12 地下车站与地下区间结构
Ⅰ 地下车站结构
12.1 一般规定
12.1.1 本标准适用于放坡开挖或板式、桩墙式围护体系,以及现浇钢筋混凝土内部结构的地下车站。
12.1.2 车站结构型式选择应根据车站功能、工程地质、水文地质、使用条件、荷载特性、施工工艺、盾构施工筹划等要求,并按规划、环境条件、地面交通组织,本着结构安全耐久、技术先进、经济合理的宗旨选择。
12.1.3 结构设计应以“结构为功能服务”的理念,按理论计算与工程实践类比相结合的原则,运用和引进地下工程施工的新技术、新工艺、新材料。
12.1.4 车站结构的净空尺寸必须符合轨道交通建筑限界要求,并应满足使用及施工工艺要求,同时应计入施工误差、结构变形和位移等因素。
12.1.5 车站结构设计,采用以概率理论为基础的极限状态设计法,应分别按施工阶段和正常使用阶段进行强度、刚度、稳定性计算和耐久性设计,并进行裂缝宽度的验算。车站结构应具有足够的纵向刚度,确保长期运营条件下结构纵向不出现危及安全运行的差异沉降。
12.1.6 地下车站的主体结构工程和使用期间不可更换的结构构件,应根据使用环境类别,按设计使用年限为100年的要求进行耐久性设计。使用期间可以更换且不影响运营的次要结构构件,可按设计使用年限50年的要求进行耐久性设计。临时结构宜根据其使用性质和结构特点确定其使用年限。
12.1.7 车站主体结构采用极限状态法进行承载能力计算时,结构构件的重要性系数γ0的取值应符合下列规定:
1 地下结构设计使用年限为100年的构件,在按荷载效应的基本组合进行使用阶段的承载能力计算时,取γ0=1.1;施工阶段的承载能力计算时,取γ0=1.0;按荷载效应的偶然组合进行承载能力计算时,取γ0=1.0。
2 作为临时构件设计的结构,在按荷载效应的基本组合进行承载能力计算时,取γ0=0.9。
12.1.8 处于一般环境中的地下结构,按荷载准永久组合并计及长期作用影响时,构件的最大计算裂缝宽度允许值不大于0.3mm。处于干湿交替环境的结构或当地下水对钢筋有腐蚀作用时,迎土面结构的最大计算裂缝宽度允许值不大于0.2mm。当设计采用的最大裂缝宽度的计算式中保护层的实际厚度超过30mm时,可将保护层厚度的计算值取为30mm。
12.1.9 根据车站所处的工程位置及周围环境的条件和要求,分段确定车站基坑变形控制保护等级。
12.1.10 城市轨道交通工程的抗震设防烈度应根据《中国地震动参数区划图》(GB 18306)和政府主管部门批准的地震安全性评价结果确定,地下车站主体结构设防分类为重点设防类(乙类)。
12.1.11 地下车站应具有战时防护功能且做好平时转换功能,并设置相应的防护措施。
12.1.12 地下车站应根据《地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》(CJJ 49),采取防止杂散电流腐蚀的措施。钢结构及钢连接件应进行防锈处理。
12.1.13 地下结构中承重构件的耐火等级为一级,其他构件应满足相应的室内建筑防火规范要求。
12.2 施工方法的选择
12.2.1 地下结构的施工方法应结合地质和水文地质、环境条件、埋深、安全、交通导改条件、投资和工期等因素,进行技术经济比较后确定。
12.2.2 车站结构施工方法的选择应遵循下列原则:
1 优先选择明挖法施工。
2 当受环境或其他因素制约时,如车站通过交通繁忙、路面狭窄,且不允许长时间封闭交通的地段时,宜铺设临时路面,采用盖挖顺作法施工;环境保护要求较高时,可选择盖挖逆作法施工。
3 当出入口通道结构需通过交通繁忙的道路或因技术经济原因,不宜采用明、盖挖法施工的地段可采用矩形顶管、管幕等方法施工。
12.3 结构选型
