1、 长沙地铁 4号线劳动东路站基坑工程设计长沙地铁 4 号线劳动东路站基坑工程设计摘要本论文对长沙地铁 4 号线劳动东路站地铁基坑进行了设计，劳动东路站是长沙地铁4 号线和 5 号线的换乘站。本设计进行了地铁车站结构的选型、基坑开挖方案选型、基坑支护方案选型，地连墙设计计算、基坑的降水方案的设计、基坑监测方案设计以及施工组织与工程概预算。地铁基坑开挖方案为明挖顺筑法，基坑采用地下连续墙支护结构，采用管井井点的降水施工方案，本设计在施工的全过程中进行监控量测，以保证施工的质量与安全。关键词：地铁基坑；地下连续墙；明挖顺筑法；管井；监测；概算全套图纸加 153893706长沙地铁 4号线劳动东路站基
2、坑工程设计THE DESIGN OF EAST LAODONG ROAD STATION EXCAVATION ENGINEERING OF CHANGSHA METRO LINE 4ABSTRACTEast Laodong Road Station, the transfer station of Changsha Metro Line 4 and line 5, is designed in this thesis. The station type , excavation method and support system are compared and then determine
3、d. Diaphragm wall, dewatering method , monitoring program, construction organization plan and budgetary estimate are also designed. Cut and Cover Method is used as the excavation method, and diaphragm wall is the retaining structure of the metro excavation with pipe well points as its dewatering met
4、hod. Monitoring is conducted during the whole process of the construction to ensure the quality and safety.Key words: Metro excavation; Diaphragm wall; Cut and Cover Method; Pipe well points; Monitoring; Budgetary estimate长沙地铁 4号线劳动东路站基坑工程设计目录1 绪论 11.1 工程概 述 11.1.1 建设规模 .11.1.2 线路走向 .21.2 设计依据 31.3
5、工程地质 31.3.1 地形地貌 .31.3.2 地层岩性 .31.3.3 岩层性质 .41.4 水文地质 92 地铁车站建筑设计 .102.1 地铁车站结构选型 .102.1.1 站台形式 102.1.2 车站形式 102.2 地铁车站结构尺寸设计 .102.2.1 站台长度设计 112.2.2 站台宽度设计 122.2.3 站台高度设计 133 地铁基坑施工方案设计 .153.1 多种施工方案优缺点 .153.2 施工方案的选择 .164 地铁基坑支护方案比选 .164.1 地下连续墙 .164.2 双排桩 .174.3 SMW 工法桩 184.4 基坑支护体系确定 .204.5 基坑支撑
6、设计 .204.5.1 基坑支撑体系设计 21长沙地铁 4号线劳动东路站基坑工程设计4.5.2 支撑结构确定与位置布置 234.5.3 支撑立柱 234.5.4 围檩 245 基坑支护设计 .255.1 墙底地基承载力验算 .255.1.1 基坑设计计算参数 255.1.2 基坑截面处土层的平均物理指标 255.2 基坑稳定性的验算 .285.2.1 基坑底部土的抗隆起稳定性验算 284.2.2 基坑抗倾覆稳定性验算 305.2.3 基坑抗渗流稳定性验算 335.2.4 围护结构地基承载力验算 345.2.5 整体圆弧滑动稳定 性验算 355.3 地下连续墙的静力计算 .365.3.1 山肩邦
