1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

1.1 选题意义

随着城市化进程的加快，城市人口的急速膨胀和现代化生活节奏加快，人们出行次数增多以及汽车的普及，相应的城市交通量大大增加，由于道路资源的低效率分配利用以及市区道路的结构性缺陷等原因，城市中道路的相对不足和机动车辆的飞速增加带来了交通阻塞、车速下降、事故频繁等一系列问题，使得城市交通问题日益突出。解决城市的交通速度问题，不能仅仅把希望寄托在无休止的增加道路上，而轨道交通正是解决长期交通堵塞的较好方案。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

2.1 工程概况

1、呈贡南站为昆明市轨道交通首期工程的第29个车站，位于彩云南路与新规划的天兴南街的交叉口，沿彩云南路路中布置。

站址地处呈贡新区，地势沿车站纵、横向变化不大，起终点高差约0.50-1.00m，横向高差约0.50-1.00m。场地内主要为交通道路及荒地。

彩云南路道路为昆明主城通往呈贡新区的主干道路，红线宽为80m，中央设置近10m宽的绿化带；天兴南街为东西向城市道路，道路红线宽度48m，为规划路，尚未形成。

2、车站有效站台中心里程右IDK38 024.000，车站右线起点分界里程右IDK37 896.300,车站左线起点分界里程右IDK37 896.300，车站终点分界里程右IDK39 38 088.800。结构外包全长192.50m，标准段外包宽度为19.70m。车站主体为地下两层，采用单柱双跨(局部双柱三跨)的钢筋混凝土箱形结构。

3、本站设有4个出入口(1个出入口与风道合建)，2个风道；出入口及风道均为地下一层结构。

4、北端头盾构井为呈贡站～呈贡南站盾构区间的始发井，南端头盾构井为呈贡南站～下庄村站盾构区间的接收井。

2..1.1 工程地质条件

2.1.1.1地形地貌

场地原始地貌为场地地貌属昆明断陷湖积盆地，钻孔孔口自然地面标高为1935.70～1936.22m。

该站位于彩云南路与新规划的天兴南街的交叉口，沿彩云南路路中布置。彩云南路道路红线宽为80米；新规划天兴南街红线宽为48米。

车站东南、西北、西南象限道路红线内与道路高差不大大，0.5-1.00m。车站东南方向有中小型砖土结构民房片区；东北、西南、西北方向均为温室大棚蔬果、花卉基地。

2.3.2.2岩土分层及其特性

根据钻孔揭露，本场地岩土层按成因可划分为：人工填土层（Q4ml）、第四系全新统冲积湖积（Q4al l）层、第四系残坡积层（Q4el dl）、寒武系变质砂岩等。现将各岩土层分布及特征分述如下：

1、人工填土层（Q4ml）

素填土(1):各钻孔基本均见及该层，主要分布于线路表层，层厚1.00～4.20m。为近期人工堆填而成，上部为杂填土,厚度0.30～1.00m。下部主要成份为粘性土，部分未压实，呈松散状，多数已压实，稍固结，局部见有碎石。属Ⅰ级松土。

2、第四系全新统冲积湖积相沉积层（Q4al l）

该层由粉质粘土(2)1、粘土(2)2、粉砂(2)6、细砂(2)7、砾砂(2)10、圆砾(2)11等组成。各层特征分述如下：

1-2层: 粉质粘土：深灰色、灰黑色，可塑。主要成份为粘粒。属Ⅰ级松土。属中等压缩性土。本层有2孔揭露：层厚4.00～9.30m ，平均厚度6.65m。顶面埋深8.00～19.00m，标高1917.08～1928.07m。

1-3层: 粉质粘土：深灰色、灰黑色，硬塑。主要成份为粘粒。属Ⅱ级普通土。属中等压缩性土。本层有16孔揭露：层厚1.10～15.10m ，平均厚度6.35m。顶面埋深1.80～42.50m，标高1893.32～1934.28m。

2-2层：粘土：灰褐色，可塑，成份以粘粒为主，粘性较好，刀切面光滑，干强度较高,土质均匀。属Ⅰ级松土。属中等压缩性土。共14孔揭露该层，层厚1.90～15.20m ，平均厚度7.23m。顶面埋深6.10～22.80m，标高1913.11～1929.97m

2-3层：粘土：灰褐色，硬塑，成份以粘粒为主，粘性较好，刀切面光滑，干强度较高,土质均匀。属Ⅱ级普通土。属中等压缩性土。有8孔揭露该层，层厚3.20～10.60m ，平均厚度7.15m。顶面埋深2.00～33.80m，标高1901.90～1933.76m。