12.3.1 车站结构根据安全、经济的施工方法选定合理的结构型式,一般车站为长条形地下多层多跨框架结构,纵向为连续多跨梁板结构。
12.3.2 车站两端的端头井,施工阶段作为区间隧道施工的盾构工作井,使用阶段是车站设备用房的一部分。端头井内净尺寸及内部梁柱布置除满足建筑布置要求外,尚应满足盾构施工要求。
12.3.3 换乘车站的换乘节点应按空间结构设计,并应符合下列规定:
1 两条线路车站同步建设时,两个车站应同步设计、同期实施;
2 两条线路车站分期建设时,换乘段应与先建车站同步实施,同步实施范围应结合环境及施工等因素综合考虑,一般宜按后建车站连接段1/4~1/3跨长考虑。
12.3.4 车站围护结构有地下连续墙、钻孔灌注桩、钻孔咬合桩及型钢水泥土搅拌墙(SMW)等型式。围护结构选型应结合地层条件和建设环境条件,本着安全可靠、经济合理的原则进行多方案比选,车站开挖深度较深时宜采用地下连续墙结构。
12.3.5 车站侧墙应根据地质条件、周围环境保护要求、施工条件、造价等综合比较选定,考虑到增强车站整体刚度,提高耐久性,宜采用双墙结构。双墙结构可根据环境等因素选用叠合墙、复合墙或分离式等结构型式。
12.4 荷载
12.4.1 荷载分类应符合下列规定:
作用在车站结构上的荷载可按表12.4.1分类。
表12.4.1 车站结构荷载分类
注:①设计中要求考虑的其他荷载,可根据其性质分别列入上述3类荷载中;
②表中所列荷载本节未加说明者,可按国家有关规范或根据实际情况确定;
③施工荷载包括设备运输及吊装荷载、施工机具及人群荷载、相邻地下工程施工的影响。
12.4.2 荷载组合应符合下列规定:
车站结构应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载,按承载能力极限状态和正常使用阶段极限状态分别进行荷载(效应)组合,并按整体或单个构件可能出现的最不利组合进行计算,同时考虑施工和使用过程中结构及荷载的变化情况分阶段计算。
1 承载能力极限状态
1)基本组合的荷载分项系数
永久荷载分项系数:当其效应对结构不利时,对可变荷载效应控制的组合,应取1.2;对永久荷载效应控制的组合,应取1.35(施工阶段临时结构设计,可取1.25)。当其效应对结构有利时,不应大于1.0。
可变荷载分项系数:一般情况下,应取1.4。
2)考虑地震与人防荷载组合的荷载分项系数
人防荷载分项系数:1.0;
地震作用分项系数:1.3;
永久荷载分项系数:一般情况下应取1.2,当其效应对结构有利时,不应大于1.0;
可变荷载分项系数:参与组合时取1.4。
2 正常使用极限状态
应根据不同的设计要求,采用荷载的标准组合、频遇组合或准永久组合,荷载的代表值均不乘分项系数,仅根据不同组合考虑可变荷载的频遇值系数和准永久值系数。
12.4.3 荷载计算应符合下列规定:
1 竖向压力应按计算截面以上全部土柱重量计算。
2 水平压力可按朗金公式计算,c和φ可取直剪固快峰值平均值,水压力可按静水压力计算,并应根据设防水位以及施工阶段和使用阶段可能发生的地下水位最不利情况计算。对于黏性土地层,在施工阶段可用水土合算;对于砂性土,可用水土分算。使用阶段均应按水土分算计算。计算中还应计及地面荷载(按地面车辆荷载和周围建筑物基础的实际情况取值),以及施工机械等引起的附加水平侧压力。
3 列车荷载应根据所采用的车辆轴重、排列和制动力计算,并用通过的重型设备车辆进行验算。当列车荷载直接作用在楼板时,考虑动力作用,并按允许应力法进行计算,其计算及构造应满足《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(TB 10002.3)的相关要求。