7、男法 365.3.2 结构内力计算 375.4 地下连续墙配筋计算 .465.4.1 地下连续墙标准段配筋设计 465.4.2 地下连续墙端头井段配筋设计 485.4.3 连续墙箍筋的配置 485.5 基坑钢支撑强度和稳定性验算 .485.5.1 标准段强度验算 485.5.2 标准段平面整体稳定性验算 505.5.3 端头井强度验算 505.5.4 端头井平面整体稳定性验算 516 基坑降排水设计 .536.1 基坑降水作用和降水方案 .536.2 方案选定与设计 .556.2.1 基坑降水方法的选定 556.2.2 管井井点降水设计计算 55长沙地铁 4号线劳动东路站基坑工程设计6.3 管
8、井井点构造 .586.4 管井井点的施工 .596.4.1 管井井点工艺流程 596.4.2 管井井点技术要求 596.4.3 管井井点施工注意事项 596.4.4 管井井点质量要求 606.4.5 管井井点安全要求 606.4.6 环境保护措施 606.5 基坑排水方案设计 .607 基坑监测方案设计 .627.1 基坑监测目的 .627.2 基坑监测原则 .627.3 基坑监测方案 .637.4 基坑监测步骤 .637.5 基坑监测对象 .637.6 基坑监测项目 .647.6.1 基坑监测项目选择 647.6.2 地铁基坑仪器监测项目 677.7 基坑监测频率及报警 .677.7.1 基
9、坑监测频率 676.7.2 基坑监测报警 688 施工组织设计 .718.1 明挖顺筑法施工 .718.2 地下连续墙施工 .718.2.1 地下连续墙施工顺序 718.2.2 泥浆工艺 738.2.3 地连墙成槽施工 738.2.4 地连墙钢筋笼施工 758.2.5 地连墙质量控制标准 768.3 施工质量安全 76长沙地铁 4号线劳动东路站基坑工程设计8.3.1 质量保证措施 768.3.2 防水工程质量保证措施 778.3.3 钢筋工程质量保证措施 788.4 安全保证措施 .788.4.1 安全防护 788.4.2 机械安全 799 工程概算 .819.1 土石方计算 .819.2 混
10、凝土用量 .819.3 钢筋用量 .819.4 工程概 预算 .82参考文献 .83致谢 .84长沙地铁 4号线劳动东路站基坑工程设计第 1 页 共 84 页1 绪论1.1 工程概述1.1.1建设规模长沙地铁 4 号线起自普瑞大道站，止于桂花大道站，线路全长约 33.6km，路线呈西北东南走向的倾斜 L 形，共设车站 24 个、车辆基地 1 座、停车场1 座。长沙地铁 4 号线串联了望城区、主城区、黄榔组团西部，从西北向东南衔接了滨水新城起步区月亮岛片区、滨水新城、溁湾镇商业中心、河西大学城、南湖新城、侯家塘及东塘商业圈南部、高铁新城及长沙火车南站。劳动东路站的位置示意图如下图所示：图 1.1
11、 地铁 4 号线劳动东路站位置图劳动东路站位于劳动东路与万家丽路十字路口东侧下方，车站沿劳动东路东西向敷设，其南边紧挨华菱新地标并且临近中城丽景香山，北边有长沙铜铝材厂宿舍，西北方向靠近圭塘河社区公园，东北方临近美林、华雅生态园景园。长沙地铁 4号线劳动东路站基坑工程设计第 2 页 共 84 页车站四周有居民区以及长沙银行，也与加油站、景江雅苑等临近，该处居住的市民多、车流量繁忙，所以劳动东路站的建成可以缓解交通的拥挤及方便周围的居民出行。劳动东路的周边建筑与所处道路位置情况如下；图 1.2 劳动东路站周围环境图1.1.2 线路走向长沙地铁 4 号线路起于普瑞大道站，然后沿银杉路南行，过北二环
12、后下穿北津城遗址进入潇湘路向南，之后线路接入银杉路南行，在观沙岭路南侧设滨江新城站 （与长株潭城际换乘） 。之后线路穿过岳麓大道立交，进入银盘南路南行，在桐梓坡路路口北侧设桐梓坡路站（与 6 号线换乘） 。出站后线路沿银盘南路继续往南，下穿正在实施 的营盘路隧道、龙王港、望月湖小区后线路接入溁湾镇站（与 2 号线换乘） 。出站后线路沿麓山南路穿过岳麓山大学城，在阜埠河路口北侧设阜埠河路站（与 3 号线换乘） 。之后线路下穿南湖路隧道的匝道及湘江后沿南湖路西行,之后转向黄土岭路继续往东，在芙蓉路路口东侧设置黄土岭站（与 1 号线换乘） ，之后线路沿着赤黄路往东，在韶山路口西北侧地块设置砂子塘站（
