浅埋暗挖法地铁毕业设计

'北京交通大学毕业设计（论文）目　　　　录北京交通大学毕业设计（论文）任务书···························3北京交通大学毕业设计（论文）开题报告·························7中文摘要····················································10Abstract····················································11第1章概述················································13§1.1设计依据及内容·········································13§1.2站址环境···············································13198 北京交通大学毕业设计（论文）§1.3地质及水文概况··········································14第2章车站建筑············································15§2.1设计原则及主要技术标·····································15§2.2车站总平面··············································17§2.3车站规模···············································18§2.4车站建筑设计············································22§2.5换乘车站的换乘方···········198 北京交通大学毕业设计（论文）·····························23§2.6车站附属设施············································23§2.7车站装修················································28§2.8车站防灾设计·············································29第3章车站结构············································31§3.1设计原则及主要技术标准····································31§3.2结构方案比选··············································34§3.3荷载及其荷载组合198 北京交通大学毕业设计（论文）··········································36§3.4结构计算·················································40§3.5结构防排水·············································112第4章车站施工方法·······································115§4.1施工方法···············································115§4.2施工注意事项···········································123第5章监控量测···········································126§5.1198 北京交通大学毕业设计（论文）监控量测的依据··········································126§5.2监控量测的目的和内容·····································126附一、文献综述·············································128附二、外文翻译··············································158参考文献···················································193北京交通大学毕业设计（论文）任务书一、设计题目：北京地铁六号线展览路站总体方案及机构设计二、主要内容：1.车站总平面布置（包括站位选择、出入口布置、通风亭布置等）198 北京交通大学毕业设计（论文）1.车站结构形式选择2.车站纵断面设计3.换乘方式设计（如有换乘）4.主体结构各工况内力组合计算5.截面检算与结构配筋设计6.施工方案设计三、基本要求：1.独立完成上述各项内容2.查阅中外文资料，文献综述内容丰富、全面；3.车站平、纵断面设计应根据实际图纸情况，经多方案比选后确定4.每项计算应附正规的计算简图和内力图5.各项图纸应按制图标准进行6.引用规范应注明。四、毕业设计（论文）重点研究的问题：1.车站总平面布置及平、纵断面设计2.结构各工况内力组合计算及配筋设计3.施工方案设计五、毕业设计（论文）应完成的工作：除学校规定的外文翻译及摘要、论文字数及规范化等要求以外，应提交如下成果：1.查阅文献的数量不少于50篇2.车站总平面布置图3.车站结构形式图4.车站各层平面布置图5.车站纵剖面图198 北京交通大学毕业设计（论文）1.客流流线图2.车站主体结构配筋图3.施工场地布置图4.施工方案设计图六、设计详细资料1．设站地区总平面图一张（见附图，比例尺1：1000）2．工程地质水文地质条件：六号线可研阶段的工程地质、水文地质资料分区域划分和描述，本区域范围自上而下地层情况依次为：杂填土、粘性土、粉细砂层、砂卵石层，厚度较大，局部深度为薄层的粘性土夹层，其次为砾岩层。