4 站台、站厅、楼梯、车站管理人员用房等部位的人群荷载按4 kPa的活荷载标准值计,当管理用房有集中荷载时按实际荷载计。
5 设备区的计算荷载一般可按标准值8 kPa进行设计,重型设备尚需依据设备的实际重量、动力影响、安装运输途径等确定其荷载大小与范围。对于自动扶梯等需要吊装的设备,结构计算时还应考虑其吊点的荷载值。
6 当车站所处地层有地下水时,按地层中地下水的最高水位计算浮力。
7 结构设计时应考虑下列施工荷载之一或可能发生的组合:
1)设备运输及吊装荷载。
2)施工机具荷载。
3)地面超载一般按20 kPa考虑,临时车道盖板荷载应根据相应的地面道路等级或施工车辆荷载考虑;端头井区域盾构施工阶段地面堆载按30 kPa考虑;轨排井区域地面堆载应根据轨排施工要求确定。
4)邻近基坑开挖影响,注浆引起的附加荷载等。
5)端头井应根据盾构隧道施工要求(盾构千斤顶推力及设备重量)考虑。
8 在道路下方的浅埋地下车站,应按地面车辆荷载验算其受力;地面车辆荷载的数值及排列按《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60)确定。
9 混凝土收缩影响,外露的超静定结构或覆土厚度小于1m时,应考虑混凝土收缩的影响。混凝土收缩的影响可假定用降低温度的方法来计算。对于整体浇注的混凝土结构,相当于降低温度20℃;对于整体浇注的钢筋混凝土结构,相当于降低温度15℃;对于分段浇注的混凝土或钢筋混凝土结构,相当于降低温度10℃。
10 地震作用:一般车站可采用反应位移法或反应加速度法计算,结构体系复杂、体形不规则以及结构断面变化较大时,宜采用时程分析法计算结构的地震反应。
12.5 工程材料
12.5.1 地下车站的工程材料应根据结构类型、受力条件、使用要求和所处环境等选用,并考虑耐久性、可靠性和经济性。主要受力结构可采用钢筋混凝土结构,必要时也可采用钢管混凝土结构、钢骨混凝土结构、型钢混凝土组合结构和金属结构。
12.5.2 混凝土的原材料和配比、最低强度等级、最大水胶比和单方混凝土的胶凝材料最小用量等,应符合相关材料标准及耐久性要求,满足抗裂、抗渗、抗冻和抗侵蚀的需要。一般环境条件下的混凝土设计强度等级不应低于下列要求:
1 内部结构:C35;
2 柱:C40;
3 作为永久结构的地下连续墙和钻孔灌注桩:C35。
12.5.3 普通钢筋混凝土中的钢筋应按下列规定选用:
1 纵向受力钢筋宜采用HRB400和HRB500钢筋,也可采用HPB300和RRB400钢筋;
2 梁、柱纵向受力钢筋应采用HRB400和HRB500钢筋;
3 箍筋宜采用HRB400和HPB300钢筋。
12.6 基坑工程设计
12.6.1 车站基坑工程应按周围不同环境条件及表12.6.1分段划分基坑保护等级,相邻段的保护等级差不得大于一级。
表12.6.1 基坑保护等级标准
注:①表中控制要求是基坑施工按《上海地铁基坑工程施工规程》(SZ—08)的施工参数要求进行开挖施工条件下的标准;
②H为基坑开挖深度,Ks为抗隆起安全系数(根据最下面一道支撑点为圆心的圆弧滑动计算公式计算);计算时,c和φ值取直剪固快峰值平均值;
③车站主体基坑一般不低于二级控制。
12.6.2 板式支护基坑坑底地基土稳定性验算包括:
1 整体稳定性验算;
2 按墙底地基承载力模式验算坑底抗隆起稳定性;
3 按圆弧滑动模式验算绕最下道内支撑点的抗隆起稳定性;
4 绕最下道支撑的抗倾覆稳定性验算;
5 抗渗流或抗管涌稳定性验算;
6 抗承压水稳定性验算。
12.6.3 围护墙入土深度的确定应确保基坑稳定和支护体系的安全,并满足抗隆起、抗渗流、抗倾覆等稳定性验算的要求。
12.6.4 开挖阶段围护结构计算时,宜按施工工艺要求确定相应的计算工况,应考虑基坑开挖过程中土方开挖分段、加撑及施加预压力、各工序的时限等因素确定计算参数,必须计入墙体的先期位移及支撑的变形。