13、与 7 号线换乘） ，接着线路沿赤黄路、劳动路东行，在树木岭路口东侧设树木岭站（与长株潭城际换乘） ，出站后线路继续沿着劳动东路往东，下穿土塘河后，在万家丽路路口东侧设置劳动东路站（与 5 号线换乘） ，线路继长沙地铁 4号线劳动东路站基坑工程设计第 3 页 共 84 页续沿劳动路东行，在体育公园北侧设置体育公园站（与 2 号线换乘） ，之后线路沿着劳动东路继续往东，再转向南沿着黎托路往南，然后转向东沿着杜花路往东，设长沙火车南站（与 2 号线换乘） 。过浏阳河向东，设光达站（与 2 号线换乘） 。之后转向南，于桂花大道路口设桂花大道站（与 11 号线换乘） ，为本次工程终点。该期工程全部采用
14、地下敷设方式。四号线一期工程的线路走线以及每一站的线路换乘如下图所示；图 1.3 地铁四号线线路走向图图 1.3 地铁 4 号线线路走向图1.2 设计依据（1） 地下铁道设计规范（GB 50157-92） （2）地铁设计规范（GB 50157-2003）（3）基坑工程设计规程（DB J08-61-97）（4）地铁限界标准（CJJ 96-2003）（6）建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002）长沙地铁 4号线劳动东路站基坑工程设计第 4 页 共 84 页（7）建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）（8）建筑基坑支护技术规程（JGJ 120-99）（9）混凝土结构设计规范（GB
15、50010-2002）（10）钢结构设计规范（GB 50017-2003）（11）城市轨道交通技术规范（GB 50490-2009）（12）地下铁道工程施工及验收规范(GB 50299-1999)1.3 工程地质1.3.1地形地貌长沙市位于新华夏第二沉降带之长平断陷盆地西南部，燕山运动造就了地貌骨架之雏型。尔后在第四系以来的新构造运动影响下，湘江侵蚀、堆积作用，塑造了河床、阶地及其两侧不同成因类型的丘陵地貌景观。长沙市地处湘江下游、滨临洞庭。市西区为丘陵地貌，东部主要为河流阶地，地势展现西南高、东北低的特点，最高点岳麓山，海拔 293.5m，最低点为湘江、浏阳河、捞刀河畔，海拔约 30m。地貌
16、单元为典型的河流侵蚀地貌，由河床、江心洲、漫滩及阶地组成。劳动东路站位于湘江侵蚀冲阶地，覆盖层主要由第四系中更新统新开铺组地层组成，均为网纹状粉质粘土、砂砾石层组成，具明显的二元结构。下伏基岩主要为白垩系神皇山组（K s）泥质粉砂岩、砾岩，陆源碎屑结构，中厚层状构造，泥质胶结为主，局部钙质胶结。场地断裂、褶皱不发育，岩层主要为较缓的单斜构造，岩层层面较稳定、产状较平缓。1.3.2地层岩性根据据长沙地区区域地质资料，侯家塘以北（里程 YAK19+08220+385）属湘江级侵蚀冲积阶地，第四系覆盖层以白沙井组（Q b）为主，下伏基岩为白垩系神皇山组（K s）泥质粉砂岩类，其中在人民路至城南路段白
17、垩系神皇山组（K s）泥质粉砂岩类与下伏泥盆系棋子桥（D 2Q）灰岩呈不整合接触关系；侯家塘以南、南二环以北（里程 YAK20+38524+095，含南湖路站）属湘江级侵蚀冲积阶地，第四系覆盖层以新开铺组（Q x）为主，下伏基岩为白垩系神皇山组（K s）泥质粉砂岩类；南二环以南地段（里程YAK24+09525+137）属湘江级侵蚀冲积阶地，第四系覆盖层以洞井铺长沙地铁 4号线劳动东路站基坑工程设计第 5 页 共 84 页组（Q d）为主，下伏基岩为第三系枣市组（E z）砾岩。受施家冲-新开铺磊石塘断裂（F106）影响，第四系卵石层被断层错开近 30m，断裂带第四系地层厚度50m，断层以北白垩系
18、地层全部被第四系地层覆盖；断层以南碎屑岩被抬升出露地表且被剥蚀。1.3.3岩层性质劳动东路处的实际场地可分为 4 个岩土层，各岩土层；描述如下：（1）人工填土层 （ ）4mlQ主要为第四系全新统人工填筑的杂填土：局部为素填土，主要由粘性土或砂土混碎石、砼块等建构筑物垃圾等，褐黄及褐红等杂色，硬质物含量介于3050% ，地表表部多分布有 0.200.80m 厚的砼，实测标贯击数 48 击，平均 5.3 击。场地均有分布，其分布厚度与地貌特征、沿线建筑物分布有关，层厚 0.904.30m，平均 2.48m。（2）中更新统冲积层（ ）2alQ本土层为场地第四系主要覆盖层，属湘江级阶地的冲积地层，具体