6-3层：粉砂：灰黄色、浅灰色，饱和，中密，主要成份为砂质岩，间隙充填较多粘粒，级配中等。属Ⅰ级松土。仅3孔揭露该层，层厚2.30～11.80m，平均厚度5.90m。顶面埋深44.40～47.70m，标高1888.12～1891.30。

7-3层：细砂：灰褐色，饱和，中密，主要以石英，长石为主，间隙充填粘粒，级配中等，局部含少量砾。属Ⅰ级松土。仅有1个钻孔揭露该层，层厚2.10m，顶面埋深34.00m，标高1902.01m。

10-3层：砾砂：灰褐色、黄褐色，饱和，中密，主要成份为砂质岩，硅质岩等，含砾约45～60%，含较多量粘粒，局部夹薄层粉质粘土。属Ⅱ级普通土。有6个钻孔揭露该层，层厚1.70～6.80m，平均厚度4.10m。顶面埋深27.30～41.80m，标高1893.96～1908.71m。

11-3层：圆砾土：灰褐色、黄褐色，饱和，中密,局部密实，主要成份为砂质岩，硅质岩等，砾石呈次圆～次棱角状，粒径0.5～3.0cm，级配中等。属Ⅱ级普通土。有16个钻孔揭露该层，层厚0.90～11.90m，平均厚度4.37m。顶面埋深19.70～40.20m，标高1895.66～1916.06m。

3、第四系全新统残积层（Q4el）

1-3层：粉质粘土：黄灰色、褐黄色，硬塑。属Ⅱ级普通土。属中等压缩性土。场地内有13个钻孔揭露该层，层厚0.50～21.80米，平均厚度6.82m。顶面埋深36.50～57.50m，标高1878.66～1899.73m。

2-2层：粘土：黄灰色、褐黄色，可塑。属Ⅰ级松土。属中等压缩性土。场地内仅1个钻孔揭露该层，层厚12.60米，顶面埋深37.00m，标高1899.16m。

2-3层：粘土：黄灰色、褐黄色，硬塑。属Ⅱ级普通土。属中等压缩性土。场地内有2个钻孔揭露该层，层厚2.90～21.00m，顶面埋深39.80～54.00m，标高1882.07～1896.42m。

3-3层：粉土：灰黄色，潮湿，密实，以粉粒为主，粘粒为次，粘性较差，切面粗糙。属Ⅱ级普通土。属中等压缩性土。本层1孔揭露：层厚7.90米，顶面埋深49.60m，标高1886.56m。

2.1.1.2水文工程地质条件

(一) 场区水文地质条件

根据地下水的形成、赋存条件、水力特征及水理性质，地下水可划分为以下基本类型：松散岩类孔隙潜水,局部偶有赋存于人工填土层中的上层滞水。

1、孔隙潜水

孔隙潜水主要赋存于第四系含水地层中，其含水性能与砂粒含量、形状、大小、颗粒级配及粘（粉）粒含量等有密切关系。

人工填土lt;1gt;具弱～中等透水性，粉砂(2)6、细砂(2)7、砾砂(2)10层及圆砾土(2)11层具中等透水性，其余粉质粘土、粘土、粉土lt;2gt;1、lt;2gt;2、lt;3gt;1、lt;3gt;2、lt;3gt;3、成分以粘粒、粉粒为主，透水性及富水性差，为相对隔水层，水量贫乏, 勘察期间测得地下水初见水位埋深1.80～3.00m，水位标高1932.70～1934.00m；稳定水位埋深3.00～3.40m，相应标高1932.55～1932.91m。地下水位变化主要受气候的控制。

2、地下水的补给、径流、排泄条件

第四系地层中的地下水主要受大气降水及地表水入渗补给，水位变化因气候、季节而异；基岩地下水（裂隙水、）受大气降水、地表水和上层地下水补给, 具有承压水性质。地下水的排泄方式主要有蒸发、侧向径流、低洼处天然露头。根据纵断面图各钻孔的稳定水位线及地形地貌分析，地下水的流向：从西北流向东南。

（二）地下水渗透性

根据本次勘察时其他区间的钻孔水文地质抽水试验结果和相关室内试验成果，参考昆明幅水文地质区域报告,结合工程经验，建议拟建场地岩土渗透系数（k）值如下表。

表1 渗透系数选用参考表

注：lt;1gt; 人工填土的渗透性能离散性大，只给出范围值，具体取值应根据现场人工填土状态 确定。

lt;2gt;土层渗透系数选用室内试验结合区域资料

(三).抗浮、设防水位

本区间所处地貌单元为昆明冲湖积倾斜平原盆地边缘的剥蚀残丘，沟谷地貌,根据调查本区域无长期水位观测资料，根据场地水文地质条件按勘察期间实测最高稳定水位并结合场地地形地貌、附近水井的水位观测、地下水补给、排泄条件等因素综合确定,建议抗浮、设防水标高位按1932.00～1934.00m考虑。

