明挖地铁车站结构设计各阶段设计要点

地铁院朱宏海2008.51、设计说明：说明文字及计算和插图2、设计图纸：结构纵断面图、施工场地及交通疏解图、管线改签图、施工方案图一、投标设计1、业主招标意图：挑选有实力的设计院，挑选方案。2、设计：(1)、投标就是投标；(2)、方案新颖有亮点；（3）、设计文件完整（说明、计算及插图）(围护结构方案)设计图：施工场地布置及交通疏解图；管线迁改图一、投标设计施工场地布置及交通疏解图一、投标设计钢便桥车站施工围档和施工场地（9700平方米）盾构始发施工场地（4400平方米）配线施工场地（1200平方米）车站施工场地一般：4000~5000m2(不含结构占地），不宜太大（场地租用费用）。施工围挡距离围护结构外边要求：一般情况≥3m，施工便道≥5m。盾构始发场地：4000~5000m2，盾构起吊场地：1500~2000m2交通疏解：一个车道3.5m，人行道2m（综合交通疏解）采用钢便桥或混凝土梁+预制板铺盖系统；部分工点采用盖挖结构。管线迁改图一、投标设计管线迁改原则：平行与车站管线临时迁改至车站边，横跨车站管线悬吊保护。要点：1、大直径管线车站避让；2、注意重力管迁改后的坡度；3、大埋深管线车站避让；4、若有太多管线迁改，需重新考虑车站站位和车站施工方法。一、投标设计结论：交通疏解、管线迁改、地质条件控制车站结构方案（结构型式、工法）二、初步设计结构设计的重点：选择合适的车站主体围护结构、稳定车站的施工方法、施工步骤、、拟定主体结构的主要构件（梁、板、柱）尺寸、防水模式、抗浮措施、给概算专业提供工程数量。二、初步设计围护结构选型地下连续墙、钻孔灌注桩、人工挖孔桩、SMW、套管咬合桩、土钉等。地下连续墙二、初步设计围护结构选型钻孔灌注桩（含旋挖钻机成桩）人工挖孔桩二、初步设计围护结构选型套管咬合桩SMW工法桩二、初步设计围护结构选型放坡开挖、土钉墙二、初步设计围护结构选型结论：结合车站型式、周边环境、交通疏解、地质条件选择合适的围护结构。重点是参考本地既有基坑围护结构型式、习惯做法和当地机具情况确定。二、初步设计围护结构选型包络图(水土分算,矩形荷载)20100-10-200510152025深度(m)水平位移(mm)Max:15.410005000-500-10000510152025深度(m)弯矩(kN*m)-458.1~995.810005000-500-10000510152025深度(m)剪力(kN)-583.6~520.9183.3kN/m523.1kN/m403.8kN/m333.8kN/m486.4kN/m282.6kN/m围护结构计算：建议采用理正深基坑计算软件。（不建议使用启明星软件，特别是施工图设计，可用其校对）。二、初步设计围护结构选型围护结构计算：同时需要进行以上验算。20(新黄土)(新黄土)(古土壤)(砂土)(砂土)121.46.6511.3315.738.953.7516.2882739.921.11261.520.5OKc=2.44抗倾覆验算20(新黄土)(新黄土)(古土壤)(砂土)(砂土)1216.288坑底抗隆起验算K=2.2615.73m20(新黄土)(新黄土)(古土壤)(砂土)(砂土)16.288YXO安全系数K=1.31,圆心O(5.36,0)整体稳定验算二、初步设计围护结构选型特别提醒：1、紧靠车站围护结构设置的积水井，对应部分围护结构需要加深。2、深度较大（≥2m)的积水井四周应进行围护设计。(可考虑采用放坡、喷锚支护、钢板桩、旋喷桩、搅拌桩加固）二、初步设计主要结构构件尺寸的拟定车站主要结构构件尺寸拟定：板、柱、边墙:按底板作用在弹性地基上的平面闭合框架结构进行内力分析。二、初步设计主要结构构件尺寸的拟定车站主要结构构件尺寸拟定：顶、中、底纵梁：按多跨连续梁计算。1、建议均按矩形断面设计。