19、分布地层描述如下：粉质粘土：褐红夹灰白色，硬塑状态，含约 10%的细砂，切面稍有光滑，具网纹状结构，摇震无反应，具中等干强度及中等韧性，实测标贯击数 929击，平均 17.3 击。场地均有分布，层厚 0.705.80m ，平均 3.21m，顶面埋藏深度 0.904.30m，相当于标高 63.4568.91m。卵石：灰白色，褐黄色，饱和、中密状态，石英质、砂岩质，亚圆形，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25cm，最大粒径大于 15cm。修正后动探击数 11.9019.0 击，平均 15.4 击。场地均有分布，层厚 1.4011.90m，平均 6.41m，顶面埋
20、藏深度8.2018.20m，相当于标高 60.9264.35m。（3）第四系残积层（ ）elQ粉质粘土：紫红、褐红色，系泥质粉砂岩或粉砂质泥岩风化残积而成，呈硬塑、局部坚硬状态，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。实测标贯击数 1227 击，平均 19.40 击。场地均有分布，层厚长沙地铁 4号线劳动东路站基坑工程设计第 6 页 共 84 页0.502.90m，平均 1.63m，顶面埋藏深度 9.3020.10m，相当于标高51.9159.96m。（4）基岩根据钻探揭露，拟建车站场地下伏基岩主要为白垩系神皇山组（K s）泥质粉砂岩、砾岩，陆源碎屑结构，中厚层状构造，泥质
21、胶结为主，局部钙质胶结，勘察范围内发育的岩层主要为全风化、强风化和中风化三带，现分述如下：全风化泥质粉砂岩（K s）：褐红色，岩性主要为泥质粉砂岩，泥质胶结，已风化成土状，岩石组织结构已基本破坏，但尚可辨认，岩芯呈坚硬土状，遇水易软化崩解，实测标贯击数 4234 击，平均 37.5 击。该层在场地分布较广泛 ，共 23 个钻孔遇见，层厚 0.804.00m，平均 1.78m，顶面埋藏深度11.4020.25m，相当于标高 51.3758.44m。强风化泥质粉砂岩（K s）：紫红色，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，
22、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 5472 击，平均 64.7 击，修正后动探击数 10.7015.0 击，平均 13.3 击。岩体破碎，属极软岩，岩体基本质量等级为类。该层在在场地均有分布，层厚 0.806.15m，平均 2.41m，顶面埋藏深度 12.9026.40m，相当于标高45.9456.46m。中风化泥质粉砂岩（K s）：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，岩芯上偶见溶蚀小孔，岩芯较完整，多呈柱状，偶呈块状，锤击声较脆，
23、RQD=6590%，属极软软岩，岩体基本质量等级为类，遇水易软化。该层在场地内钻孔均有揭露，揭露厚度 3.806.90m，顶面埋藏深度17.3036.70m，相当于标高 39.6154.93m。中风化砾岩（K s）：紫红色，粗砾结构，中厚层状构造，泥钙质胶结，砾石成分主要为硅质或灰质，粒径 2.0cm4.0cm，岩石组织结构部分破坏，矿物成分基本未变化，节理裂隙发育，多泥质物充填，岩芯较完整，多呈柱状，锤击声较脆，RQD=65 85% ，属软岩，岩体基本质量等级为类，遇水易软化、长沙地铁 4号线劳动东路站基坑工程设计第 7 页 共 84 页崩解。该层在场地内零星分布，共 4 个钻孔遇见，揭露厚
24、度 1.406.90m ，顶面埋藏深度 23.5028.70m，相当于标高 41.6149.80m。根据各岩土层的性质以及所拥有的资料，将场地的相关数据资料与地层信息汇集成下表；表 1-1 地层信息时代成因平均层厚（m ）层底深度（m ）层底标高（m ）土层名称地质描述4lQ2.5 2.5 68.86杂填土黄褐、灰褐、红褐色，主要由粘性土混 25%左右的卵石、建筑碎块等组成，稍湿湿，多呈松散稍密状态，密实度不均匀，表层的0.60m 厚为混凝土地面3.5 6.0 65.36粉质粘土褐红、褐黄色，在底部含 1030%褐灰色粉细砂，呈硬塑状态，上部呈坚硬状态，具网纹状结构，自上而下其强度逐渐降低，切
25、面稍有光滑，震荡无反应，具有等干强度及中等任性2alQ6.5 12.5 58.86 卵石灰白色、褐黄色、饱和、中密状态，局部密实，石英质，亚圆形，母岩为石英砂岩等，不均匀含砂、砾石及粘性土约 1030%，分选性较差，级配良好，卵石粒径为 25cm，最大可达 12cm1.7142 57.16粉质粘土紫红、褐红色，系统质粉砂岩原地风化残积而成，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Ks2.0 16.2 55.16全风化泥褐红色、暗紫红色，泥质胶结，成岩矿物显著风化，岩石组织结构已经大部分破坏，但长沙地铁 4号线劳动东路站基坑工程设计第 8 页 共 84 页质粉砂岩原
