河南大学站结构初步设计说明.

1、郑州市轨道交通1号线二期工程初步设计 河南大学站结构目 录1概述11.1 工程概况11.2 前阶段审查意见及执行情况12设计依据及标准12.1 设计依据12.2 设计采用的主要技术规范与标准13 设计范围34 设计原则及技术标准35 地质概况55.1地形地貌55.2 工程地质条件55.3地质构造85.4 水文地质条件95.5 场地不良地质及特殊性岩土评价105.5.1不良地质及特殊性岩土105.5.2特殊性岩土105.5.3地下埋藏物105.6 场地稳定性及适宜性评价105.7地层物理力学指标116 车站结构方案136.1 结构方案的选择136.1.1 围护结构方案146.1.2主体结构方案1

2、66.1.3 地下水控制方案176.2 围护结构计算186.2.1 围护结构支护参数的拟定186.2.2 围护结构计算图式及荷载186.2.3 计算结果及分析（内力与位移）196.3 主体结构计算206.3.1 主要构件尺寸的拟定206.3.2 计算模型及图式216.3.3 荷载计算及组合236.3.4 结构计算及分析（含人防组合、抗震组合）256.4 工程材料296.5 构造要求306.6 抗震设计327 结构防水设计327.1.结构防水设计原则及标准327.1.1设计原则327.1.2防水标准337.1.3主要技术要求335.1.4防水方案337.2 结构耐久性设计348 施工方法及技术措

3、施388.1 施工方法的论证及方案比选388.1.1 车站主体施工工法398.1.2 附属结构施工工法398.2 主要施工步骤398.3 指导性施工组织及进度安排408.4 地下和地面管线改移及防护措施408.5 施工场地布置及交通疏解方案418.6 与邻近工程的关系及处理方案418.7 基坑降、排水方案418.8 环境保护措施418.9 施工监控量测429 风险源及其处置措施4510 存在问题与建议45附件1：工程数量统计表46附件2：结构初步设计图纸目录6411车站结构初步设计说明1概述1.1 工程概况本站位于郑东新区明理路，沿明理路南北走向布置；本站为地下二层双跨岛式车站。该站北侧为连霍

4、高速公路，南侧为刘江西街（规划），现场地为施工工地、鱼塘及机耕道路。车站设置5个出入口及3组风亭。车站采用明挖法施工。车站南端区间拟采用盾构法施工，北端为终点。1.2 前阶段审查意见及执行情况1号线二期总体设计专家咨询会无针对本站的具体意见。2设计依据及标准2.1 设计依据1)郑州市轨道交通1号线二期总体设计专家咨询会专家意见2)地下管线普查探测报告（河南省地球物理工程勘察院）3) 郑州市轨道交通1号线02合同段河南大学站场地岩土工程勘察报告(详勘阶段2014年01月)4) 1号线工程设计总体总包部及系统单位提供的相关资料5）有关会议纪要、公文及政府部门提供的基础资料6）业主的其他要求2.2

5、设计采用的主要技术规范与标准1）城市铁道工程项目建设标准（建标104-2008）2）城市轨道交通技术规范(GB50490-2009)3）地铁设计规范（GB50157-2013）4）建筑结构荷载规范（GB5009-2012）5）建筑工程抗震设防分类标准（GB50223-2008）6）建筑抗震设计规范（GB50011-2010）7）混凝土结构设计规范（GB50010-2010）8）建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）9）建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）10）建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）11）地下工程防水技术规范（GB50108-2008）12）人民防空工程设计

6、规范（GB50225-2005）13）轨道交通工程人民防空设计规范（RFJ02-2009）14）钢结构设计规范（GB50017-2003）15）铁路隧道设计规范（TB10003-2005、 J449-2005）16）铁路工程抗震设计规范（GB50111-2006 2009版）17）铁路桥涵钢筋混凝土结构设计规范（TB10002.3-2005）18）混凝土结构耐久性设计规范（GB/T 50476-2008）19）建筑基坑工程监测技术规范（GB50497-2009）20）砌体结构设计规范(GB 50003-2011)21）地铁杂散电流腐蚀防护技术规程（TCJ49-92）22）混凝土外加剂应用技术规

7、范（GB50199-2013）23）地下铁道工程施工及验收规范（GB50299-1999（2003年版）24）混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2015）25）地下防水工程质量验收规范（GB50208-2011）26)钢筋机械连接通用技术规程（JGJ 1072010）27）城市轨道交通岩土勘察规范（GB50307-2012）28）建筑与市政降水工程技术规范（JGJ/T111-98）29） 城市轨道交通地下工程建设风险管理规范（GB50652-2011）30） 国家、河南省、郑州市的其他有关规范、标准等3 设计范围初步设计包括车站的围护结构和主体结构设计，防水设计，交通疏解设计，管

8、线迁改设计等。4 设计原则及技术标准1）车站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，并考虑沿线的工程水文地质、总体规划要求、环境条件，对技术、经济、环保和使用效果作综合比较。2）车站结构设计除满足城市规划、施工、运营、防火、防水、防杂散电流的要求外，尚应具有足够的耐久性。地铁工程设计使用年限为100年，车站结构安全等级为一级，结构重要性系数为1.1，耐火等级为一级，防水等级为一级。3）车站结构的净空尺寸除满足建筑限界和建筑设计、施工工艺及其它使用要求外，还考虑施工误差、测量误差、结构变形及后期沉降的影响。其值可根据地质条件、结构类型、施工工序等条件并参照类似工程的实测值