2.2建筑设计构思

1、地铁车站建筑设计各阶段要点

首先，要有前期准备，要认识到该工作具有周期长、反复多、涉及专业多的特点。这就要求设计者要有一定的知识储备，除熟悉本专业技术资料外，还要了解相关专业的知识。在设计过程中要有创新精神，但要严把质量关。在方案设汁阶段，要明确该阶段的主要任务是稳定线位、站位和车站形式。在线位稳定方面，从整体走向来分析，从客流吸引、远期规划、征地拆迁、工程实施、环境保护等方面来综合比较；在站位稳定方面，应根据使用功能优劣，出人口、风亭设置位置，地下管线情况，地面交通情况，施工场地布置，施工工法等综合考虑，决定是路中还是路侧、是跨路口还是不跨路口；在车站形式方而，应根据规划线网和本站功能要求，是中间站还是换乘站，是几层车站、是岛式还是侧式、有无配线，找出本站特点，决定车站形式。在初步设计阶段，要明确本阶段的重点是确定车站规模、控制投资。规模的确定是根据计算和经验确定车站的站台宽度、车站的长度，层数、层高、覆土深度等得出的；投资的控制要有节约意识，综合比较，能省则省，但要适宜。

施工设计阶段主要保证图纸的完整、精确，施工的可行性。设计图纸、说明书、设备材料表等文件要满足使用要求，满足施工、安装和加工等多方面要求。还要注意，各专业图纸中管线、门窗、隔墙、孔洞、预留、预埋对应问题。

另外还要注重后期配合，为工程服务，为现场服务，主要解决图纸中不详的问题和T程中遇到的实际问题，并以合适的方式及时处理。

2、地铁车站建筑设计原则

地铁车站是地铁线路中的交通枢纽起到客流地上、地下的相互转换及快捷运送客流的作用。车站应根据线路走向合理布点，站间距考虑要适当，市区宜在1公里左右，郊区可略长些。站址的确定应符合线路设计要求，没在能够最大吸引客流的地方，如：商业中心、居住区，以便乘客在地铁和其它公共交通之间的换乘。同时注意与地面建筑规划相协调，并注意对该地区的地下管网、工程地质、水文地质、地面建筑的拆迁改造进行调查研究，力求掌握基础资料的准确性，减少工程的潜在矛盾。由于地铁车站建于地下，在建筑设计上必须注意以下的设计原则：

（1）地铁车站是人流比较集中的公共交通建筑，在设计中首先要满足其使用功能要求，地铁车站的站位应该为乘客提供最大可能的方便，使多数乘客步行的距离最短。车站布局还须考虑与其它公共交通有方便的换乘条件，将旅游景点、游乐中心、住宅密集区、办公密集区等与车站相通，为乘客提供无太阳晒、无雨淋的乘车条件，使车站建筑具有合理的、完善的、流畅的使用功能。

（2）车站布设应与旧城改造和新区土地的开发相结合，车站分布应方便施工，减少拆迁，降低造价，并注重城市轨道交通建设与周边经济发展的互动效应，为可持续发展创造条件。

（3）地铁车站是建于地下的公共交通建筑除了结构应有的安全可靠性外车站建筑的设计中也应考虑所有的安全因素如楼梯和自动梯数量、位置及宽度的考虑必须满足在灾害情况下的紧急疏散要求，有足够明亮的照明设施，以降低人在地下的恐惧心理，有清晰详尽的导向标志，安全出口通道有完善的消防设施及有足够的新风和排风排烟设施。

3、车站位置选择

车站站位的选择需要综合考虑多方面的因素，如与相邻车站的站距尽量均匀、车站周围的地面环境、有无与规划建筑结合的可能性、是否有利干吸引客流、车站是否利于预留发展等等。

4、车站形式的比选

岛式车站是地铁车站采用较多的形式，其优点是站台面积及其楼、扶梯的利用率高，站厅布置和管理较为集中，侧式车站就存在上述的不足，这样一方面降低了工程造价；另一方面也降低了车站的建筑高度，满足了建筑限高的要求。

5、车站规模

车站规模的大小，将直接影响到工程造价的高低。黑大站在满足车站超高峰小时客流、安全疏散以及站位重要性的前提下，将车站设计为大约20m岛式站台车站，并对设备、管理用房进行合理、紧凑地布置，充分考虑到节约投资，确定车站总长约为150m。