二、初步设计主要结构构件尺寸的拟定通道风道过梁、过梁柱结论：通道风道顶、底过梁、过梁柱应按一期施工完成设计。不覆土、不拆脚受架有困难；后期施工有风险。二、初步设计主要结构构件尺寸的拟定满足盾构始发、起吊、过站要求：盾构始发孔：7500x11500mm盾构出土孔：5000x7500mm重点检算盾构孔边梁截面（平面及空间计算）二、初步设计主要结构构件尺寸的拟定满足盾构始发、起吊、过站要求：1、盾构始发及起吊盾构过站：1690mm，2550mm盾构始发：12000mm，4000mm，38000二、初步设计主要结构构件尺寸的拟定满足矿山法区间连接、施工要求：底板下落：4300mm（冷冻管施工需要，区间连接需要）边墙外放：2800mm2‰2‰二、初步设计主要结构构件尺寸的拟定抗浮设计（大跨底板受力）K=结构自重+覆土+侧壁摩阻力水浮力＞1.15K=结构自重+覆土水浮力＞1.051、车站抗浮措施（永久，整体抗浮）：a、抗浮压顶梁，b、抗拔桩、c、抗浮外伸腋板。2、施工期间抗浮（未覆土或未完全覆土）：临时积水井二、初步设计主要结构构件尺寸的拟定抗浮设计（大跨底板受力）1、车站抗浮措施（永久，整体抗浮）：a、抗浮压顶梁，b、抗拔桩、c、抗浮外伸腋板。2、施工期间抗浮：临时积水井二、初步设计周边建(构)筑物保护及概算1、车站周边建（构）筑物保护及措施：a、设沉降隔离桩（旋喷桩、搅拌桩、钻孔桩灯）；b、注浆加固地层和基础；c、基础处理（筏板基础，桩基托换）等。特别注意摩擦桩。（有措施、有数量）2、概算：给概算专业提供详尽的工程数量（前期工程数量、数量系数、不确定项）。二、初步设计地铁车站与常规地下结构区别1、地铁的主体结构工程，设计使用年限为100年。2、地铁工程相关要求更高：a、防水要求，b、杂散电流防护，c、接地设计等。二、初步设计地铁车站抗震设计1、车站结构设计计算中在内摩擦角()中考虑。2、车站四周土体，根据地勘报告中土体K值，用弹簧模拟。3、按抗震构造要求设计。二、初步设计地铁车站人防设计1、地铁车站一般作为战时人员庇护所；分重要车站和次要车站，设计要求不同。2、人防荷载按相关规范和技术要求取用；覆土大于等于3米车站，人防工况不是控制工况。三、招标设计结构设计的重点：在初步设计基础上进一步细化、深化，特别是落实车站施工场地、交通疏解方案、管线迁改方案、车站工法、车站主体围护结构型式、工程数量。特别提示：1、总价包干项（控制方案、数量）；单价项（数量不要少太多，避免出现少一半数量的情况）三、招标设计特别提示：周边建（构）筑物基础详细交代，给出保护、加固措施。四、施工图设计结构设计的重点：在初步设计、招标设计基础上深化、细化设计，偏重于各构件及构件连接的设计、结构细部处理。四、施工图设计围护结构设计1、斜撑段围檩设计：a、钢筋混凝土围檩；b、围护结构中预埋钢板（环）与钢围檩焊接（绑条、绑板）；c、抗剪螺栓。（斜撑段钢围檩焊接成整体）。2、支撑间距：一般3米，第一道支撑和换撑间距考虑加大。四、施工图设计围护结构设计1、尽量避免设置倒撑（施工困难，极少有实施）：a、调整各道支撑位置；b、调整支撑水平间距；c、采用双拼支撑；d、调整围护结构配筋。四、施工图设计顶、中、底板配筋（板带）1、车站顶板、中板一般分柱上板带、跨中板带配筋，中板配筋不分板带。2、各层板主要主筋及构造筋拉通配置，可不细分。四、施工图设计边墙配筋1、底板外侧钢筋伸入边墙作为边墙附加钢筋，边墙外侧钢筋伸入底板作为底板附加钢筋。2、边墙拉筋一般不作抗剪钢筋，若边墙截面不满足要求，可考虑。边墙拉筋不能做成封闭箍筋，施工困难。344355344355344355四、施工图设计边墙配筋1、顶板外侧钢筋不宜伸入边墙作为边墙附加钢筋，边墙外侧钢筋不宜伸入底板作为底板附加钢筋，施工困难。四、施工图设计顶板加强配筋1、通风道范围顶板跨中配筋应加强：内力重分配。