9、予以确定。4）深基坑工程设计应根据国家有关规范、河南省地方法规的要求，结合车站周边不同的环境条件等采取相应的技术措施。严格控制工程施工引起的地面沉降量，其允许数值应根据地铁沿线不同地段的地面建筑及地下构筑物等的实际情况确定，并因地制宜地采取措施。本车站主体基坑安全等级为一级：地面最大沉降量0.15%H，围护结构最大水平位移0.15%H（H为基坑开挖深度），且30mm；附属基坑安全等级为二级：地面最大沉降量0.3%H，围护结构最大水平位移0.4%H（H为基坑开挖深度），且50mm。5）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总体规划要求，结合周围地面既有建筑物、管线、道路交通状况

10、以及区间隧道施工方法，通过对技术、经济、环保及使用功能等方面的综合比较，合理选择施工方法和结构方案。6）结构设计应分施工阶段和使用阶段，按照承载能力极限状态及正常使用极限状态的要求，进行承载力、稳定、变形、抗浮及裂缝宽度等方面的验算。结构计算中，应考虑施工中已形成的支护结构的作用。7）钢筋混凝土及混凝土除满足强度需要外，还必须考虑抗渗和抗侵蚀的要求，本站混凝土抗渗等级为P8。8）车站结构的裂缝控制等级为三级，即结构允许出现裂缝。钢筋混凝土结构的最大裂缝宽度允许值应根据结构类型、使用要求、所处环境条件等因素确定。本车站结构的设计使用年限为100年，车站中楼板、中梁、中柱等内部构件所处的环境的为一

11、类环境，与土壤或水直接接触的顶板、底板、边墙、顶梁、底梁等外围构件所处的环境为二a类环境，结构设计时，按荷载的短期效应组合并考虑长期效应组合的影响的最大裂缝宽度允许值应符合如下规定：外围构件结构最大裂缝宽度迎水面不大于0.2mm，背水面不大于0.3mm；内部构件最大裂缝宽度不大于0.3mm。9）建立监测系统，在施工过程中，尽可能减小对车站周围环境的负面影响，并在设计中明确相应的技术措施（如地基加固、施工参数等）和施工监测内容。10）地铁结构抗震设防烈度按7度进行抗震设计，轨道交通为乙类建筑，地铁车站按照三级采取抗震构造措施。11）地下车站必须具有战时防护功能，在规定的设防部位，结构设计按6级人

12、防的抗力标准进行验算，并采取相应的防护措施。12）结构应按最不利荷载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，应采取相应的结构抗浮措施。13）结构设计应采取防止杂散电流腐蚀的措施，以防止杂散电流对结构的腐蚀。钢结构及钢连接件应进行防锈和防火处理。14）结构防水设计应根据工程地质、水文地质、地震烈度、环境条件、结构形式、施工工艺及材料来源等因素进行，并遵循“以防为主、多道设防、刚柔结合、因地制宜、综合治理”的原则，按照地下工程防水技术规范（GB50108-2008）及地铁设计规范（GB

13、50157-2013）标准进行。5 地质概况5.1地形地貌本车站地貌类型属黄河冲积平原，目前整个场地均为施工工地和鱼塘，地形平坦，地面高程介于84.12m-85.82m5.2 工程地质条件根据岩土的时代成因、地层岩性及工程特性，本场地勘探揭露60m深度范围内地层主要为人工填土及第四系上更新统（Q3）粉质黏土、粉土、粉细砂，第四系中更新统（Q2）粉质黏土、粉土等土层，现将勘察深度内的土层按其不同的成因、时代及物理力学性质差异自上而下分为12个工程地质单元层。各层土的岩性特征及埋藏条件分述如下：1杂填土（Q4ml）：城市道路上表层主要为柏油路面，厚约20cm下部主要为灰土垫层、人工堆填粉土；道路两

14、侧空地多为新近回填粉土、粉质黏土，含大量砖块、砼、灰渣等建筑垃圾，成分杂乱，结构松散。本层土力学性质不均匀。本层层底埋深1.5-7.3m，层厚1.5-7.3m，层底高程109.42-114.84m。 32粉土（Q3al）：褐黄色，稍湿，中密。含少量小粒径钙质结核，有砂感。局部夹粉砂薄层，稍湿、稍密。本层层底埋深4.0-7.8m，层厚1.0-4.3m，层底高程107.75-112.35m。33粉土（Q3al）：褐黄色，稍湿，中密。含白色钙质条纹，少量钙质结核，粒径约530mm，有砂感。局部夹粉砂薄层，稍湿、稍密中密。本层层底埋深6.5-10.5m，层厚1.5-5.9m，层底高程105.16-10