26、岩结构清晰，岩芯多呈土状，岩块用手可折断，遇水易软化，合金钻进速度快2.5 18.7 52.96强风化泥质粉砂岩褐红色、暗紫红色，泥质胶结，成岩矿物显著风化，岩石组织结构已经大部分破坏，但原岩结构清晰，岩石风化节理裂隙很发育，岩芯多呈夹碎块状，岩块用手可折断，遇水易软化，合金钻进速度一般续表 1-1Ks 8.0 26.7 44.96中风化泥质粉砂岩褐红色、紫红色，局部夹有灰绿色粉砂岩，粉细粒结构，中厚层状结构，泥质胶结，碎屑成分主要为石英质粉细砂，演示组织结构部分破坏，少部分矿物风化变质，节理裂隙发育且密闭，多为钙质或泥质物填充，裂隙面见褐色铁锰质侵染，岩芯上偶见溶蚀小孔，岩芯较完整，多呈柱状
27、，偶呈块状，锤击声较脆，遇水易软化，RQD=6590，属于极软软岩，岩体基本质量等级为类表 1-2 各岩层参数值表天然快剪天然密度平均厚度层底埋深凝聚力内摩擦角锚固体极限摩阻力标准值承载力特征值 h t C skqakf岩土名称时代成因g/cm3 m m kPa P杂填土 4mlQ1.92 2.5 2.5 12 10 12 120粉质粘土 Q2al 2.00 3.5 6.0 38 16 65 240长沙地铁 4号线劳动东路站基坑工程设计第 9 页 共 84 页卵石 Q2al 2.15 6.5 12.5 4 40 180 450粉质粘土 Q3l 2.00 1.7 14.2 37 14 65 20
28、0全风化泥质粉砂岩K 2.06 2.0 16.2 42 20 70 260强风化泥质粉砂岩K 2.07 2.5 18.7 45 26 150 500续表 1-2中风化泥质粉砂岩K 2.34 8.0 26.7 100 33.5 280 10001.4 水文地质长沙市地处湘中丘陵与洞庭湖泛滥平原的过渡地带，湘江水系对长沙市区水域起控制作用，本车站位于城市中心地段，无地表水系穿越。勘察线路走向与湘江流向近于垂直，距湘江河岸约 6km 左右。地表水对地铁施工影响较小， 本场地松散孔隙水类型含水层顶面埋深介于地表下3.354.81 米，主要为湘江冲积阶地的第四系中更新统砂卵石含水层组成，多具二元结构，上
29、部多为网纹红白土相隔，地下水具弱承压性，水量较丰富，常年水位变化幅度 24 米，为地下水径流区，主要接受大气降水及地表水补给，流向近西，向湘江排泄，水质类型以 HCO3-、Cl 型为主，水中普遍含 Na+离子较高；场地基岩岩性为白垩系泥质粉砂岩类岩层，岩层平缓，构造基本不发育，除浅部因受风化作用而形成风化裂隙，含不稳定的基岩裂隙水外，可视为相对隔水层。根据所给勘探资料，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 4.157.82m，相当标高为 61.0064.43m；潜水稳定水位埋深 3.354.81m，相当标高为 61.6665.82m；基岩裂隙水稳定水位埋深为18.86
30、24.20m，相当标高 45.6549.00m。长沙地铁 4号线劳动东路站基坑工程设计第 10 页 共 84 页2 地铁车站建筑设计2.1 地铁车站结构选型2.1.1 站台形式地铁车站站台形式各有差异，根据地铁站台与线路之间的位置关系，站台的类型有侧式站台、岛式和岛侧混合式站台。表 2-1 站台优缺点对比表站台形式 侧式站台 岛式站台站台使用站台面积利用率低、不可调剂客流，乘客不易上错车站台面积利用率高，可调剂客流站内管理站厅分设时、管理分散，联系不便管理集中、联系方便中途折返 乘客中途改变乘车方向不方便 方便乘客中途改变乘车方向改建难易 改建扩建、延长车站容易 改建扩建、延长车站困难，技术复
31、杂设计难以、时间 容易、短 困难、长站内空间 站厅分设时，空间分散 站厅、站台空间宽阔完整造价费用 较低 较高长沙地铁 4号线劳动东路站基坑工程设计第 11 页 共 84 页一般来说，侧式站台是把站台的位置布置在上下行车线的两侧，并且根据实际工程条件等有平行相对式、平行错开式、上下重叠式与上下错开式几种形式。 由于侧式站台位于线路两侧，所以它的优点是分别使用各自站台，上下间的乘客可以避免相互之间的干扰。但是在站台面积的利用率、客流量的调剂以及站台与站台间的联系方面较差。相对来说岛式站台的上下行车线共用一个站台，可以充分利用站台面积、有效地分配和调节客流量、车站管理集中、站台空间宽阔，对有需要的