12.6.5 围护结构开挖面以上按弹性支撑板或梁,以下按弹性地基板或梁计算。无围囹支撑体系中,宜按空间受力板计算,有经验时可按竖向梁设计,横向按经验配筋。
12.6.6 地层抗力可根据结构型式、地层特性及加固方法、施工方法、施工参数及其在各施工工况、荷载作用下的变形等因素确定,抗力系数(即基床系数)根据地质报告并参照基坑变形实测经验取值。
12.6.7 现浇钢筋混凝土地下连续墙的设计应符合下列规定:
1 地下连续墙单元槽段宽度根据结构特点、结构平面形状、深度、工程地质和水文地质条件、施工条件和施工环境等因素计算,并参考类似工程的实际经验确定,必要时进行现场成槽试验。当场地地质条件和水文条件较差、周围环境保护要求较高、近槽侧地面荷载较大时,可采取地基加固、降水、高导墙、加大泥浆比重或减小槽段宽度等措施。
2 地下墙配筋由内力包络图按规范进行配筋计算,主筋及连接筋应按幅宽计算值全额配足。
3 地下连续墙墙段之间接头构造应满足传力和防水要求。
4 当地下连续墙与主体结构连接时,预埋在墙内的受力钢筋、钢筋连接器或连接板锚筋等,均应满足受力和防水要求,其锚固长度应符合构造规定。钢筋连接器的性能应符合《钢筋机械连接技术规程》(JGJ 107)的有关规定。
5 地下连续墙的墙面倾斜度和平整度,应根据建筑物的使用要求、工程地质和水文地质条件及挖槽机械等因素确定。墙面倾斜度不宜大于1/300,局部突出不宜大于100mm,且墙体不得侵入隧道净空。
12.6.8 支撑设计应符合下列规定:
1 支撑布置应满足基坑施工要求。一般车站长条形基坑中,支撑宜采用钢(混凝土)支撑形式,第一道支撑应采用混凝土支撑。在端头井部分可采用封闭形斜支撑结构,当端头井深度大于20m时,斜支撑安装后,可采用混凝土连系围囹或焊接型钢固定。
2 随着内部结构的回筑,可按设计要求逐层拆除支撑,在满足结构受力和墙、楼板立模支撑条件下,宜先拆支撑后浇内衬;当必须后拆支撑时,应采取措施防止后补孔混凝土的渗漏水;也可采用特殊支撑接头或换撑措施。
3 在支撑承载力设计值的计算中,应考虑制作误差、拼装误差、支撑点安装偏差等产生的偏心力矩和施工偶然撞击的影响,并验算细长杆件的稳定性,防止失稳,必要时宜设置中间立柱。支撑两端必须与围护墙撑紧,并施加预压力。
12.6.9 地基加固宜符合下列规定:
1 基坑环境保护要求较高、地质环境条件较差时,可采用地基加固。加固方式应综合考虑地质条件、加固深度、实施条件和环境保护要求等选取,一般可采用高压旋喷加固、水泥土搅拌桩等,宜优先选用三轴搅拌桩加固。当坑底位于⑤1层时,一般无须采用加固。
2 一般车站长条形基坑中,坑底加固宜采用抽条形式。
12.6.10 降水设计应符合下列规定:
1 降潜水:疏干井一般布置于坑内,每150~250m2设置一口;
2 降承压水:当坑底有含承压水土层③1, ⑤3, ⑤5, ⑥1a, ⑥4, ⑧层等,降水设计应综合考虑基坑开挖深度、水文地质条件、围护设计和环境保护要求,选择适宜的降水方案,采取合适的计算方法进行分析,要求“按需抽水”,尽量减小对周围环境的影响。
12.7 标准段结构设计
12.7.1 结构设计计算应遵循下列原则:
1 车站结构设计应根据施工和使用过程中在结构上可能出现的荷载,按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载(效应)组合,并应取各自最不利的效应组合进行设计。当计入地震作用或其他偶然荷载时,不需验算结构的裂缝宽度。当围护结构兼作上部建筑物基础时,尚应进行垂直承载能力、地基变形和稳定性计算。