15、9.27m。41粉砂（Q3al）：褐黄色，稍湿，中密。主要矿物成分以长石、石英，含少量云母。局部夹粉土薄层，稍湿，中密。本层层底埋深8.0-10.5m，层厚1.0-5.0m，层底高程105.22-107.89m。34A粉土（Q3al）：褐黄色，稍湿，中密。含白色钙质条纹，少量钙质结核，粒径约530mm。有黏性，局部夹粉质黏土薄层，可塑。本层层底埋深8.9-12.0m，层厚0.7-2.5m，层底高程103.66-106.89m。34粉土（Q3al）：褐黄色，稍湿，中密。含白色钙质条纹，较多钙质结核，粒径约530mm，有砂感。局部夹粉砂薄层，稍湿、稍密中密。分布有不连续的钙质胶结层，近似砂岩，灰白

16、色。坚硬，岩芯呈块状或短柱状，钻进困难。本层层底埋深12.2-18.5m，层厚2.5-9.0m，层底高程97.72-103.54m。34g钙质胶结层（Q3al）：灰白色、褐黄色，坚硬，近似砂岩。岩芯呈块状或短柱状，钻进困难。本层分布不连续且无规律，多呈透镜体状分布。本层层底埋深14.0-16.0m，层厚0.5-1.0m，层底高程100.34-101.66m。22粉质黏土（Q3al）：黄褐色，可塑，切面有光泽。含较多径钙质结核，粒径约530mm，含黑色铁锰斑点。局部夹粉土薄层，稍湿，密实。本层层底埋深14.5-18.0m，层厚1.0-3.2m，层底高程97.62-101.50m。35粉土（Q3a

17、l）：黄褐色，稍湿，密实。有黏性，含较多钙质结核，粒径约540mm，局部富集。局部分布有不连续的钙质胶结层，近似砂岩，灰白色。坚硬，岩芯呈块状或短柱状，钻进困难。本层层底埋深20.3-25.3m，层厚2.8-9.2m，层底高程91.04-95.59m。35g钙质胶结层（Q3al）：灰白色、褐黄色，坚硬，近似砂岩。岩芯呈块状或短柱状，钻进困难。本层分布不连续且无规律，多呈透镜体状分布。本层层底埋深23.2-25.3m，层厚0.8-3.7m，层底高程91.09-93.46m。21粉质黏土（Q2al）：黄褐色，可塑硬塑，切面光滑。含黑色铁锰斑点，含较多径钙质结核，粒径约540mm，局部富集。局部分布

18、有不连续的钙质胶结层，近似砂岩，灰白色。坚硬，岩芯呈块状或短柱状，钻进困难。本层层底埋深33.5-38.5m，层厚10.5-16.5m，层底高程77.48-82.36m。31粉土（Q2al）：黄褐色，湿，密实。有黏性，含黑色铁锰斑点，含较多钙质结核，粒径约540mm，局部富集。局部夹粉质黏土薄层，可塑。本层层底埋深42.3-49.2m，层厚5.8-14.0m，层底高程66.23-73.51m。31g钙质胶结层（Q2al）：灰白色、褐黄色，坚硬，近似砂岩。岩芯呈块状或短柱状，钻进困难。本层分布不连续且无规律，多呈透镜体状分布。本层仅在M5JZ3-13-X25#孔有分布，层底埋深43.5m，层厚1

19、.2m，层底高程72.31m。22粉质黏土（Q2al）：黄褐色，可塑硬塑，切面光滑。含黑色铁锰斑点，含大量钙质结核，约30%50%，粒径约540mm，局部富集。局部分布有不连续的钙质胶结层，近似砂岩，灰白色。坚硬，岩芯呈块状或短柱状，钻进困难。本层层底埋深52.0-57.0m，层厚3.0-11.5m，层底高程58.72-63.75m。32粉土（Q2al）：黄褐色，湿，密实。有黏性，含黑色铁锰斑点，含较多钙质结核，粒径约540mm，局部富集。局部分布有不连续的钙质胶结层，近似砂岩，灰白色。坚硬，岩芯呈块状或短柱状，钻进困难。夹粉质黏土薄层，可塑。本层勘察深度内未揭穿，最大揭露厚度8.0m。5.3

20、地质构造本场地附近发育的断层主要有： （1）老鸦陈断层F1该断层纵贯市区中部。走向330°，倾向北东，倾角6070°，为一正断层，图2.2.2-2 区域地质构造图长35 km。北自黄河南岸，从邙山东侧沿地貌陡坎向东南延伸，经省体育馆东侧穿越01标段，与上街断层及须水断层交汇，重力异常为一北北西向重力梯度带。于邙山东侧亦发育有类似断层三角面的微地貌陡坎，以西为黄土台地，以东为黄河冲洪积平原，地貌形态各异，分界明显。于市区的南阳路北段至今还残存35m高，呈北西走向的微地貌陡坎；上更新世地层与全新世地层的分界线基本沿该断层展布。物探表明：该断裂为一东倾正断层，下部地层断距大而上部

21、地层断距小，定性为死断层。（2）上街断层F2 该断层横贯于市区北部。西自上街，经郑州市区向东延至中牟县境内，止于白沙一带。走向近东西，倾向北，倾角70°，为一正断层，长120.00km。上街断层从勘察区外北部通过，该断层错断了中更新世下部（Qp2-1）地层，没影响到中更新世地层的中上部地层，故该断层为前上更新世断层。（3）须水断层F3 该断层横贯市区中南部。西自荥阳西南的南新庄，向东经须水、郑州市区中南部至圃田。断层近东西走向，倾向北，倾角65°左右，为正断层，长39.00 km。（4）花园口断层（F3）分布于市区东北部，走向315330°倾向北东，倾角70