车站主体结构大部分位于粘性土及砂卵石层，基底位于粘土层和卵石层中。本区域范围共有两层地下水，上层潜水水位埋深18m～20m；下层潜水水位埋深23.5m～28m。；底板结构在上层滞水水位以下（标准段1.1m，盾构井段2.7m），需要降水。3．客流预测：客流预测见后附客流预测表年限预测客流西向东东向西上车下车上车下车远期2038年796438876276842766表1展览路站客流预测表4．车辆及编组车辆采用地铁甲型车，3动3拖编组。5．主要参考资料：（1）《地下铁道设计规范》（GB50157-2003）（2）施仲衡，张弥主编，《地下铁道设计与施工》198 北京交通大学毕业设计（论文）附图1展览路站周边环境198 北京交通大学毕业设计（论文）附图2展览路站工程地质和水文条件198 北京交通大学毕业设计（论文）北京交通大学毕业设计（论文）开题报告题目：北京地铁6号线展览路站总体方案及结构设计学院：土建学院专业：土木工程姓名：蔡志敏学号：04231064文献综述：见附件一主要参考文献：1、张瑞浅谈地铁车站站位比选山西建筑2007年4月2、黄骏浅析地铁站域公共空间的集约化发展广东工业大学学报2007年12月3、贺维国明暗结合法在地铁车站设计中的运用西部探矿工程2002年第3期4、王洪雨地铁车站换乘节点方案探讨科技交流2006年第1期5、骆建军张顶立王梦恕张成平地铁施工对邻近建筑物安全风险管理岩土力学2007年7月6、刘立探讨地铁车站空间设计的新概念四川建筑第26卷3期2006年6月7、李其桐地下工程施工地质预报工作的现状与发展趋势水电站设计1990年8、王德祥夏启雄地铁施工中新工艺的应用工程科技2007年9、贺少辉项彦勇地下工程北京交通大学出版社2004年；10、李爱东孔繁新唐保安盖挖顺筑法在大连友好街人行过街地下通道中的应用建筑与预算2000年第3期11、李晓晶浅析某盖挖逆作地铁车站的围护结构形式198 北京交通大学毕业设计（论文）铁道标准设计2007年3期12、王元湘盖挖逆作法在我国地铁工程中的应用土木工程学报l996年2月13、钱七虎可持续城市化与地下空间开发利用世界科技研究与发展1998年10月14、李铁生周生华徐正良地铁车站盖挖法竖向支承构件设计方法研究结构工程师2007年2月15、王梦恕隧道工程浅埋暗挖法施工要点隧道建设2007年2月16、杨其新王明年地下工程施工与管理西南交通大学出版社2005年17、杨伟新地铁车站军用梁铺盖法施工设计铁道标准设2006年11月18、王良惠丽萍地铁车站结构设计中存在的问题现代隧道技术2004年研究方案：本设计研究的内容是北京六号线展览路车站总体方案及结构设计，通过对北京展览路车站的地质条件和周围环境分析，结合现场实习调研的资料，同时大量查阅文献资料，运用所学的基本理论知识，采用工程类比及数值模拟（Ansys）的方法对该车站进行建筑设计、结构设计及施工方案设计，达到熟练掌握地铁车站结构设计及指导实际地铁车站施工的目的。毕业设计（论文）进度安排：序号毕业设计（论文）各阶段内容时间安排备注198 北京交通大学毕业设计（论文）1查阅文献，完成开题报告，熟悉相关软件2─4周3.3─3.232建筑设计：车站总平面布置及平、纵断面设计5─8周3.24─4.203结构设计：结构各工况内力组合计算及配筋设计9─12周4.21─5.184施工方案设计及图纸绘制13─15周5.19─6.85论文整理，准备答辩16周6.9─6.15指导教师意见：填写说明：查阅资料是否全面，提出的研究方案和计划进度是否可行，还有什么需要注意和改进的方面，是否同意按学生提出的计划进行等。指导教师签名：审核日期：年月日198 北京交通大学毕业设计（论文）中文摘要本设计根据站址环境和地质概况，按照地铁设计规范和混凝土结构设计规范等，本着经济合理、安全实用的原则，对北京六号线展览路车站进行建筑设计、结构设计和施工设计等。论文重点研究的问题：1）车站总平面布置及平、纵断面设计；2）施工阶段和使用阶段结构各工况内力计算及配筋设计；3）施工方案设计。设计的主要思路：1）根据周边环境、经济、远期规划和施工方法确定总体平面布置及车站规模。2）建筑设计中以“适用、经济、美观、环保”作为设计原则。3）根据地面的交通状况和地下土层环境，选用盖挖逆作法施工和暗挖法施工。4）拟定车站主体结构尺寸，根据给定的设计地质及参数计算水土压力，根据地铁设计规范计算其它荷载和进行荷载组合，选择施工阶段和使用阶段的标准组合，采用荷载—结构模型，运用弹性地基梁的理论使用Ansys分析软件对结构盖挖逆作施工各阶段和使用阶段分别进行内力计算，根据计算出来的最大内力，按照混凝土结构设计规范对主体结构进行配筋计算；5)对常用的几种施工方案进行方案比选，进行车站主体的详细施工设计。关键词：建筑设计、施工阶段内力、使用阶段内力、结构设计、ANSYS结构计算、盖挖逆作法、暗挖中洞法198 北京交通大学毕业设计（论文）AbstractWiththerapidsocio-economicdevelopment,thelevelofurbaniz-ationcontinuestoincrease.Thecontinuousexpansionoftheurbanpopulationandthecontinuousimprovementofpeople"slivingstandards,butthecity"sinfrastructuredidnotreceiveacorrespondingincrease,resultinginthecityproblems,suchastrafficcongestionproblems,hasbeenrestrictedtothehealthydevelopmentofcities.Subwaytrafficandvigorouslydevelopthesolutionofthisproblemisanimportantmeans.Inthispaper,accordingtositetheenvironmentandgeology,accordingtodesignspecificationsandconcretesubwaystructuredesignspecifications,inareasonableeconomic,safeandpracticalprinciplesfortheBeijingexhibitiononthe6thLineRoadstations,architecturaldesign,structuraldesignandconstructiondesign.Papersfocusontheissues:1)thelayoutofthestationandPing,ProfileDesign,2)phaseoftheconstructionphaseandtheuseofthestructureoftheinternalforcesofthestatusofcalculationandreinforcementdesign;3)constructionprogrammedesign.Designofthemainideas:1)Accordingtothesurroundingenvironment,theeconomy,long-termplanningandconstructionmethodofdeterminingtheoveralllayoutandsizeofthestation.2)architecturaldesigninorderto"apply,economic,aesthetic,andenvironmentalprotection"asadesignprinciple.3)Accordingtothetrafficsituationinthegroundandundergroundsoilenvironment,optionaltop–downinversMethodandCenterDriftMethod.4)the198 北京交通大学毕业设计（论文）developmentdimensionsofthemainstation,accordingtothedesignparametersofwaterandsoilgeologyandpressure,accordingtotheMTRdesignspecificationsandcalculationsforotherloadloadportfolio,selectthestageoftheconstructionphaseandusethebasiccompositionofaload-model,usingflexibleThetheoreticalfoundationbeamanalysissoftwareusedAnsysduginverseofthestructurebuiltforvariousstagesofconstructionanduseofstage,theminingmethodusesaseparatephaseofinternalforces,calculatedinaccordancewiththelargestinternalforce,inaccordancewiththeconcretestructuredesignedtoregulatethemainstructureofreinforcedcalculation;5)Someofthecommonprogrammeofprojectselection,themainstationforthedetailedconstructiondesign.Keywords：architecturedesign、structuredesign、internalforceintheconstructingstageandtheusingstage、theprocedureofANSYS、top–downinversMethod、CenterDriftMethod198 北京交通大学毕业设计（论文）第1章概述§1.1设计依据及内容1.1.1设计依据：1、《地下铁道设计与施工》陕西科学出版社；2、《地铁设计规范》（50157—2003）3、《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）4、《铁路隧道设计规范》（TB10003—2001）5、《建筑设计防火规范》(GBJ16-97)6、毕业设计任务书；7、给定站区平面图；8、站区周边的房屋和地下构筑物的调查资料1.1.2设计内容：1．车站总平面布置（包括站位选择、出入口布置、通风亭布置等）2．车站结构形式选择3．车站纵断面设计4．换乘方式设计5．主体结构各工况内力组合计算6．截面检算与结构配筋设计7．施工方案设计§1.2站址环境1.2.1地面环境北京地铁六号线展览路站位于阜外大街与展览馆路相交的地方，在车站的附近有大中电器、国家开发银行、京滨饭店和敦煌大厦等建筑物。198 北京交通大学毕业设计（论文）1.2.2路面情况北京地铁六号线展览路车站主体结构位于东西走向的阜外大街上，由于处于十字交叉口的正下方，车流较多，交通比较密集。地铁施工期间，对交通影响较大。1.2.3地下管线情况北京地铁六号线展览路车站的底线管线情况比较复杂。其中南北走向的管有埋深6.3m的Φ880污水管，埋深4.0m的Φ700雨水管两条，埋深6.3m的Φ1050污水管，埋深9.8m的2700X2200热力沟。东西走向的管线有埋深6.3m的Φ700污水管，埋深9.5m的2100X2000电力沟，埋深4.8m的Φ1400雨水管，埋深4.8m的2200X1050热力管。