2 对长条形钢筋混凝土框架结构的车站,可沿车站纵向取单位长度按底板支挡在弹性地基上的平面框架分析,计算时宜考虑柱和楼板的压缩影响。逆作法施工时,应考虑立柱施工误差造成的偏心影响和立柱与外侧围护墙的沉降差等。
3 下列情况时,车站主体结构宜按空间分析:
1)车站上部局部建有建筑物或构筑物时;
2)沿车站纵向土层有显著差异时;
3)覆土厚度沿车站纵向有较大变化时;
4)结构型式有较大变化处;
5)空间受力作用明显处。
4 结构进行抗浮验算时,应按最不利情况验算。在不考虑侧墙与土体摩阻力时,抗浮安全系数不小于1.05,考虑地下墙摩阻力或抗拔桩时不小于1.15。
5 双层侧墙结构中,当围护结构与内衬墙的结合面经凿毛清洗等处理后,其允许剪应力大于计算剪应力时,可按叠合墙计算。允许剪应力可取0.7MPa。
6 复合墙结构中,使用阶段按照侧向水压力由内衬墙承担、土压力由围护结构和内衬墙共同承担并确定计算模式。
7 逆作法施工时,中间竖向立柱桩作为永久结构柱的情况下,桩基的承载能力可根据计算或现场原位静力试验结果按变形要求控制。
8 施工阶段底板下方应设置泄水孔,以减小未成型、未覆土结构底板下的水压力。
9 保证列车运行安全,车站不应设沉降缝。
12.7.2 结构内力宜按下列方法计算:
1 包络与叠加法:适用于明挖法施工的车站,按施工顺序分工况加荷,逐次求得最不利内力组合。
1)开挖阶段:围护墙各工况内力按支撑道数独立计算,求得每个工况的内力,而后包络。
2)叠合式回筑阶段:在逐层回筑内部结构的底板、侧墙、中板及顶板时,结构体系在逐步改变,因此回筑阶段的结构内力宜随不同的结构体系分步加荷、分步计算后叠加求得。
3)复合式回筑阶段:回筑完成后,侧墙为双层复合墙,承受全部水土压力(内衬墙承受全部水压力,复合墙承受土压力)。
4)分离式回筑阶段:回筑完成后,按内侧主体结构承受全部水土压力计算。
2 增量法:适用于逆作法施工或其他特殊条件下施工的车站。在施工过程中,结构体系和荷载随着开挖、支撑,然后浇筑顶板、中板、底板并回筑立柱及内衬墙,在不断地发生变化;先计算由于荷载增量引起的内力,再与前面各工况荷载增量引起的内力叠加。
12.7.3 车站的侧墙和顶、底板一般较厚,计算中转角节点宜模拟为刚域,当假设其为一般梁元交点时,配筋计算可考虑取用杆件边缘弯矩及剪力值。在内部梁板结构中,如梁的计算配筋较多,可考虑翼缘板的作用,按“T”型梁设计,允许有30%筋配入板内。在倒吊梁结构中,板的主筋应布置在梁主筋的内排,箍筋计算时应考虑两侧由板内剪力传递来的倒吊力作用。
12.7.4 双层叠合墙侧墙结构的顶、中、底板横向主筋应与地下墙面预埋的等强度直螺纹钢筋连接器相连,内力计算时可按刚接点处理。考虑连接器的制作误差和埋设偏差等,跨中截面可增加约10%配筋。
12.7.5 双层叠合墙侧墙结构板的主筋与钢筋连接器的接出钢筋不完全对齐时,可采用搭接方式。在地下墙厚度大于800mm的双层叠合墙侧墙结构中,在地下墙导管仓处可预留主筋连接器。
12.7.6 车站纵向框架宜按下列方法计算:
1 框架计算荷载,以横向平面框架计算中柱子的最大反力作为纵向框架的均布荷载;
2 计算模式,纵向框架可根据诱导缝布置,按多跨连续框架计算;
3 纵梁截面配筋时,梁支座处的负弯矩可取柱边弯矩,梁支座处的剪力可取柱边剪力;
4 反梁斜截面受剪承载能力的计算和箍筋的配置可按《人民防空地下室设计规范》(GB 50038)的相关规定执行。
12.7.7 轨排井的尺寸和施工阶段的结构布置应满足轨排施工要求。
12.8 端头井结构设计
12.8.1 简化计算宜遵循下列原则:
端头井是三侧封墙、一侧和标准段连接形似“井”的空间结构,理论上可按空间结构计算。但围护地下墙一般采用的锁口管柔性接头,幅与幅之间不能传递拉力和弯矩,而内侧主体结构是整体结构,二者竖、横向是不同刚度的各向异性板,尚难模拟空间计算模型。一般可按开挖阶段、回筑阶段进行简化计算。