22、76;，为正断层，长26 km。断层北自黄河北岸，经花园口向南东延伸，于大河村、祭城分别与中牟北断层及中牟断层交汇，并错断了中牟断层（F7）。该断层为前全新世断层。5.4 水文地质条件（1）地表水场地地表水主要为鱼塘，鱼塘水深约0.51.0m。（2）地下水位埋深本区浅层含水层岩性以粉细砂、中砂为主，勘察期间地下水位埋深0.503.50m（标高80.6082.81m），年变幅0.02.0m。场地地下水抗浮设防水位百年一遇年最高水位埋深0.50m(标高83.90m)。35年施工期间预估地下水位最小埋深1.0m，标高83.40m。（3）地下水类型及动态特征在现有勘探深度内，地下水类型为孔隙潜水，含水

23、层岩性主要为细砂、中砂，富水性好。据城市轨道交通岩土工程勘察规范GB 50307-2012表10.3.5规定划分，含水层属中等强透水层。本区浅层含水层岩性以细砂、中砂为主，其次为粉砂和黏质粉土，属松散岩类孔隙潜水。补给来源主要为大气降水及侧向径流，排泄主要为人工开采。（4）水质及腐蚀性评价根据试验成果，判定地下水对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性（干湿交替环境）。5.5 场地不良地质及特殊性岩土评价5.5.1不良地质及特殊性岩土在本次勘察过程中未发现有滑坡、泥石流等灾害地质发生的迹象。在场地内及其附近未发现对工程安全有影响的诸如滑坡、崩塌、塌陷、采空区、地裂缝等不良地质

24、作用。5.5.2特殊性岩土本车站地表存在杂填土，主要成分以粉土为主，局部含砖块等垃圾。层底标高82.4784.82m，层底埋深0.72.8m，层厚0.72.8m，平均厚度1.36m。基坑开挖应放缓坡率，并加强支护，车站进出口建议用灰土进行换填处理。5.5.3地下埋藏物根据本场地勘探和调查资料，本工点无影响工程安全的如岩溶、滑坡、崩塌、采空区、地裂缝、有害气体等不良地质作用，工程场地上部地层中各种管网较少。5.6 场地稳定性及适宜性评价1）场地地震效应根据建筑抗震设计规范（GB 500112010）附录A，郑州市抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第二组，设计基本地震加速度值为0.15g。 2）场

25、地土类型及建筑场地类别确定本场地属类建筑场地；按照建筑抗震设计规范GB50011-2010规范第5.1.4条，场地特征周期值为0.55s。 3）地基土液化及软土震陷评价液化判别时考虑历年水位，地下水位均按最高水位标高83.0m考虑，依据建筑抗震设计规范（GB500112010），对20.0m深度内饱和粉土、砂土按公式（6-1）、（6-2）进行液化判别，（8-1）细砂、（16）层细砂（局部）存在液化现象，液化等级为轻微。本场地抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第二组，根据岩土工程勘察规范GB50021-2001（2009年版）规范第5.7.11条规定，本场地地基土承载力特征值均大于80kPa，土

26、层等效剪切波速大于90m/s，故本场地可不考虑软土震陷影响。4） 建筑场地抗震地段按照建筑抗震设计规范GB50011-2010根据本场地波速测试资料，本场地属中软场地土，建筑场地类别为类。由于场地表层存在液化土，建筑抗震地段划分属建筑抗震不利地段。5.7地层物理力学指标地层物理力学指标详见表5-1。 地层物理力学指标 表5-116 车站结构方案6.1 结构方案的选择施工方法的选择一般是根据车站的场地条件、地质条件、地下管线、工程地质和水文地质条件、环境保护要求、功能要求等特点，并综合考虑施工工艺、工期、工程造价、工程质量等各方面因素确定最合适的施工方法。目前国内地铁车站施工较为常用的方法有：明

27、挖法、盖挖法和暗挖法。 地铁基本施工方法的主要特点比较 表6.1-1工法明挖法盖挖法暗挖法占路时间施工全过程施工前期无（或很少）施工作业条件好较好较差施工工艺简单比较简单复杂施工安全度可靠可靠须重视工期最短较短较长拆迁量大同明挖法小环境保护不利有影响有利造价最低较低较高结构受力简单较简单复杂断面利用率高高较低地面沉降可控性强可控性强可控性差工程质量易于保证易于保证有难度从上表比较可以看出，暗挖法在三者间技术、经济性较差，仅在交通无法导改，或导改后对交通影响较大，以及地下建（构）筑物、地下管线无法改移时考虑。盖挖法又分盖挖顺作法和盖挖逆作法。由于盖挖顺作法与明挖法在施工顺序上和技术难度上差别不大

28、，前者挖土和出土工作因受覆盖板的限制，无法使用大型机具，需要采用特殊的小型、高效机具。而且盖挖顺作需使用内支撑或打锚杆，增加投资。盖挖逆作法在施工便利、工期、造价、工程质量等方面，不及明挖法，仅在中心街区、商业繁华等对环境文明要求程度较高地区选用。由于明挖法施工安全、质量可靠、技术较为简单、造价低、工期短，具有盖挖法和暗挖法无可比拟的优越性，应优先采用。本站位于龙子湖高校园区东北部的河南大学国际学院（拟建）处，该站北侧为连霍高速公路，南侧为刘江西街（规划），现场场地为施工工地、鱼塘及机耕道路，场地条件较好，因此本车站采用明挖法施工。6.1.1 围护结构方案1）围护结构类型比选郑州地区常见的车站