2.3建筑设计基本要求

（1） 建筑面积规模：9000～10000㎡，其中站厅层考虑地下街约4000㎡；

（2）使用功能：地下一层为站厅与地下街层，地下二层为站台层；

（3）层高与埋深：覆土厚度为8～9m,地下一层为站厅与地下街层，地下二层为站台层；

（4） 出入口设计：应与总图、地面街景协调统一，并自动扶梯；

（5）地下一层考虑增加地下街管理用房，包括办公、财务、库房及卫生间、水暖电设备用房等。

地铁车站建筑由以下几部分组成：

①乘客使用部分：出入口、地面站厅、地下中间站厅、楼梯、电梯、坡道、步行道、售票、检票、站台、厕所等。

②运营管理部分：行车主副值班室、站长室、办公室、会议室、广播室、信号用房、通讯室、工务工区、休息值班室等。

③技术用房部分：电器用房、通风用房、给排水用房、电梯机房等。

④生活辅助部分：客运服务人员休息室、清洁工具室、贮藏室等。

(6) 建筑等级：建筑安全等级为一级，防护等级6级，考虑平战功能转换，建筑抗震等级为6

(7) 战时功能：战时可用于人员疏散、车库、物资库，交通等功能；

(8) 建筑层数：地下2层，地下一层为站厅层，地下二层为站台层；

(9) 建筑功能布局：地下一层：地下商业街和地铁站厅，设备用房；地下二层：地下商业街和站台。

2.4 结构设计原则

1. 地铁车站应根据工程地质及水文地质条件，结合环境影响和使用要求等因素，通过综合分析比较，选择安全可靠、经济合理、方便施工的结构形式和施工方法。

2. 结构按施工阶段和正常使用阶段进行强度、刚度、稳定性计算，保证结构在施工及运营期间有足够的强度、刚度和稳定性。钢筋混凝土结构还应进行裂缝宽度检算。

3. 地铁从既有构筑物下面通过时，设计应采取有效措施，确保构筑物的安全及使用功能不受影响。

4. 地铁车站满足建筑防(火)灾的要求，同时结构设计应考虑平战转换，预留人防所需埋件。

5. 车站结构防水等级按一级标准进行设计，即顶板不允许渗漏水，侧墙表面只允许有少量偶见湿迹。车站结构应按最不利情况进行抗浮稳定验算。

6. 地铁车站的变形缝应尽量少设，暗挖车站主体结构一般不设变形缝；但在明暗挖交界处、结构型式、地基基础及荷载发生显著变化部位，则设置变形缝，变形缝的宽度为20mm。

7. 地铁车站结构设计必须以地质勘察资料为依据。设计时应根据结构或构件类型、使用条件及荷载特性等，选用与其特点相近的结构设计方法。新奥法施工的隧道设计参数可按工程类比或理论计算进行确定，并依信息反馈进行设计修正。

2.5拟采用的车站结构方案

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：

表2 车站主要构件尺寸表

2.6 车站结构设计计算方法

2.6.1 车站结构的荷载#8212;结构法

荷载结构模型认为地层对结构的作用只是产生作用在地下建筑结构上的荷载（包括主动地层压力和被动地层抗力），衬砌在荷载的作用下产生内力和变形，与其相应的计算方法称为荷载结构法。这一方法与设计地面结构时习惯采用的方法基本一致，区别是计算衬砌内力时需考虑周围地层介质对结构变形的约束作用。计算时先按地层分类法或由实用公式确定地层压力，保证衬砌结构能安全可靠的承受地层压力等荷载的作用下，按弹性地基上结构物的计算方法计算衬砌的内力，并进行结构截面设计。早年常用的弹性连续框架（含拱形构件）、假定抗力法和弹性地基梁（含曲梁）法等都可归属于荷载结构法。

本设计荷载结构模型采用结构力学弯矩分配法计算。在此方法中，用弯矩分配法计算分层单元的杆端弯矩时，任一节点的不平衡弯矩都将影响到节点所在单元中的所有杆件。而弯矩二次分配法假定任一节点的不平衡弯矩只影响至与该节点相交的各杆件的远端。因此可将弯矩分配法的循环次数简化到一次分配、一次传递、再一次分配。

2.6.2 车站结构的荷载#8212;地层法

荷载#8212;地层法主要是建立连续介质模型，或称为地层-结构模型。围岩与结构共同构成承载体系，荷载来自围岩的初始应力和施工所引起的应力释放。结构内力与围岩重分布应力一起按连续介质力学方法计算；围岩与结构的相互作用以变形协调条件来体现；计算的关键在于确定围岩的应力释放和围岩相互作用。