32、乘客来说可以方便中途改乘。在本次设计的劳动东路站是地铁 4 号线与 5 号线的交汇站，周边环境繁杂，道路交通较繁忙。依据实际需要、考虑乘客的换乘要求所以选用灵活性更强的岛式站台。在该车站不考虑混合式车站是由于混合式车站多用于比较复杂的车站，以及大型的换乘站这种形式站台施工技术等方面要求更高。综合考虑合理性、经济性以及在满足施工安全等要求的前提下本次设计中选用的是岛式站台。2.1.2 车站形式车站总体的布置需要根据线路特征以及运营要求、地上和地下周边的环境，区间采用的施工方法等各种条件才能够确定。地铁车站的结构类型有矩形箱式、圆形或者椭圆形隧道式。在根据实际的周边环境，保证最大化的经济效益与安全
33、性的条件下，长沙的地铁车站施工一般采用矩形箱式。圆形或者椭圆形车站采用盾构法施工方法，该方法对周边环境的影响小，但是技术要求高以及需要特定的掘进设备。综合考虑施工难易程度，经济性，安全性与技术的要求，本次设计中采用矩形箱式的结构类型。2.2 地铁车站结构尺寸设计2.2.1 站台长度设计站台的长度分站台总长度与有效长度。其中的站台总长度根据有效长度定，有效长度为站台计算长度和站台层房间布置位置及站台进入房间的位置确定。长沙地铁 4号线劳动东路站基坑工程设计第 12 页 共 84 页站台的有效长度是由列车编组的计算长度决定，本次设计中采用 B 型车，编组采用 6 节车辆，根据地铁设计规范 （GB
34、50157-2013） ，查表知车体计算长度为 ，宽度 ，高度为 。考虑到停车时的误差以及司机对信号是19m2.83.8m的时间差，根据规范要求可取误差预留长度 12 米。站台有效长度 Lsnv（2-1 ）式中： 站台有效长度（ ） ；Lm单辆车体计算长度（ ） ，取 ；s 19列车车厢数，取 6 节；n列车停站误差距离（ ） ，取 。vm2站台有效长度 。在站台实际长度基础上考虑两端的设备19L用房、自动扶梯、端头井以及施工要求等，车辆两端分别预留 ，取最后的32m施工长度为 。802.2.2 站台宽度设计本设计中采用岛式站台，而岛式站台宽度设计的重要因素有自动扶梯的宽度、上下楼梯的宽度和站
35、台上横向立柱的宽度确定。站台的设计宽度主要是由远期预测超高峰小时客流量的大小、列车组数、结构的横断面形式、车站战台的形式、站房的布置、楼梯与自动扶梯的位置等综合考虑确定，站台宽度可以按经验法和最大客流量二种方法算，不管用何种方法算，其车站站台宽度值均不得小于下表规定的最小宽度。表 2-2 车站站台最小宽度车站站台形式 站台最小宽度（ ）m岛式站台 8.0多跨岛式车站的侧站台 2.0无柱侧式车站的侧站台 3.5柱外站台 2.0有柱侧式车站的侧站台柱内站台 3.0长沙地铁 4号线劳动东路站基坑工程设计第 13 页 共 84 页侧式站台宽度 ： 10.8MWBL（2-2 ）式中：侧站台宽度（ ） ；
36、1Bm超高峰小时每列车上车人数；根据相关资料取 820 人次；M人流密度 ，按 计算；W20.357/ 人 20.4/m人站台有效长度（ ） ，根据已算数据此处为 。Lm16所以， ，侧式站台取 ，符合规范要求。182.4=+8=.6B2.5岛式站台宽度： 21+BCDE（2-3 ）式中： 测试站台宽度（ ） ；1Bm岛式站台宽度（ ） ；2柱宽（ ） ，柱宽取 ，按双柱三跨岛式进行计算总宽 ；C0.450.452=.9m楼梯、自动扶梯宽，进站客流下行步行梯宽度此处取为 ，自动扶梯D2 个，每个自动扶梯宽取为 ，共 ；1m4自动扶梯留洞宽度之和，取为 。E0.所以， 21=+2913BCDEm
37、岛式站台宽度为 ，双柱三跨结构形式。车辆为 型车，根据地铁设3B计规范 （GB 50157-2013） ， 型车辆宽度为 ，根据规范要求检修道可取B2.8为 ，本次设计中取为 。1.4m 1.4所以车站宽度为 ，考虑预留安全宽度以及施工要求3+28=.m等，最终施工宽度取 。62.2.3 站台高度设计 长沙地铁 4号线劳动东路站基坑工程设计第 14 页 共 84 页地铁车站的站台高度是指线路行进轨顶面至站台地面的高度,与车型有关。本设计中采用站台与车厢地板面等高的高站台，本站站台高度取为 。1m根据设计的要求：站厅层净高需大于等于 ；在本次的设计中取 ； 4m4.2站台层净高大于等于站台面到顶