29、围护结构形式有放坡、土钉墙、水泥土重力式挡墙、SMW桩、钻孔桩、地下连续墙等，各种围护结构形式比较如下表： 常用支护结构适用条件 表6.1-2结构形式适用条件不宜使用条件是否适用本工程放坡基坑周边开阔，满足放坡条件；淤泥和流塑土层；地下水位高于开挖面且未经降水处理。不适用允许基坑边土体有较大水平位移；开挖面以上一定范围内无地下水或已经降水处理；可独立或与其它结构组合使用。土钉墙允许土体有较大位移；岩土条件较好；土体为富含地下水的岩土层、含水砂土层，且未经降水、止水处理的；膨胀土等特殊性土层；不适用地下水位以上为粘土、粉质粘土、粉土、砂土；基坑周边有需严格控制土体位移的建（构）筑物和地下管线。已

30、经降水或止水处理的岩土；开挖深度不宜大于12m。水泥土开挖深度不宜大于7m，允许坑边土体有较大的位移；填土、可塑流塑粘性土、粉土、粉细砂及松散的中、粗砂；周边无足够的施工场地；不适用重力式墙顶超载不大于20kPa周边建筑物、地下管线要求严格控制基坑位移变形；墙深范围内存在富含有机质淤泥。挡墙SMW桩可在粘性土、粉土、砂砾土等松较地层中应用；施工场地较大，允许基坑边土体有较大水平位移；地基承载力大于120Kpa的较硬地层不适用开挖深度>15m的深大基坑钻孔桩可适用于各种土层；周边环境对基坑土体的水平位移控制有较高要求。止水帷幕造价高,施工难度大适用地下连续墙所有止水要求严格以及各类复杂土层

31、的支护工程；任何复杂周边环境的基坑支护工程止水效果好，适应性强，造价高适用 本站基坑标准段开挖深度约为16.56m，依据本站周边环境条件、郑州市轨道交通1号线二期工程初步设计技术要求以及建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012），基坑变形控制等级定为一级。根据基坑的变形控制等级，本站可选择：钻孔灌注桩+内支撑方案或地下连续墙支护体系。地下连续墙+内支撑体系技术成熟、安全可靠，刚度大，既能挡土又能止水。适用于任何复杂的基坑工程，能很好地控制其变形，但在施工场地要求和工程造价等方面偏高。钻孔灌注桩+内支撑支护体系是一种安全可靠且适用性很强的基坑支护结构，被广泛使用于各种复杂地层和不同类型基坑工

32、程。其优点是：桩体刚度较大，控制基坑变形好、施工工艺较简单、地层适用性强，但止水帷幕施工难度大，造价较高。本站地下水位埋深约为0.503.50mm，基坑深约16.56m，结合周围环境及相关地质，从经济、安全的角度综合分析比较，本站主体基坑采用围护桩加内支撑的支护形式；出入口通道及风道等附属结构，当基坑开挖深度大于5米时，采用SMW工法桩加内支撑的支护形式；小于5米时可视周边环境情况采用放坡或土钉墙支护。6.1.2主体结构方案1）设计原则车站结构形式，必须与施工方法相匹配。车站形式要符合城市总体规划的要求，满足使用功能，创造一个便利、舒适的交通环境。车站形式的选择在满足车站交通集散与运营要求的前

33、提下，突出其交通功能，兼顾环境与舒适度的要求，尽可能地使车站的结构形式简洁实用、施工方法简便易行，从而达到简化规模、安全、经济的目的。根据车站建筑布置，结合沿线地形及地质条件综合考虑，车站采用两层两跨钢筋混凝土箱形框架结构，与围护结构组成复合式结构，在使用阶段共同受力；顶、中、底板与侧墙形成闭合框架结构，底、中、顶板设计为梁板体系。此种结构在地铁结构中广为使用，是较经济的一种结构形式。根据车站限界及使用功能要求，车站标准段框架柱距一般为纵向9.0-10m，为了有效利用车站的层内空间，降低结构高度，顶、底及中楼板均采用纵梁体系，一般不设横梁。车站主体结构方案详见车站结构纵、横剖面图。出入口通道为

34、单层单跨矩形框架，出入口敞开段为U形槽，详见出入口通道结构方案图。6.1.3 地下水控制方案为有效阻止和减少基坑侧壁及基坑底地下水流入基坑而采取的连续止水体。常见的止水帷幕有高压旋喷桩、深层搅拌桩止水帷幕，旋喷桩止水帷幕，近来出现了螺旋钻机素砼或压浆止水帷幕。本站区场地勘察期间，稳定地下潜水水位埋深介于地下水位埋深0.503.50m，年变幅2.03.0m。补给来源主要为大气降水及侧向径流，排泄主要为人工开采。据规范城市轨道交通岩土工程勘察规范（GB 50307-2012）表10.3.5规定划分，含水层主要为细、中砂层，属中等-强透水层，富水性较好。综上所述，施工期间需进行专门降水。本站主体基坑