四、施工图设计立柱设计1、中立柱箍筋按构造和抗震要求加密。2、立柱与板相交部位柱混凝土先浇注。四、施工图设计楼梯、扶梯设计1、楼扶梯孔边梁设置不能影响楼扶梯净空。2、楼扶梯柱设置不能影响公共区使用功能。四、施工图设计站台板设计1、站台板下支撑，除风道设混凝土或砖墙外，一律采用设梁、柱支撑。四、施工图设计站台板设计1、站台板下支撑，除风道设混凝土或砖墙外，一律采用设梁、柱支撑。四、施工图设计轨顶风道设计1、注意轨顶风道结构找坡，板厚度渐变。四、施工图设计预埋件设计1、扶梯吊环设计：构造要求、受力检算。2、扶梯吊环不能设置在两根近距离梁之间，吊环方向与扶梯运行方向一致。四、施工图设计纵梁及施工分段设计1、顶纵梁尽量不要上翻或部分上翻；底纵梁尽量不要下翻。（多与相关专业沟通）。2、车站主体结构一般不宜设置后浇带（有明确要求除外），设计文件中一般不宜交代跳段施工。四、施工图设计防水设计1、不是全部施工缝都要预埋注浆管（带注浆管的施工缝设置在车站顶板、站厅侧墙施工缝，车站与区间、通道、风道接口位置，及容易漏水部位）。2、防水设计图原则上有结构设计人员设计。设计参数及指标要求：按通用图四、施工图设计杂散电流防护设计1、测量端子和连接端子设置高出轨面300mm。四、施工图设计杂散电流防护设计1、设有牵引变电所的车站需要设排流端子。五、工作体会业主、设计咨询、承包商、施工监理、质监和安监1、与业主关系：甲方—乙方2、业主工作重点：a、进度b、安全c、质量3、尊重和理解，坚持设计立场。五、工作体会业主、设计咨询、承包商、施工监理、质监和安监1、与设计咨询关系：设计咨询代政府审查。2、充分尊重设计咨询：a、态度认真b、严肃对待咨询意见c、沟通3、坚决杜绝不诚实的咨询意见处理和回复。五、工作体会业主、设计咨询、承包商、施工监理、质监和安监1、与承包商关系：同为乙方，合作伙伴（联合体）。2、承包商关注：a、经济性b、进度c、安全3、理解承包商：a、工程的可操作性（工程实施者），b、多去现场多向承包商学习，c、倾听承包商要求和建议，d、在安全前提下，尽量给予关注，满足其正常要求。五、工作体会业主、设计咨询、承包商、施工监理、质监和安监1、与施工监理关系：合作伙伴。2、监理工作重点：a、对业主负责b、工程安全和进度3、尊重施工监理，及时沟通、各司其职。4、合理处理监理不合理要求（安全、质量）。五、工作体会业主、设计咨询、承包商、施工监理、质监和安监1、与质监和安监关系：政府监督部门。2、尊重，按设计相关规范规定处理。五、工作体会1、认真看图。2、多去工地、工程经验积累。3、认真的态度和时效性。五、工作体会1、多与相关专业沟通，尽量多学习相关专业知识。2、多参加会议，特别是审查会和技术方案讨论会。敢于发言和汇报（一般汇报和投标汇报）（有利于培养逻辑思维、心理承受能力和表达能力）。3、多做项目（各种项目，特别是未曾做过的项目）。4、设计文件质量（满足正常要求，杜绝前后矛盾）。5、借鉴和处理。谢谢大家！二、初步设计地铁车站人防设计1、地铁车站一般作为战时人员庇护所；分重要车站和次要车站，设计要求不同。2、人防荷载按相关规范和技术要求取用；覆土大于等于3米车站，人防工况不是控制工况。1、烈度和震级不是同一个概念，烈度是指地震波传播到不同地方，对那个地方的影响或破坏程度，而震级则是地震释放出的能量大小。烈度不仅和震级有关还和震源的位置相关，其反映的是地震在本地的激烈程度。2、地铁结构的抗震设计基本是参照GBJ111—87《铁路工程抗震设计规范》中有关隧道部分的条文和GB50011—2001《建筑抗震设计规范》,采用地震系数法进行的。地震系数法用于地下结构抗震计算时具有明显的缺陷,比如按照地震系数法,作用在地下结构的水平惯性力随埋深的增加而增加,这与实际情况明显不符。