面对如此多的地下管线，在施工中一定要做好监测工作，严格控制施工中的地表沉降，以防止管线的开裂、甚至是断裂，引起安全事故。在这么多的管线中，尤其需要的注意的是雨水管线和污水管线，由于年久失修，这些管线极易开裂，渗水情况很严重，得提前做好预警方案。§1.3地质及水文概况北京地铁六号线展览路车站可研阶段的工程地质、水文地质资料分区域划分和描述，本区域范围自上而下地层情况依次为：杂填土、粘性土、粉细砂层、砂卵石层，厚度较大，局部深度为薄层的粘性土夹层，其次为砾岩层。车站主体结构大部分位于粘性土及砂卵石层，基底位于粘土层和卵石层中。本区域范围共有两层地下水，上层潜水水位埋深18m～20m；下层潜水水位埋深23.5m～28m。；底板结构在上层滞水水位以下，需要降水。198 北京交通大学毕业设计（论文）第2章车站建筑§2.1设计原则及主要技术标准2.1.1设计原则1、车站设计遵循“以人为本，百年大计，安全可靠，经济适用，保护环境”的设计总则。2、车站设计符合国家“适用、经济、美观”的建筑方针，更好地体现时代精神和地方特色。3、车站设计符合城市总体规划要求，满足地铁交通功能的要求，最大限度地吸引乘客，满足乘客的乘降、集散和换乘的要求。4、车站设计在满足功能的前提下，妥善处理与城市交通、地面建筑、地下管线、地下构筑物之间的关系，减少拆迁和管线改移，减少对建筑、交通和市民的影响。5、车站的规模及通过能力按远期超高峰小时设计客流量确定，远期超高峰设计小时客流量为该站预测远期高峰小时客流量（或客流控制时期的高峰小时客流量）乘以1.1～1.4超高峰系数。6、　车站的设计规模还应满足事故发生时乘客紧急疏散的需要。车站的紧急疏散能力，应保证在远期高峰小时客流量时将一列车乘客及站台上候车乘客、站内工作人员在6min内疏散完毕。7、车站设计应合理组织客流，保证乘客方便进出站，安全顺畅；车站的集散厅、站台、出入口、楼梯和通道、自动扶梯、售检票机(口)等各部位的通过能力应相互匹配。8、车站设计，应尽量压缩车站规模，采取最合理的结构形式，减少初期投资，便于运营管理，减少运营费用，以提高经济效益。9、198 北京交通大学毕业设计（论文）车站建筑设计，应简洁、明快、易于识别，并应体现现代交通建筑的特点，同时还应与周围的城市景观相协调。地铁车站出入口布置尽可能与地上规划建筑结合。10、车站设计应符合有关规范、规定，满足客流、行车组织与运营管理及各专业工艺要求。11、车站设计充分考虑防灾的相关措施，在灾害条件下保证人员的安全疏散。12、车站设计按五级人防设防，按8度地震烈度考虑车站主体及出入口风亭设计均应符合相应的规范要求。2.1.2主要技术标准1、车站规模等级为乙级。2、站厅层(1)公共区地坪装修面至吊顶净高3200mm；公共区装修面层至任何悬挂障碍物不小于2400mm；办公用房吊顶净高不小于2400mm；通道用房吊顶净高不小于2400mm。(2)站厅层公地坪装修面厚度：公共区为200mm，设备区为200mm。3、站台层(1)岛式站台宽度不小于8000mm；岛式站台的侧站台宽度不小于2500mm。(2)站台有效长度120m。(3)有效站台宽度12000mm。(4)有效装修面层厚度100mm。(5)站台层吊顶公共区净高3000mm。(6)站台装修面至轨顶面高1020mm。(7)有效站台边缘到线路中心1600mm。(8)线路中心至侧墙净距1900mm。198 北京交通大学毕业设计（论文）(9)轨顶至结构底板顶面不小于560mm。4、通道、出入口宽度不小于2500mm，净高不小于2400mm，与自动扶梯或楼梯相连的通道宽度，必须与其通过能力相匹配。2.1.3建筑等级、火灾危险等级、耐火等级本车站建筑设计等级为一级，火灾危险等级为一级，耐火等级为一级。2.1.4抗震设计等级、人防设计等级本车站结构抗震等级为二级，抗震满足车站8度抗震设防烈度要求；人防等级为五级，满足人防设计要求。2.1.5车站结构的设计使用年限本车站主要构件及支护结构构件的设计使用年限为100年，其他内部构件的设计使用年限为50年。§2.2车站总平面2.2.1、车站总平面布置原则(1)车站平面形式应根据线路特征、营业要求、地上和地下环境及施工方法等条件确定。(2)车站出入口与风亭的位置，应根据周边环境及城市规划要求进行合理布置。出入口位置应有利于客流吸引和疏散；风亭位置在满足功能要求的前提下，尚应满足规划、环保和城市景观的要求。2.2.2、车站总平面布置根据线路规划、站址环境、市政条件、客流吸引等因素,198 北京交通大学毕业设计（论文）北京地铁六号线展览路车站设于阜外大街与展览路馆相交处，呈东西走向。车站总长254.7m，总宽22.3m；结构为两端盖挖两层、中间暗挖一层，站台为岛式，有效站台长度120m，站台宽度10m；上层为站厅层，为办公、设备和乘客公用区，站台层为乘车区。为了有利于便捷的吸纳周边的客流，体现地铁设计“以人为本”的原则，出入口位于阜外大街的两侧。整个展览路地铁车站设四个出入口，西北侧是1号出入口，西南侧为2号出入口，东北侧是3号出入口，东南侧是4号出入口。在车站的东西两端各设置一个风亭，冷却塔结合风亭设置。为了方便残疾人乘坐电梯，考虑了无障碍设计，在预计客流量最大的西南出口处设置了残疾人电梯。具体布置见车站总平面布置图。§2.3车站规模2.3.1客流及客流分析1、客流预测预测展览路车站客流量见下表：年限预测客流西向东东向西上车下车上车下车远期2038年796438876276842766附表一：展览路站预测客流表2、车辆及编组车辆采用地铁甲型车，3动3拖编组。198 北京交通大学毕业设计（论文）3、确定行车密度地铁线路必须为全封闭形式，并采用高密度、短编组组织运行。远期设计行车最大通过能力宜采用每小时40对列车，但不应少于30对列车。为提高地铁运营效率，加大地铁的运载能力，从而更好的方便市民的出行，现确定行车密度为每小时40对列车。