35、采用帷幕止水、坑内管井降水的地下水处理方案，止水帷幕采用850600三轴搅拌桩，降水采用管井降水，施工期间的地下水位需降至基坑底板以下1m。6.2 围护结构计算6.2.1 围护结构支护参数的拟定围护结构作为基坑开挖及主体结构回筑期间的支挡结构，承受全部的土压力及附加活载产生的侧压力，应根据开挖工况和施工顺序逐阶段计算其内力及变形，支护体系应满足整体稳定、抗倾覆、抗隆起等要求。经计算并结合工程类比情况，基坑标准段采用钻孔灌注桩（10001400mm）加内支撑的支护形式，竖向设置三道支撑，第一道直撑段采用800×800砼支撑；第二、三道直撑段均采用609，t=16mm钢管支撑。端头井采用

36、钻孔灌注桩（10001400mm）加内支撑的支护形式，竖向设置四道支撑，第一、道斜撑段采用800×800砼支撑；第二四道斜撑段均采用609，t=16mm钢管支撑。出入口通道及风道等附属结构，当基坑开挖深度大于5米时，采用SMW工法桩加内支撑的支护形式；小于5米时可视周边环境情况采用土钉墙支护。6.2.2 围护结构计算图式及荷载围护结构受力计算模拟施工全过程，按荷载“增量法”原理进行。围护结构内力按弹性地基杆系有限元法计算分析，模拟开挖、支撑、换撑的实际施工过程，基坑外侧土压力按朗肯主动土压力计算。以渗透系数为标准，k1m/d时采用水土合算，k>1m/d时采用水土分算。开挖面以下

37、用一组弹簧模拟地层水平抗力。施工各阶段计算简图见图6-1所示。图6.2-1施工阶段计算简图围护结构计算时，其荷载主要有以下几种：（1) 结构自重：钢筋混凝土自重按25kN/m3；（2) 水土侧压力：施工阶段按朗肯主动土压力进行计算，以渗透系数为标准，k1m/d时采用水土合算，k>1m/d时采用水土分算。（3) 地面超载：按20 kN/m2考虑。6.2.3 计算结果及分析（内力与位移）经计算分析和工程类比，车站底板基本上位于16细砂土层。围护桩嵌固深度为13.5m 河南大学站基坑标准段围护结构内力包络图见图6.2-2，标准段围护桩采用10001400mm灌注桩，嵌固深度约13.5m，支撑体

38、系第一道采用800×800混凝土支撑，第二、三道采用609，t=16mm钢管支撑。围护结构计算最大水平位移17mm，抗倾覆安全系数Ks = 3.005>= 1.250, 抗隆起稳定性Ks =3.276 1.800，各项安全指标满足规范要求。图6.2-2 标准段施工阶段围护桩计算结果内力图围护结构控制内力表(标准值) 表6.2-1桩径（mm）弯矩(kN·m)剪力（kN）位移（mm）纵筋配筋率（%）12001898.81052.712.131.59根据计算分析结果，在标准段本车站围护结构，支撑采用竖向3道，第一道800x800砼支撑；第二、三道609，t=16mm是安全、

39、经济的，可以满足基坑开挖变形要求。6.3 主体结构计算6.3.1 主要构件尺寸的拟定结构尺寸根据计算结果结合工程类比拟定，车站主体主要构件的结构尺寸拟定如下表： 河南大学站标准断面主要构件尺寸表 表6.31序号构件名称尺寸（m）序号构件名称尺寸（m）1顶板0.86顶纵梁（b×h）1.2×2.02中板0.47中纵梁（b×h）1.0×1.03底板0.98底纵梁（b×h）1.2×2.24侧墙0.79柱（b×h）1.1×0.85站台板0.2车站附属工程主体结构，拟采用箱形钢筋混凝土结构承受四周的水土压力和地基反力。结构尺寸

40、拟设如下：附属位于地下一层，风亭顶、底板厚600/800mm，侧墙厚600mm；出入口顶、底板厚600mm，侧墙厚600mm。6.3.2 计算模型及图式车站明挖结构采用现浇整体式框架结构，与围护结构形成复合结构。使用阶段考虑围护结构参与车站抗浮，并与主体结构侧墙共同承受车站侧向水土压力，其中侧墙承受全部侧向静止水压力，围护结构承受全部侧向水土压力与静止水压力之间的差值。车站主体结构计算时，把围护结构带入模型计算。车站主体结构计算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。（1）计算简图计算分四种工况：工况一为施工工况，水土压力共同作用在结构上（在地下水位以上只有土压力），此水位为现状

41、潜水水位，如计算简图6.3-1所示；工况二为正常使用状态，假定迎土侧压力逐渐恢复到静止土压力状态，采用水土分算（按设防水位计算）；如计算简图6.3-2所示；工况三为人防工况，考虑人防荷载作用；如计算简图6.3-3所示工况四为人防工况，考虑人防荷载作用；如计算简图6.3-4所示最终把四种工况的内力结果配筋进行包络取值。 图6.3-1 计算简图（一）图6.3-2 计算简图（二）图6.3-3 计算简图（三）图6.3-4 计算简图（四）6.3.3 荷载计算及组合（1）荷载计算主体结构计算时，其荷载主要有以下几种：（a）永久荷载结构自重：钢筋混凝土容重=25kN/m3。覆土重：覆土容重取=20kN/m3