38、部净高（ ）加上站台面到下部底13板面净高（ ） ；在本次的设计中站台层净高为 。1.08+5=.626.m站台层加站厅层为 ，考虑到顶层覆土深度 ，顶层墙壁厚度 ，结1合实际施工过程中的需要，确定最终施工基坑深度为 。1综合上述，车站主体尺寸汇集如下表 2-3 所示：表 2-3 车站主体结构尺寸岛式站台宽度 13m岛式站台站台层净高 6.4岛式站台站厅层净高 2岛式站台有效长度 1车站施工总长度 80m车站总宽度 2.4车站施工总宽度 6车站施工总高度 1长沙地铁 4号线劳动东路站基坑工程设计第 15 页 共 84 页3 地铁基坑施工方案设计3.1 多种施工方案优缺点地铁车站施工方法的选择与
39、城市地面交通及周边环境状况、地质条件、车站的埋置深度、工程造价与进度的要求等各种因素有关。不同的施工方案有不同特点与适应条件。（1）坡率法施工顺序：利用岩土自然稳定边坡坡率、边开挖边护坡、直至最终基坑，再从下至上回筑各层结构，施作外防水层，回填覆土，恢复路面。优点：施工比较简单、技术相对来说较成熟、工程的进度快、根据实际情况的需要可以分段同时作业，所以所需要的成本低，同时对地质的要求不高。缺点：开挖工程量相对较大，施工对城市地面交通和居民的正常生活有一定的影响。在车站影响范围内的地下管线需要拆迁，施工的工程场地要求大。适用范围：适用于场地开阔、基坑周围具有放坡施工的条件，且地质较好，长沙地铁
40、4号线劳动东路站基坑工程设计第 16 页 共 84 页无软弱地层，地下水位埋置较深，无地下管线或较少。在有条件的地方应优先选用坡率法施工，节省工程投资。（2）明挖顺作法施工顺序：围护结构施工完成后，边开挖边架设临时支撑，直至最终基坑，再从下至上回筑各层梁、板、柱结构，施作外防水及回填覆土，恢复路面。适用范围：可采用不同的围护结构，进行基坑支护，适用于任何地质条件，但要有足够的施工场地和可靠的交通组织方案作保证。明挖顺作法是城市地下铁道车站施工的常用施工方法，在地铁车站施工方法选取时应首先考虑。（3）盖挖顺作法施工顺序：围护结构施工完成后，施作临时钢梁及路面盖板覆盖路面，并恢复交通，在其临时路面
41、下，由上至下进行基坑开挖及支撑架设，直至最终基坑面，再由下至上顺序施作各层梁、板、柱结构，最后施作外防水、拆除临时路面及覆土恢复原路面交通。适用范围：适用于车站位于交通繁忙，路面狭窄地段，为确保交通畅通，宜采用盖挖顺作法施工。临时路面的铺设可利用夜间等交通量较小的时间，尽快的恢复交通。（4）盖挖逆作法施工顺序：围护结构及中间支承桩施工完成后，边开挖边施作各层结构板，顶板施工完成后，回填覆土，恢复路面交通，由上至下开挖一层作一层结构板，直到最终基坑及底板施作。适用范围：适用于车站位于繁忙的交通地段，而该路面不允许长时间封闭交通时，或围护结构的水平变形控制要求较高的地段；或者对于宽度较大的基坑，难
42、以采用锚杆或钢支撑的情况下使用。3.2 施工方案的选择根据已有的工程地质资料可以知道，车站所处地段有杂填土、卵石层，含有较丰富的地下水，以及地理位置属于交通繁忙段，所以不考虑坡率法。综合考虑车站基坑规模、所处位置为劳动东路与万家丽中路交界处的东方偏下、未位于道路中间，最终考虑车站宜采用明挖顺筑法施工。长沙地铁 4号线劳动东路站基坑工程设计第 17 页 共 84 页4 地铁基坑支护方案比选基坑的支护结构可以由周边环境、基坑开挖深度、工程地质条件、水文地质条件、施工作业方法、施工的季节、工程的安全性和经济性综合考虑。4.1 地下连续墙地下连续墙是利用特制的成槽机械在稳定液（如膨润土泥浆）护壁的情况
43、下进行开挖，形成一定槽段长度的沟槽；再将在地面上制作好的钢筋笼放入槽段内。采用导管法进行水下混凝土浇筑，完成一个单元的墙段，各墙段之间用特定的接头方式（施工接头）相互联结，形成一道连续的地下钢筋混凝土墙，起挡土和止水的作用。地下连续墙的优点：（1） 墙体刚度大、整体性好,防渗和截水性能好。（2） 施工时振动小、噪声低，对周边的地基无扰动。（3） 不用开挖大量的土方量，降低造价，可昼夜施工，缩短工期。长沙地铁 4号线劳动东路站基坑工程设计第 18 页 共 84 页（4） 施工期间不需降水，不需挡土护坡，不需立模板与支撑，把施工护坡与永久性工程融为一体。（5） 适用于多种地质条件，可用作刚性基础代