2.3.2站台长度、宽度及站台形式1、站台形式综合考虑车站环境、地质条件、施工方法等因素，车站站台形式采用岛式站台。2、站台有效长度、站台总长度站台有效长度是供乘客上、下车的有效长度，也是列车停站位置。站台有效长度应采用远期列车编组长度加停车误差的计算公式确定，即L=Sn＋Δ式中：S－单节车厢长度，地铁A型车计算长度19m。n－远期列车编组数，远期列车采用3动车+3拖车编组，n=6。Δ－停车误差，一般采用停车不准确距离为1～2m，取2m。站台有效长度L=Sn＋Δ＝196+2＝116m，取120m。站台总长度是根据站台层房间布置的位置及需要由站台进入房门的位置而定，是指每侧站台的总长度，其需综合考虑站台有效长度、站内管理和设备用方面面积等因素确定。3、车站站台宽度198 北京交通大学毕业设计（论文）车站站台宽度由远期预测客流量、列车编组长度、结构横断面形式、站台型式、楼梯及自动扶梯位置和车站所处位置等因素确定。本设计采用岛式站台，楼梯和自动扶梯沿站台中间纵向布置，两侧布设侧站台。岛式站台宽度计算公式如下：（2.1）其中（2.2）（2.3）b取公式（2.2）、（2.3）中的较大者。式中：—侧站台宽度（m）；—横向柱数，取；—横向柱宽（m），ｍ；　　　　　t－每组人行梯与自动扶梯宽度之和（m），ｍ。—远期每列车高峰小时单侧上车设计客流量（换乘车站应含换乘客流量）；—站台人流密度0.33～0.75m2/人，取；—站台有效长度（m），；—站台安全防护宽度取0.4m。按技术要求：，设计的远期行车密度为40对/小时则,取。198 北京交通大学毕业设计（论文）站台总宽：，取m4、车站埋深车站盖挖两层上层覆土厚度4米，暗挖一层上层覆土厚度8.8米，车站轨顶埋深约为16.97米。5、车站外包尺寸车站全长254.7m，车站总宽22.3m，站台有效长度120米。2.3.3车站布置内容、规模指标及车站技术参数统计车站两侧端头厅根据功能共划分成三个区：中间为公共区，两端为设备与管理区。车站南端头厅设备与管理用房区主要布置了环控机房、环控电控室、通信设备室、信号设备室、综合控制室、照明配电室等，北端头厅设备与管理用房区主要布置了环控机房、环控电控室、照明配电室等；站台层共分成三个分区：两端为设备用房区，中间为站台区。南端设备区布置了牵引降压混合变电所、气瓶间、照明配电室等，北端设备用房区布置了男女厕所、污水泵房、废水泵房、冷冻机房、照明配电室等。车站布置内容及规模指标详见下表表2.3.1车站房屋面积统计表房间类别序号房间名称功能要求（m2）备注生产办公用房1综合控制室45站厅层2公安安全室15站厅层3交接班室25站厅层4值班休息室30站厅层生活辅助用房1茶水间6站台层2盥洗室8站台层3女更衣室10站厅层4男更衣室10站厅层5厕所50站台层198 北京交通大学毕业设计（论文）6清扫工具室15站台层7车站用品库10站厅层设备管理用房1通信设备室50站厅层2通信电源室20站厅层3信号设备室80站厅层4信号电源室15站厅层5商用通信设备室40站厅层6APC电源室10站厅层7APC票务室10站厅层8人防信号室15站厅层9信号电缆接入室15站厅层10通信电缆接入室25站厅层11配电照明室15/15/25/25站厅层12电瓶间20-25站厅层/站台层13电缆间5站厅层/站台层14环控电控间30/40站厅层/站台层15空调通风用房850站厅层16降压变电所280-300站台层17消防泵房20站厅层18污水泵房20站台层19废水泵房25站台层§2.4车站建筑设计2.4.1车站型式本站为两层双柱，三跨，岛式站台。车站断面为矩形，采用钢管混凝土柱，设有4个通道，4个出入口，2个风亭。2.4.2站厅层198 北京交通大学毕业设计（论文）站厅层位于地下一层，由两部分组成，中间部分为公共区，南北两端为设备管理用房区，公共区由栏杆及进出站闸机分隔成两部分，中部为付费区，设有站台层通往站厅层的两部自动扶梯和2部楼梯；付费区外侧为“U”型的非付费区，非付费区兼做过街功能。站厅层的主要管理设备用房设在南端，主要有车站控制室、环控电控室、环控机房等用房，北端则布置部分环控机房和部分设备管理用房,详见站厅层平面图。2.4.3站台层站台层位于地下二层，12.0m宽岛式站台，有效站台长度为120m。站台层设2部上行自动扶梯和2部楼梯至站厅层，站台层的南北两端均设有一部供车站工作人员使用的楼梯，以方便使用和疏散。由站厅到站台的残疾人电梯设在站台北部，站台层的南北两端为设备区，南端设有降压变电所、照明配电室等用房，北端设有照明配电室、厕所、污水泵房、排水泵房等用房,详见站台层平面图。§2.5换乘车站的换乘方式本站为无换乘车站，但要为远期北京地铁十二号做预留换乘。鉴于远期十二号线建设周期长、站位选址不稳定，为方便展览路车站的施工，现采取通道换乘方式，不考虑设置换乘节点。结合本地区管道、污水管的分布，远期十二线采取下穿六号线，届时下穿既有线路技术已成熟，施工难度会比现在下穿既有线路工程有所降低。§2.6车站附属设施车站附属设施需满足客流的日常状况下的通道能力的需要，还需要满足防灾的疏散要求。按远期高峰小时预测，最高超高峰客流量按人计。2.6.1出入口及通道(1)出入口及通道宽度计算198 北京交通大学毕业设计（论文）通道总宽度：1m宽通道双向混行每小时通过人数为4000人，出入口总宽度：1m宽通道双向混行每小时通过人数为3200人，(2)出入口及通道宽度确定出入口及通道的数量由车站规模、站位选择、城市规划、地形地貌、环境条件及预测远期高峰小时客流量等因素综合确定，综合考虑展览路站的实际情况，本车站设置4个人行通道，4个出入口，西南出入口和通道按5m设计，其余3个出入口按3m设计，均能满足通过能力要求和疏散要求。2.6.2风亭、风道与冷却塔在车站两端各设一个风道及风亭，按照系统的统一布置要求进行设置，风亭及冷却塔于周围建筑物的间距均满足防火要求。