42、。侧向水土压力：施工阶段采用朗金主动土压力。根据相关地质资料，该部分地区地下水水位较低，在基坑开挖底部以下，故计算过程中不需考虑地下水的作用。设备荷载：设备区按8 kN/m2考虑，并考虑设备吊装及运输路径的影响。静水压力和浮力：根据相关地质资料，该部分地区地下水水位较低，在基坑开挖底部以下，故计算过程中不需考虑地下水的作用。（b）可变荷载路面活载：按q=20kN/m2取用。人群荷载：取q=4kN/m2。施工活载：考虑施工时可能情况的组合。其中车站两端为盾构吊出井，由于盾构拼装引起的临时地面超载按30kN/m2考虑。列车活载：根据车辆轴重、编组和制动力计算。混凝土收缩作用：假定降低温度10。温度

43、变化影响力：温度变化范围按826考虑。（c）偶然荷载：地震作用：车站抗震按7度设防烈度设防。人防荷载：结构按6级抗力等级的人防荷载进行结构强度验算，并做到各个部分抗力协调。（2）荷载组合：结构设计应根据结构类型与施工方法，将使用阶段可能出现的各种可变荷载、特殊荷载与永久荷载进行最不利组合，对结构进行强度、刚度及稳定计算。 永久荷载+可变荷载； 永久荷载+可变荷载+人防荷载荷载分项系数见表6.3-2： 荷载分项系数表 表6.3-2永久荷载可变荷载偶然荷载人防荷载地震荷载基本组合构件强度计算1.351.4无无准永久组合构件裂缝验算1.00.8无无人防偶然组合构件强度验算1.2无1.0无抗震偶然组合

44、构件强度验算1.20.6无1.3构件抗浮稳定性验算1.06.3.4 结构计算及分析（含人防组合、抗震组合）4) 结构计算结果及分析（内力图及表）结构计算按永久荷载、可变荷载、地震荷载、人防荷载等的各种组合进行。围护桩与边墙间按只传递压力考虑。荷载按结构最不利受力情况进行组合。计算分析表明，由于结构周边土体的约束作用，地震力、人防荷载对地下结构绝大部分构件和位置为非控制因素，仅需按抗震、人防设防要求进行构造措施处理。标准段使用阶段荷载组合见表6.3-3，设计内力表见表6.3-4，主体结构标准段设计内力图见图6.3-56.3-7。 荷载组合表 表6.3-3种类组合自重覆土水土压力水浮力可变荷载地震

45、作用人防荷载基本1.351.351.351.351.400准永久11110.8人防1.21.21.21.2001.0地震1.21.21.21.20.61.30 主体结构标准段每延米标准组合设计内力表 表6.3-4结构部位准永久组合内力值截面尺寸(mm)控制截面配筋率(%)控制截面裂缝宽度(mm)M(kN.m)N(kN)Q(kN)隧道顶板上缘-780.1-323.2510.98000.970.148下缘481.40.540.134顶板上缘-354.5275.19000.380.154下缘261.4-5940.440.104中板上缘-175.6-1298111.14001.050.176下缘88.

46、721.050.234底板上缘990.8-1191885.312000.940.105下缘-17971.080.141边墙外侧-1797-135811918002.110.174内侧681.40.720.132中柱16.0193401100×8002图6.3-5 主体结构准永久组合弯矩图（标准值，单位：kN*m）图6.3-6 主体结构准永久组合剪力图（标准值，单位：kN）图6.3-7 主体结构准永久组合轴力图（标准值，单位：kN）根据结构计算内力值，除按强度进行截面配筋计算外，还须按最大裂缝宽度控制在迎水面不大于0.2mm，背水面不大于0.3mm的要求进行验算，以确定各截面的配筋。计

47、算结果表明结构构件配筋除个别构件截面由强度控制外，其余均为裂缝宽度和挠度验算控制。本次计算结果均满足要求，其配筋率基本上控制在经济配筋率范围内，构件尺寸是合理、经济的。4） 抗浮稳定性本区浅层含水层岩性以粉细砂、中砂为主，勘察期间地下水位埋深0.503.50m（标高80.6082.81m），年变幅0.02.0m。场地地下水抗浮设防水位百年一遇年最高水位埋深0.50m(标高83.90m)。经计算仅考虑结构自重抗浮安全系数为0.98、考虑了围护结构侧摩阻力后结构抗浮安全系数为1.19>1.15,满足结构抗浮安全。6.4 工程材料1) 工程材料（1）混凝土强度等级钻孔灌注桩、冠梁、砼支撑、临时

48、立柱桩：C35； 梁、板、墙：C35；柱：C50；垫层：C20；压顶梁下砼：微膨胀混凝土C30；结构顶板、底板、侧墙、围护桩均采用防水混凝土，要求抗渗等级为P8；桩间网喷、土钉墙采用C25早强喷射混凝土。钢支撑，临时立柱，钢连梁材料为Q235钢、钢腰梁材料为Q345钢。（2）钢筋：HRB400级和HPB300级钢筋；钢板、型钢：Q235b钢。钢筋、钢板、型钢等其性能和质量指标必须符合国家现行标准的规定，并应有各项性能的质量证明书或检验报告。焊条：HPB300级、HRB400级钢筋及Q235钢的焊接采用E43-系列焊条。焊条的性能和质量应符合国家现行标准的规定。当钢筋采用机械连接时，连接件必须是