1 开挖阶段:围护地下墙同标准段。
2 回筑阶段:简化为一次加荷载计算。
1)叠合式回筑阶段:考虑围护墙的有效刚度,侧墙按一次加荷载与水平板连接成空间框架独立计算。地下墙参与内部结构共同受力,考虑地下墙接头的影响,在地下墙接头处对叠合墙单元的刚度进行弱化处理。
2)复合式回筑阶段:地下墙与内衬墙夹有防水层,而且侧墙开设有很多大孔,简化为地下墙与内衬墙共同承受全部水土压力的一次加荷载法。
12.8.2 水平板计算考虑到竖向荷载的不平衡作用(当顶板覆土较薄时更为重要),宜将顶板、中板、底板、侧墙连接成空间框架独立计算。板之间竖向以立柱连接,三层板按作用向上及向下的最不利组合荷载进行内力计算。计算模型长度,宜对端头井和标准段取一段(可取至第一条诱导缝)作为一个整体计算段。
12.8.3 端头井作为盾构调头井时,上翻底梁及中柱应后筑。
12.9 构造设计
12.9.1 地下结构钢筋的混凝土保护层厚度应符合下列要求:
1 钢筋的混凝土保护层厚度应根据结构类别、环境条件和耐久性要求确定。
2 地下结构受力钢筋的混凝土保护层厚度不得小于钢筋的公称直径。
3 在一般环境条件下,混凝土结构构件钢筋的净保护层厚度不应小于下列要求:
1)地下墙(叠合墙):外侧为70mm,内侧为50mm。
2)地下墙(复合墙):70mm。
3)顶、底板:迎土面为45mm,背土面为35mm。
4)中板:30mm。
5)站台板:25mm。
6)内衬结构(叠合墙):外侧为30mm,内侧为35mm。
7)内衬结构(复合墙或分离式结构):迎土面为45mm,背土面为35mm。
8)柱:35mm。
9)钻孔灌注桩(永久结构):70mm。
10)钻孔灌注桩(临时结构):50mm。
12.9.2 钢筋配置应按强度计算和裂缝宽度验算进行,受力钢筋的最小配筋率ρmin为0.2%,分布钢筋最小配筋率应符合下列规定:
1 地下墙每幅墙的宽度按“板元”计算或按经验配置,墙厚600~800mm,可取16@200;钢支撑中心上下各1m范围内外排为20@200。
2 板的分布筋最小配筋率
1)当诱导缝间距为24m时:
顶板:每侧为0.25%,间距不大于150mm;双层叠合侧墙的顶板与侧墙交角处,板和侧墙两侧各3m范围内均为0.3%,间距100~150mm,顶板加腋底部混凝土保护层内布置双向8@150的抗裂钢筋网片。
中板:每侧为0.2%,间距不大于200mm。
底板:每侧为0.2%,间距不大于150mm。
2)当诱导缝间距由于特殊情况加大时,则分布筋及诱导缝构造筋由计算确定。
3 双层叠合侧墙的内衬墙外侧(近地下墙)宜配12@150(双向);内衬墙的内侧面为0.2%(计算截面高度取内衬墙厚度),间距不大于150mm,不宜小于16@150,复合墙两侧均不宜小于16@150,以减小收缩裂缝。
12.9.3 地下车站主体结构中不应设置沉降缝,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,将结构的纵向沉降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。
12.9.4 双层复合侧墙的地下车站不设置诱导缝,双层叠合侧墙的地下车站主体结构沿纵向宜设置诱导缝。诱导缝间距一般为24m,如遇楼板开大孔、侧墙上有通道口、风道口等处不能设置时,缝距可适当放大,其中宜加设施工缝。在气温较高时,两诱导缝中间也宜加设施工缝,并适当增加纵向分布筋数量。
12.9.5 车站附属结构应优先考虑设置抗沉桩,以减少与主体结构之间的不均匀沉降。当附属与主体结构型式变化较大时,在车站结构与出入口通道、风道等附属结构的接合部可设置变形缝,并应采取确保变形缝两边的结构不产生影响正常使用的差异沉降的措施。