2.6.3楼梯、自动扶梯与电梯1、楼梯、自动扶梯宽度计算(1)楼梯需求宽度计算本站单侧客流为10353人次/小时，楼梯的最大通过能力为4200人/m.h楼梯总宽度：(2)自动扶梯需求宽度计算本站单侧客流为10353人次/小时，自动扶梯最大通过能力为9600人/m.h自动扶梯总宽度：198 北京交通大学毕业设计（论文）2、出入口部的楼梯、自动扶梯及电梯设置考虑展览路站实际情况，四出入口同时布设一部3m的楼梯和一部1m的自动扶梯，结合远期客流预测情况，西南出入口布设一部垂直电梯。楼梯宽度的检核：楼梯的通过能力为：(2-3)式中：－自动扶梯台数；－自动扶梯每小时输送能力8100人/小时/米（自动扶梯性能为宽1m，梯速为，倾角为）－自动扶梯的利用率，选用0.8；－楼梯宽数；－楼梯双向混行通过能力，取3200人/小时/米；－楼梯的利用率，选用0.7；将数据代入公式可得：人次/小时该数值大于车站的远期设计客流量20706人次/小时，故自动扶梯和楼梯设置满足客流量要求。3、站厅层至站台层楼梯、自动扶梯及电梯的设置依据客流要求，楼梯宽度及自动扶梯需求宽度计算结果,站厅层至站台设置2部上行自动扶梯和2部1m宽上行楼梯，另设2部3m楼梯作为下行楼梯,垂直电梯设在非付费区。楼梯宽度的检核：楼梯的上行通过能力为：（2-4）式中：－自动扶梯台数；198 北京交通大学毕业设计（论文）－自动扶梯每小时输送能力8100人/小时/米（自动扶梯性能为宽1m，梯速为，倾角为）－自动扶梯的利用率，选用0.8；－楼梯宽数；－楼梯单向上行通过能力，取3700人/小时/米；－楼梯的利用率，选用0.7；将数据代入公式可得：人次/小时该数值大于车站的远期单侧设计客流量10353人次/小时，故自动扶梯和楼梯设置满足客流量要求。楼梯的下行通过能力为：（2-5）式中：－楼梯宽数；－楼梯单向下行通过能力，取4200人/小时/米；－楼梯的利用率，选用0.7；将数据代入公式可得：人次/小时该数值大于车站的远期单侧设计客流量10353人次/小时，故自动扶梯和楼梯设置满足客流量要求。4、防灾疏散时的楼梯宽度计算车站站出入口、楼梯和通道的通过能力，应满足火灾状态下，6分钟将一列车198 北京交通大学毕业设计（论文）人和站台候车人员、车站工作人员疏散至安全地点进行计算，以站台-站厅楼、扶梯为疏散控制点。楼梯疏散宽度按下式计算：（2-5）式中：Q1-1列车乘客数，518人。Q2-站台上候车乘客和站台上工作人员，高峰小时进站客流量为10353人/小时，站台层工作人员数为10，Q2=10353/40+10=269人。A1-自动扶梯通过能力，135人/min(8100人/小时)。A2-人行楼梯通过能力,62人/min(3700人/小时)。N-1m宽自动扶梯台数，N=2。B-人行楼梯总宽度，B=6m。则楼梯满足防灾要求。2.6.4售检票设施1、售票根据经济条件和车站实际情况，售票方式采用自动售票机售票。自动售票机数量计算公式为：（2-6）式中，－使用售票机的人数或上行和下行上车的高峰小时客流总量－超高峰小时系数，选用1.1～1.4－自动售票机每台每小时售票能力，取198 北京交通大学毕业设计（论文）故，取（不考虑储值票的情况）2、进出站检票口设置进站检票口数量计算公式为：（2-7）式中，－高峰小时进站客流量－超高峰小时系数，选用1.1～1.4－检票机每台每小时检票能力，取故，取2.6.5无障碍设计为方便残疾人乘坐本线地铁，本站在进入车站的西北出入口设置残疾人专用电梯，方便残疾人到达站台。同时在车站装修设计时，在残疾人乘客流线上，还要设计盲人导向带，具体要求应符合无障碍设计的有关规范。§2.7车站装修2.7.1装修范围车站的主体部分和附属部分2.7.2装修的设计标准与原则(1)以安全、适用、经济、美观为总原则，并应充分体现城市交通快捷、秩序、通畅、易识别的特点，力求以简洁、明快、朴实、经济、不追求豪华，并以最大限度的体现古都风貌为目标.(2)198 北京交通大学毕业设计（论文）在统一的要求下，体现本站的特点，采用适宜的手法，最大限度地改善地下封闭空间地沉闷和压抑感。(3)选用不燃、无毒、放射性指标满足国家环保要求，经济、耐久、便于设备管理和清洗地性能，地面材料应防滑、耐久、耐磨、耐腐蚀。(4)按功能的需要，在设备、管理及公共部位采用具有吸音、防潮功能地装饰材料。2.7.3装修设计构思站内装修，以金属条板（吊顶），塑铝板（墙面）和花岗岩（地面）作主材，通过运用少量且明快的色彩（红色、银灰色）、简单且流畅的线条（横线条、纵线条）、重复且有韵律感的造型、局部特殊点缀的设计手法，创造出高效、快捷、实用的现代交通建筑空间。2.7.4路引与标志(1)站台、站厅等公共区必须设置足够的、明显而引人注目的路引与标志，引导乘客以最快捷的路线流动。(2)路引与标志必须按照本工程制定的统一标准和规格执行。(3)路引与标志必须大小适度，高度及宽度应符合乘客的视觉要求，造型应美观、新颖。2.7.5广告布置广告布置主要设置在站、厅、站台和通道的两侧墙上，在装修设计时统一考虑，其广告牌的尺寸、灯光，应与建筑总体要求相协调；照明广告，广告牌在不同部位应统一化、规格化，使之即有广告效果又不影响地铁的使用。§2.8车站防灾设计2.8.1人防与防灾防烟分区198 北京交通大学毕业设计（论文）(1)车站分为3个防火分区，即车站站厅、站台公共部分为一个防火分区，站厅两端的设备、管理用房、设备层各划分一个防火分区。每个防火分区面积均小于1500平方米，采用防火墙隔开，防火墙上的门均采用甲级防火门，开启方向为疏散方向。(2)车站站厅和站台公共部分及站厅两端的设备、管理用房划分防烟分区，按防烟分区不跨越防火分区且面积不大于750平方米。车站两端设备技术用房、行车管理用房与非付费区之间的隔墙采用隔墙到顶的方式，其防火门上方隔墙起挡烟作用。在公共区，采用吊顶上方设挡烟板分隔，通道口设置挡烟垂壁。