49、经国家职能部门批准合格的产品，符合有关质量标准，并经现场试验合格后方可使用。 钢筋接驳器应符合钢筋机械连接通用技术规程(JGJ 107-2010)的要求，性能等级：当接头不能错开时为 I 级，当接头错开35d时为 II 级。6.5 构造要求1）在车站主体结构中，当因结构、地基、基础或荷载发生变化，可能产生较大的差异沉降时，宜通过地基处理结构措施或设置后浇带等方法将结构的纵向曲率和沉降差控制在整体道床和地下结构的允许变形范围内。2）明挖结构不宜设沉降缝，但应根据气象条件、结构类型、结构埋深、功能要求和施工工艺等设置温度伸缩缝，其最大间距可参考混凝土结构设计规范（GB50010-2010）及工程类

50、比确定。伸缩缝的宽度一般为1020mm，变形缝位置结构钢筋的处理应满足变形缝止水带的设置要求。只有在采取必要的工程措施，如间隔跳仓施工、采用无收缩混凝土及膨胀加强带等，有效地减少砼的温度应力和收缩应力、确保避免发生有害裂缝后，可以少设或不设伸缩缝。车站或隧道分缝长度超过规范要求时，纵向分布钢筋配筋率应按温度应力配置作适当加大。车站变形缝应避免设置在有效站台长度范围内，并应避让自动扶梯、电梯、预留孔洞等特殊部位。根据郑州市轨道交通1号线与2号线的设计及施工经验，在采取了以上相关措施后，纵向长度200米以内的地下车站可不设温度伸缩缝。车站与区间结构（盾构法除外）之间、明挖结构与暗挖结构之间、车站主

51、体与较窄的附属结构之间，一般均应设置变形缝。3）施工缝应根据施工组织安排、施工分段等情况而定。施工缝的位置应留在结构受剪力较小且便于施工的部位，注意照顾结构内部的设施（如电梯井和出入口等）的完整性。其间距宜参照类似工程的经验确定，施工缝应设置中置式止水带或采取其他有效防水措施。横向施工缝的间距不宜大于16m。4）后浇带宜设置在跨度的1/3处，且整环设置，带宽2.0m左右，此范围内的结构钢筋全部贯通设置。后浇带应在两侧结构混凝土浇注后1个月左右，采用高于两侧结构混凝土强度一级的混凝土浇注，并添加适量的微膨胀剂。采用补偿收缩混凝土的主体结构可采用膨胀加强带部分或全部取代后浇带。5）在车站主体结构与

52、区间隧道、出入口通道、风道等结构的结合部位，以及明挖结构与暗挖结构之间应设置变形缝。变形缝的位置应根据围护结构形式、施工方法、施工顺序等综合确定。6）结构顶、底板及边墙应设置双侧不小于0.4%的纵向分布钢筋，当采用级钢筋时单侧配筋率不低于0.3%。分布钢筋间距不宜大于200mm。当受拉钢筋的混凝土保护层厚度大于或等于40mm时，分布钢筋宜配置在受力筋的外侧。7）框架结构横向主筋间距不应小于100mm，也不宜大于150mm。8）车站内后砌的内部承重墙和隔墙等应与主体结构有可靠的连接，轻质隔墙、装饰构造、设备支架等应与主体结构固定。9）设备吊车梁等结构，应在主体结构施工时留出预埋构件，并根据计算和

53、构造要求在相应部位设置抗剪、抗弯筋。10）钻孔灌注桩等水下浇筑的构筑物，钢筋笼应采用焊接（对直径25mm及以上的钢筋，宜采用机械接头），其构造应有利于入槽准确固定和就位。单元槽段或桩的钢筋笼应尽量装配成一个整体，必须分节时，接头位置应尽量选在受力较小处，并相互错开，保证受力钢筋接头在同一断面不大于50%。施工时注意上、下段钢筋对位准确，保证钢筋笼顺直。钢筋笼吊放前，必须对槽底泥浆沉淀物进行置换和清除，其底部沉渣厚度不大于100mm。6.6 抗震设计地铁结构抗震设防烈度按7度进行抗震设计，轨道交通为乙类建筑，地铁车站按照三级采取抗震构造措施，并提高一级采取抗震构造措施。7 结构防水设计7.1.结构防水设计原则及标准7.1.1设计原则1）地下结构防水应遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”的原则进行设计。2）防水设计应根据不同的结构型式、水文地质条件、施工方法、施工环境、气候条件等，采取相适应的防水措施。3）确立钢筋混凝土结构自防水体系，即以结构自防水为根本，施工缝（包括后浇带）、变形缝、穿墙管、桩头等细部构造的防水为重点，并在结构迎水面设置柔性全包防水层加强防水。4）选用的柔性防水层材料种类不宜过多，并应具有环保性能；经济、实用；施工简便、对土建工法的适应性较好；适应当地的天气、环境条件；成品保护简单等优势。5）优先选用不易产生窜水的防水材料和防水系统