44、替桩基础、沉井和沉箱基础。（6） 结构变形和地基土变形较小，能够紧邻已有建筑物及地下管线开挖深、大基坑，尤其在城市建(构)筑物密集的地区，为防止对邻近建筑物安全稳定的影响，地下连续墙更显示出它的优越性。地下连续墙的缺点：（1） 弃土及废泥浆的处理问题，除增加工程费用外，如处理不当，还会造成新的环境污染。（2） 一般用地下连续墙只作围护挡墙时，造价稍高，不够经济。（3） 墙面不够光滑，如为“二墙合一” ，即同时作为地下结构的外墙时，尚需加工处理或另作衬壁。4.2 双排桩双排桩由两排平行的钢筋混凝土桩以及桩之间的联系梁形成的架式结构体系，利用超静定钢架结构随支撑条件及荷载条件的变化来自动调节结构的
45、内力，解决支护问题，是一种悬臂式支挡结构。双排桩特殊的空间组合类悬臂支护结构在深基坑得到广泛应用。双排桩桩的优点：（1）整体刚度大、受力时双排桩的位移和变形小，相对单排桩来说，可以在较深的基坑中不需要设置内支撑。（2）墙身强度高, ,支护稳定性好,变形相对较小，可以用直径较小的桩代替代替直径大的桩来降低成本。（3）平面布置灵活，可以布置成方形、圆形、不规则多边形等。（4）双排桩支护结构与拉锚结构相比，所占有的场地少，对环境的要求也低，相对来说在建筑密集区、闹市区更加具有优势。（5）在相同的基坑深度下，代替桩锚围护结构具有施工过程简单，造价低，速度快优点。（5）双排桩支护结构受力性能较好、内力较
46、小、桩身直径较小，大大节省长沙地铁 4号线劳动东路站基坑工程设计第 19 页 共 84 页工程造价，同时，施工方便、工期短。双排桩桩的缺点：（1）桩间缝隙易造成水土流失,特别时在高水位软粘土质地区,需根据工程条件采取注浆、水泥搅拌桩、旋喷桩等施工措施以解决挡水问题适用于软粘土质和砂土地区,（2）在砂砾层和卵石中施工困难，应该慎用。（3）施工期间大量泥浆排放，易造成环境问题。 （4）桩与桩之间主要通过桩顶冠梁和围檩连成整体,因而相对整体性较差,当在重要地区,特殊工程及开挖深度很大的基坑中应用时需要特别慎重。4.3 SMW工法桩SMW 是 Soil Mixing Wall 的简称。SMW 工法桩是
47、利用专门的多轴搅拌机就地钻进切削土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，经充分搅拌混合后再将 H 型钢或其他型材插入搅拌桩体，形成地下连续墙体，利用该墙体直接作为挡土和止水结构。其主要特点是构造简单、止水性能好、工期短、造价低、环境污染小，特别适合城市中的基坑工程。SMW 工法桩的优点：（1）对周围环境影响小。SMW 工法桩无须开槽或钻孔，不存在槽（孔）壁坍塌现象，从而可以减少对邻近土体的扰动，降低对邻近地面、道路、建筑物、地下设施的危害。 （2）防渗性能好。由于搅拌桩采用套接孔施工，实现了相邻桩体完全无缝衔接。钻削与搅拌反复进行，使浆液与土体得以充分混合形成较为均匀的水泥土，与传统的围护形式
48、相比具有更好的截水性，水泥土渗透系数很小，一般可以达到 10 -7 10-8 / 。:cmse（3）环保节能。SMW 工法桩施工过程无需回收处理泥浆。少量水泥土浮浆可以存放至事先设置的基槽中，限制其溢流污染，待自然固结后运出场外。如果将其处后还可以用于敷设场地道路，达到降低造价，消除建筑垃圾公害的目的。型钢在地下室施工完毕后可以回收利用，避免遗留在地下形成永久障碍物，是一种绿色工法。（4）适用土层范围广。SMW 工法桩施工时采用三轴螺旋钻机，适用土层长沙地铁 4号线劳动东路站基坑工程设计第 20 页 共 84 页范围较广，包括填土、淤泥质土、黏性土、粉土、砂性土、饱和黄土等。如果采用预钻孔工艺
49、，还可以用于较硬质地层。（5）工期短，投资省。SMW 工法桩与地下连续墙、钻孔灌注桩等围护形式相比，工艺简单、成桩速度快，工期缩短近一半。造价方面，除特殊情况由于受到周边环境条件的限制，型钢在地下室施工完毕后不能拔除外，绝大多数情况内插型钢可以拔除，实现型钢的重复利用，降低工程造价。SMW 工法桩如果考虑型钢回收，当租赁期在半年以内时，围护结构本身成本约为钻孔灌注桩的 70- 80%左右，约为地下连续墙的 50-60% 左右。 SMW 工法桩的缺点：（1）目前 SMW 工法桩主要应用于沿海软土地区，并积累了一定的经验。在其他地区特别是在内地硬土地区应用较少。 （2）一直以来由于对 SMW 工法桩研究重视不够，缺乏有效的科研投入，相关规范规程和理，论著作匮乏，在一定程度上制约了其工程应用。（3）SMW 工法桩设计计算理论还有待进一步完善，特别是在搅拌桩和型