2.8.2紧急疏散车站楼、扶梯的数量及布置应满足紧急疏散要求，见2.6.3；车站通道、出入口处及附近区域，不得设置和堆放任何有碍乘客紧急疏散的设备及物品，以保证疏散通道的畅通。2.8.3防洪、防涝与防淹地下车站出入口的地面标高高出室外地面0.45m，满足防洪要求；地面风亭开口底距地面的高度不小于2m，满足了防淹要求。198 北京交通大学毕业设计（论文）第3章车站结构§3.1设计原则及主要技术标准3.1.1设计原则1、地下车站的结构设计应满足施工工艺、行车运营、城市规划、环境保护、抗震、防水、防灾、防火、防迷流、防腐蚀及人民防空等对结构的要求，同时做到结构安全、技术先进、经济合理与确保质量的要求。2、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、地下构筑物、管线及道路交通状况，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型式。3、地下车站结构在施工及使用期间应具有足够的强度、刚度、稳定性及耐久性。应根据构件特点进行承载力（包括失稳）计算以及抗倾覆、滑移、抗浮、疲劳、变形、抗裂或裂缝开展宽度验算；并满足耐久性规定。4、地下车站结构的净空尺寸应满足地下铁道建筑限界及各种设备使用功能的要求、施工工艺的要求，并考虑施工误差、结构变形和位移等因素给出必要的富裕量。5、地下车站的结构设计应以地质勘察资料为依据，考虑不同施工方法对地质勘探的特殊要求，并在施工中通过对地层的观察和监测进行验证和反馈修改勘察资料。6、结构设计应减少施工中和建成后对环境造成的不利影响，并应考虑城市规划引起周围环境的改变（包括未来换乘线路的实施）对地铁车站的作用。7、198 北京交通大学毕业设计（论文）结构计算模型应符合实际工况条件，充分考虑结构与地层的相互作用和施工中已形成的支护结构的作用。8、地下车站结构按抗震设防烈度8度进行抗震验算，应根据设计烈度、场地条件、结构类型和埋深等因素选用能较好反映其临震工作状况的分析方法，并采取必要的构造措施，提高结构和接头处的整体抗震能力。9、结构防水设计中遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”以及“防水与结构设计并重和统一考虑”的原则。10、地下结构须具有战时防护功能并做好平战转换功能。在规定的设防部位，结构设计按5级人防的抗力标准进行验算，并设置相应的防护设施。11、车站结构所有的受力构件，尚应满足现行的《建筑设计防火规范》的有关规定。3.1.2主要设计标准1、地下车站结构构件设计使用年限（1）、主要构件的设计使用年限为100年，包括构成主体框架的结构各层楼板、侧墙、框架梁、框架柱等；（2）、支护结构构件作为永久构件的一部分。在考虑刚度、强度折减的基础上，其设计使用年限为100年；（3）、其它内部构件的设计使用年限为50年，包括自成结构体系的站台板、楼梯及其梁、柱、墙等。（4）、以上构件相应结构可靠度理论的设计基准期均采用50年。2、地下车站结构中非支护结构构件的安全等级为一级，支护结构构件的安全等级为三级。按荷载效应基本组合进行承载能力计算时，非支护结构构件重要性系数取γ0＝1.1，支护结构构件重要性系数取γ0＝0.9。3、地下车站结构的地震作用应符合8度抗震设防烈度的要求，设计基本地震加速度值取0.2g198 北京交通大学毕业设计（论文）。车站结构的抗震设防分类均为乙类，混凝土结构抗震等级为二级。主体结构、人行通道应按提高一度抗震设防烈度的要求采取抗震措施，风道结构仍按8度抗震设防烈度的要求采取抗震措施。4、地下结构人防等级为5级，防化等级为丁级，防护单元内的使用要求为“一般人防工程且有密闭或防水要求”。5、地下铁道结构中露天或迎土面混凝土构件的环境类别为二类a，内部混凝土构件的环境类别为一类，两者均视为一般环境条件。6、非预应力钢筋混凝土构件（不包括支护构件）正截面的裂缝控制等级为三级，即允许出现裂缝。防水混凝土构件的裂缝宽度均应不大于0.2mm，内部非防水混凝土构件的裂缝宽度均应不大于0.3mm。7、地下结构设计按最不利情况进行抗浮稳定验算。在不考虑侧壁摩阻力时，抗浮安全系数；当考虑侧壁摩阻力时，抗浮安全系数。8、地下车站及人行通道均按一级防水等级要求设计，车站的风道、风井等部位均按二级防水等级要求设计。9、地下铁道结构中主要构件的耐火等级为一级。3.1.3采用或参照的主要设计规范1、《地铁设计规范》（GB50517－2003）2、《铁路隧道设计规范》（TB10003－2001）3、《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）4、《建筑结构荷载规范》（GB50009－2001）5、《地下工程防水技术规范》（GB50108-2001）6、《混凝土结构设计规范》（GB50010－2002）7、《钢结构设计规范》（GBJ17-88）8、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）9、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）198 北京交通大学毕业设计（论文）§3.2结构方案比选3.2.1施工方案比选目前国内城市地铁车站修建根据周围建筑物分布、地下管线、地面道路交通状况、工程地质和水文地质条件、车站埋深等情况，其较为成熟的施作方法有直接在车站范围内围挡明挖修建车站；在围挡内施作结构顶板后恢复地面在其保护下盖挖修建车站；在车站附近设置施工竖井，从施工竖井施作一通道暗挖修建车站。展览路地铁车站位于阜外大街、展览馆路与三里河东路的交叉路口，道路交通十分繁忙，周边建筑物密集。另外，在站址这一段的地下管线复杂，其中其主要控制管线的是位于中间的污水管线和热力沟，这决定了车站中间采用暗挖一层结构。