12.9.6 诱导缝的钢筋应符合下列规定:
1 诱导缝设在柱中心时,顶纵梁、中纵梁也分断于此,顶板、中板、内衬侧墙结构的纵向钢筋全断,缝中心部位另设中段套塑料管的构造钢筋。
2 当缝设在1/3~1/4跨度处时,顶板在纵梁两侧各1m范围内钢筋全通,并且在该区域内应附加与原板钢筋直径、间距相同的钢筋(纵向长度为6m,缝两侧各3m);顶板其余部分、中板及侧墙的纵向钢筋通过总数的1/3,以此减弱接缝处的结构强度;梁的纵向钢筋全通。
3 底板、底梁的纵向钢筋均全通并设置榫槽,以防止底板产生竖向沉降差。
12.9.7 诱导缝接触面应按下列规定处理:
1 当缝设在1/3~1/4跨度时,缝的新老混凝土接触面除纵梁的接触面按施工缝处理外,其他接触面均不凿毛。
2 当缝设于柱中心时,柱内竖向钢筋遇止水带截断时,其外侧应补加钢筋,新、老混凝土接触面均不凿毛。
12.9.8 诱导缝间应设置埋入式及外防水止水带。
12.9.9 顶板诱导缝下侧面,宜加设疏、排水槽;当缝设在柱中心时,全跨均应设疏、排水槽,并应在纵梁中留设水槽。
12.9.10 地下车站站台轨道区上排热结构风道应设变形缝。车站主体结构设诱导缝时,结构风道遇诱导缝按变形缝处理;当结构风道开风口断面遇车站主体结构诱导缝时,结构风道不按缝处理,但需在该组风口末端约1.5m处补设一道变形缝。
12.10 抗震设计
12.10.1 地下结构抗震设计应符合下列规定:
1 地下结构的抗震设防类别应为重点设防类(乙类),地下结构设计应达到下列抗震设防目标:
1)当遭受低于本工程抗震设防烈度的多遇地震影响时,地下结构不损坏,对周围环境及轨道交通的正常运营无影响;
2)当遭受相当于本工程抗震设防烈度的地震影响时,地下结构不损坏或仅需对非重要结构部位进行一般修理,对周围环境影响轻微,不影响轨道交通的正常运营;
3)当遭受高于本工程抗震设防烈度的罕遇地震(高于设防烈度1度)影响时,地下结构主要结构支撑体系不发生严重破坏且便于修复,无重大人员伤亡,对周围环境不产生严重影响,修复后的轨道交通应能正常运营。
2 结构的抗震等级应根据地下结构的特性、使用条件和重要程度确定。地下结构与地面建构筑物合建时,其抗震等级尚不应低于上部建筑的抗震等级。
12.10.2 位于设防烈度6度及以上地区的地下结构,应根据设防要求、场地条件、结构类型和埋深等因素选用能反映其地震工作性状的计算分析方法,并应采取提高结构和接头处的整体抗震能力的构造措施。除应进行抗震设防等级条件下的结构抗震分析外,地下主体结构尚应进行罕遇地震工况下的结构抗震验算。
12.10.3 地下结构应考虑下列地震作用:
1 地震时随地层变形而发生的结构整体变形;
2 地震时的土压力,包括地震时水平方向和铅垂方向的土体压力;
3 地下结构本身和地层的惯性力;
4 地层液化的影响。
12.10.4 地下结构可采用下列抗震分析方法:
1 地下结构的地震反应宜采用反应位移法或反应加速度计算,结构体系复杂、体形不规则以及结构断面变化较大时,宜采用时程分析法计算结构的地震反应;
2 地下结构与地面建、构筑物合建时,宜根据地面建、构筑物的抗震分析要求进行整体计算;
3 采用反应位移法计算地震作用时,应首先分析地层在地震作用下在隧道不同深度产生的位移,调整地层的动抗力系数、计算地下结构自身的惯性力,将力直接作用于结构并分析结构的反应;
4 采用反应加速度法计算地震作用时,可按现行国家标准《城市轨道交通结构抗震设计规范》(GB 50909)的有关规定执行。
12.10.5 地下结构的抗震体系和抗震构造应符合下列规定:
1 地下结构的规则性宜符合下列要求:
1)地下结构宜具有合理的刚度和承载力分布;
2)地下结构下层的竖向承载结构刚度不宜低于上层;
3)地下结构及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称、平顺,并应具有良好的整体性;
4)在结构断面变化较大的部位,宜设置能有效防止或减少不同刚度的结构间形成具有牵制作用的防震缝或变形缝。缝的宽度应符合防震缝的要求。
2 地下结构各构件之间的连接,应符合下列要求:
1)构件节点的破坏,不应先于其连接的构件;
2)预埋件的锚固破坏,不应先于连接件;
3)装配式结构构件的连接,应能保证结构的整体性。
12.10.6 钢筋接头和锚固除应遵守《混凝土结构设计规范》(GB 50010)及《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204)的有关规定外,尚应符合下列要求:
1 纵向受拉钢筋的抗震锚固长度laE=ζaela(ζae为抗震锚固长度修正系数,la为非抗震设计时受拉钢筋的锚固长度),纵向受拉钢筋的抗震搭接长度l lE=ζl aE(ζ为搭接长度修正系数)。当受拉钢筋的直径大于28mm及受压钢筋的直径大于32mm时不宜采用绑扎搭接接头。
2 箍筋宜采用焊接封闭箍筋、连续螺旋箍筋或连续螺旋复合箍筋。当采用非焊接封闭箍筋时,末端应做135°弯钩,弯钩的平直部分不应小于箍筋直径的10倍。
12.10.7 框架结构构造措施应符合下列规定:
1 柱轴压比应满足《混凝土结构设计规范》(GB 50010)的规定。
2 柱的纵向钢筋配置应符合下列要求:
1)宜对称配置,柱的总配筋率不应大于5%;
2)截面尺寸大于400mm的柱,纵向钢筋间距不宜大于200mm;
3)柱全部纵向钢筋的最小总配筋率不应小于0.8%,且每一侧的配筋百分率不应小于0.2%。
12.10.8 柱箍筋加密范围、间距和直径应符合下列规定:
1 柱上下两端箍筋加密范围取柱截面长边尺寸(圆柱直径)、柱净高的1/6和500mm三者的最大值。箍筋最大间距为8dk(dk为箍筋直径)和100mm中取小值,直径大于8。
2 剪跨比λ≤2的柱、柱净高与柱截面高度之比小于4(包括因嵌砌填充墙等形成的短柱)的箍筋加密范围取全高,箍筋间距不应大于100mm。
3 柱箍筋肢距不宜大于250mm和20dk中的较大值,且每隔一根纵向钢筋宜在两个方向上有箍筋约束;当采用拉筋组合箍时,拉筋宜同时钩住纵向钢筋和封闭箍。
12.11 监控与监测
12.11.1 车站基坑施工中,必须按设计要求加强监测和监控,及时掌握基坑围护墙和坑底变形情况、周围地面建构筑物和管线的沉降及变形资料,以此反馈到设计和施工中,确保结构安全和符合环境保护要求。
12.11.2 监测项目及要求应按各车站环境保护等级而定,一般应包含下列监测项目:
1 车站基坑每一开挖段(约25m)应有一组墙体变形的监测点,每两个开挖段应有1组支撑轴力监测点。
2 墙顶水平位移和墙顶沉降,应沿基坑周边约每25m布置1组测点。
3 坑底隆起回弹测量断面不应少于2组,宜布置于基坑中部,每个测量断面应有2个测点。每个开挖段有不少于1个支撑立柱回弹监测点,埋置深度为坑深的2倍。
4 基坑周围地表沉降,每开挖一段宜设1个测量断面,每个测量断面在垂直基坑方向2倍坑深范围内宜布设4~6个沉降测点,每个开挖段土坡的坡顶上应设2个位移监测点。
5 地下水位观测孔沿基坑长边布设,每侧不应少于2个孔,当环境要求高时,适当加密。
6 地下管线的沉降和位移观测宜布置直接测点。
7 车站附近的地面建筑应设沉降观测点。
8 车站建成后应长期进行沉降和变形监测。在车站与区间隧道的接口处及车站主体两个断面应设置监测点,在结构、地质或荷载变化较大处,宜增设观测点。