技术规范》《建筑地基基础设计规范》初步拟定为6m。

1、结构设计所考虑的荷载主要有两种：永久荷载、可变荷载。

a.结构自重按实际重量计算，混凝土容重为25KN/m3；

b.侧向压力按实际覆土深度、物理力学参数计算；

c.围护结构计算时不考虑地下水的影响。

a.路面车辆荷载按汽车超载20KPa计算；

b.施工期间地面超载按20KPa计算（不与路面车辆荷载组合）；

设计考虑的基本荷载工况：永久荷载+可变荷载

荷载组合分项系数：永久荷载取1.35，可变荷载取1.4。

2.4计算模型与计算简图

地下墙施工阶段沿车站纵向取单位长度采用杆系有限元法计算。地下墙划分为梁单元。支撑为仅承受轴力的杆单元，考虑各施工阶段施工参数变化、墙体位移的影响，并施加预应力，满足强度及变形控制的安全稳定性要求。

底层的被动抗力采用弹性链杆代替，底层对墙体的作用采用等效弹簧进行模拟。Kh值采用时空效应理论的综合等效抗力系数。

围护结构开挖阶段计算时计入结构的先期位移值以及支撑的变形，按“先变形，后支撑”的原则进行结构分析，并计算内部结构回筑阶段各工况的内力组合。

2.6嵌固深度hd计算

结构重要性系数：
=1.1

（1）当计算点位于地下水位以上时

式中
——作用于深度zi处的竖向应力标准值；

——第i层土的主动土压力系数；

——第i层土的内摩擦角标准值；

——三轴试验（当有可靠经验时，可采用直接剪切试验）确定的第i层土固结不排水（快）剪粘聚力标准值；

——计算参数，当
＜h时，取
；当
≥h时，取h；

——基坑外侧地下水位深度；

——计算系数，当
≤h时，取1；当
＞h时，取零；

当按上述公式计算的基坑开挖面以上水平荷载标准值小于零时，则取其值为零。

=(q+r1z1)Ka2－

=(q+r1z1+r2z2)Ka2－

因为zj＜h时，取mj=zj=11m

＋[(z2－hw2)－(mj－hw2)ηw2K3]rw

=(q＋r1z1＋r2z2)K3－
＋[(z2－hw2)－(mj－hw2)ηw2K3]rw

=（10＋17×5＋19×2）×0.33－0＋[(7－6.8)－(11－6.9)×1×0.33]×9.8

因为zj≥h时，取mj=h=20m

＋[(z2－hw2)－(mj－hw2)ηw2K3]rw

=(q＋r1z1＋r2z2＋r3z3)K3－
＋[(z3－hw2)－(mj－hw2)ηw2K3]rw

（1）对于砂土和碎石土

式中
——作用于基坑底面以下深度
处的竖向应力标准值；

（2）对于粘性土及粉土：

作用于基坑底面以下深度zj处的竖向应力标准值
，可按下式计算：

式中
——深度zj以上土的加权平均天然重度。

=18.3×3.6×2.19＋0＋(3.6－2)×(1－2.19)×9.8

水泥土墙厚度设计值b，宜根据抗倾覆稳定条件计算确定。由于水泥土墙底部位于碎石土墙体厚度设计值宜按下式确定：

式中
——水泥土墙底以上基坑外侧水平荷载标准值的合力之和；

——水泥土墙底以上基坑内侧水平抗力标准值的合力之和；

——合力
作用点至水泥土墙底的距离；

——合力ΣEp作用点至水泥土墙底的距离；

——水泥土墙的平均重度；

——基坑外侧地下水位深度；

——基坑内侧地下水位深度。

地下连续墙混凝土设计强度等级为C30。墙体和槽段接头应满足防渗设计要求，地下连续墙混凝土抗渗等级不宜小于S6级。地下连续墙主筋保护层在基坑内侧为50mm，基坑外侧为70mm。地下连续墙的混凝土浇筑面宜高出设计标高以上350mm，凿去浮浆层后的墙顶标高和墙体混凝土强度应满足设计要求。

地下连续墙钢筋笼由纵向钢筋、水平钢筋、封口钢筋和构造加强钢筋构成。纵向钢筋沿墙身均匀配置，且可按受力大小沿墙体深度分段配置。纵向钢筋采用HRB335级钢筋，钢筋布置无法满足净距要求时，实际工程中常采用将相邻两根钢筋合并绑扎的方法调整钢筋净距，以确保混凝土浇筑密实。纵向钢筋应尽量减少钢筋接头，并应有一半以上通长配置。水平钢筋可采用HPB235级钢筋，直径不宜小于12mm。封口钢筋直径同水平钢筋，竖向间距同水平钢筋或按水平钢筋间距间隔设置。变形要求配置架立桁架等构造加强钢筋。单元槽段的钢筋笼宜在加工平台上装配成一个整体，一次性整体沉放入槽。当单元槽段的钢筋笼必须分段装配沉放时，上下段钢筋笼的连接宜采用机械连接，并采取地面预拼装措施，以便于上下段钢筋笼的快速连接，接头的位置宜选在受力较小处，并相互错开。

地下连续墙顶部应设置封闭的钢筋混凝土冠梁。不宜小于地下连续墙的厚度。地下连续墙的整体性。顶圈梁宜与地下连续墙迎土面平齐，以便保留导墙，对墙顶以上土体起到挡土护坡的作用，避免对周边环境产生不利影响。地下连续墙墙顶嵌入圈梁的深度不宜小于50mm，纵向钢筋锚入圈梁内的长度宜按受拉锚固要求确定。

4．地下连续墙施工接头

5．地下连续墙结构接头

本工程采用直接接成的接头，即在地下连续墙体内预埋钢筋（即加热并弯起原设计的连接钢筋）。待地下墙竣工后，开挖土体露出墙体时，在凿去预埋钢筋处的墙面，将预埋钢筋再弯成原状与地下结构物其他构件的钢筋相连接。另外，为便于施工，采用φ20的钢筋。

车站结构中永久构件（主体及附属结构各层楼板、侧墙、梁、柱及基础结构等）的安全等级为一级，相应的结构重要性系数
取1.1；内部构件（站台板、楼梯等）安全等级为二级，相应的结构重要性系数
取1.0。

拟设计地铁车站的南北向为纵向，沿车站纵向结构断面与荷载分布无突变底板地基承载力均匀，因此车站框架结构的受力分析可简化为平面问题。

北京六环路投标施工组织设计方案3.3主体结构尺寸初拟

车站主体结构为双层双跨矩形框架结构，由顶板、底板、楼板、侧墙、梁、柱等构件组成。车站框架结构顶板厚度为700mm，顶纵梁截面为800×1000mm；底板厚度为900mm，底纵梁截面为1200×2000mm；楼板厚度为400mm，楼板梁截面为400×500mm；中间立柱为900×1000mm钢筋混凝土柱，同时在框架结构中设100mm×300mm斜托。

1、结构设计所考虑的荷载主要有三种：永久荷载、可变荷载和偶然荷载。

①结构自重按实际重量计算，混凝土容重为25KN/m3；

②土压力（侧压力除砂层按水土分算外，其它粘性土层按水土合算）按实际覆土深度、物理力学参数及地下水位情况计算；

③设备区楼面荷载按8KPa计算JD14-048-2019标准下载，超过8kPa按设备实际重量及其运输路线计算。

②施工期间地面超载按20KPa计算（不与路面车辆荷载组合）；

③人群荷载按4KPa计算；