在车站两端，施工条件较好，采用盖挖法施工，两层三跨矩形结构形式。展览路地铁车站场地范围内，自上而下地层情况依次为：杂填土、粘性土、粉细砂层、砂卵石层，厚度较大，局部深度为薄层的粘性土夹层，其次为砾岩层。车站主体结构大部分位于粘性土及砂卵石层，基底位于粘土层和卵石层中。本区域范围共有两层地下水，上层潜水水位埋深18m～20m；下层潜水水位埋深23.5m～28m。；底板结构在上层滞水水位以下，需要降水。目前我国采用的地铁车站施工方法主要有明挖法、暗挖法、盖挖法等，其优缺点比较见表3.2.1。表3.2.1　地铁车站施工方法一览表优点缺点发展方向198 北京交通大学毕业设计（论文）序号施工方法环境场地要求1明挖法浅埋车站，有宽阔的施工场地进度快，造价低，便于大型机械化施工破坏、污染环境，影响市区居民生活，风险大①开发大型导板式开凿机，深层地下连续墙，桩排墙施工技术;②预应力钢支撑技术;③地面变形监控技术3暗挖法土体进行冻结、注浆、深层搅拌、管棚法加固地面干扰小，造价低地下作业风险大，机械化程度低①发展可靠的浅地层地基处理技术;②小型灵活的地下开挖机械;③可靠的临时支护措施和机具4盖挖法市区浅埋地铁车站，占用场地时间短，对地面干扰较小，安全施工工序复杂，交叉作业，施工条件差①建立合理的施工管理网络，交叉施工，流水作业;②地下小型施工机具;③作为永久衬砌支护的地下连续墙，钻孔桩柱施工质量控制和托换技术根据展览路车站的工程地质条件、场地条件、地下管线情况以及周边交通情况等等，为了能够较好的控制周边地表沉降，同时在施工过程中能较小的影响周边交通运行，展览路车站两边采用盖挖逆作法施工，主体结构形式采用两层三跨的矩形框架；中间采用暗挖法施工，主体结构形式采用一层三跨马蹄形框架。3.2.2基坑围护结构比选目前我国基坑支护的主要形式及适用条件见表3.2.2。展览路车站基坑属于狭长型基坑（长254.7m，宽22.3m，深16.93m198 北京交通大学毕业设计（论文）），根据《建筑基坑技术规程》规定，确定该基坑侧壁的安全等级为一级，综合考虑车站工程地质、水文、场地、施工机械化等因素，拟采用地下连续墙，作为基坑支护结构。表3.2.2基坑围护结构形式类型连续墙钻孔灌注桩工字钢桩钢板桩挖孔灌注桩围护结构的特点根据需要适用于各种地质条件的地层。当基坑深、地质条件差、地下水位高时一般须采用地下连续墙。由于采用泥浆护壁成孔，故噪声低，适于城区施工；孔壁扰动后易于坍塌，在粘性土中较为适用。适用于粘性土和粒径不大于10cm的砂卵石的地层，地下水位较高时须配合人工降水措施；打桩时施工噪声大于100dB。强度高，隔水效果好，可以多次倒用。适用地层范围基本与工字钢相同。适用范围比较有限，底层必须有一定的自稳能力，地下用水量不能太大。经济性当作为主体工程的侧墙时较好一般不好不好好§3.3荷载及其荷载组合3.3.1荷载（作用）类型198 北京交通大学毕业设计（论文）盖挖逆作地铁车站的修建是一个分步施工的过程。结构的主要受力构件，常兼有临时结构和永久结构的双重功能。其结构型式、刚度、支承条件和荷载情况随开挖过程不断变化。结构受力不仅与施工方法、开挖步骤和施工措施关系密切，而且荷载效应有继承性，即这一施工过程在结构中产生的内力和变形，是前面各个施工过程受力的继续，使用阶段的受力是施工阶段受力的继续。因此，必须根据盖挖逆作法的施工工艺，考虑施工阶段的受力情况和受力特点，建立能够反映结构实际受力状态的计算分析方法。根据展览路地铁车站的结构类型，按《地铁设计规范》（GB50517－2003）及所列荷载，按永久荷载、可变荷载、偶然荷载（地震荷载、人防荷载）进行分类，确定结构整体或构件可能出现的荷载（作用）。决定荷载的数值时，应考虑施工和使用过程中发生的变化。展览路地铁车站结构设计中涉及的主要荷载，见表3.3.1。表3.3.1主要荷载取值表荷载类型荷载名称荷载计算及取值永久荷载结构自重结构自身重量产生的沿各构件轴线分布的竖向荷载，包括建筑做法与隔墙的自重。地层荷载垂直压力按实际土柱重量；水平压力施工阶段按朗肯土压力公式计算，施工阶段按主动土压力计算，使用阶段按静止土压力计算；对于粘性土地层采用水土合算，对于砂性土地层采用水土分算的办法。本计算中忽略地面荷载和邻近建筑物以及施工机械等引起的附加水平侧压力。静水压力及浮力施工阶段按降水实际情形进行计算；使用阶段按可能出现的最高水位进行计算。198 北京交通大学毕业设计（论文）混凝土收缩及徐变影响力按降低温度15考虑。设备荷载设备区按8kPa进行设计。侧向地层抗力及地层反力根据计算模型模拟实际情形确定。可变荷载基本可变荷载地面车辆荷载及其引起的侧向土压力地面车辆荷载按10kPa的均布荷载取值。地铁车辆荷载按地铁车辆实际轴重、排列和制动力考虑；并按通过重型设备运输车辆验算。人群荷载按q=4kpa计算其他可变荷载施工荷载结构设计中应考虑各种施工荷载可能发生的组合。按q=10kPa计算。温度荷载使用阶段温度变化根据北京市地区实际温度情况考虑；施工阶段按混凝土内部峰值考虑。偶然荷载地震荷载8度地震力，地面加速度0.2g，内摩擦角改变量3°。人防荷载5级人防荷载，空气冲击波超压峰值△Pm＝0.1MPa；3.3.2荷载（作用）组合(1)施工阶段：主要荷载组合见表3.3.2。对盖挖法初期支护，应考虑100％的外侧土压力。对内衬结构，则须考虑外侧土压力的变异性，分为100％与30％两种情况与其他荷载进行不利包络组合。198 北京交通大学毕业设计（论文）顶板受上部土压力和车辆荷载，而侧墙不考虑内衬承载，认为地下连续墙承担100%的侧向土压力和水压力。施工阶段，侧向土压力采用主动土压力。由于地铁车站绝大部分处于砂性地层当中，按全水头确定作用在地下结构上的浮力，按水土分算的原则确定作用在地下结构上的侧向水压力。(2)使用阶段：主要荷载组合见表3.3.2（括号内为荷载有利情况）。用使用阶段的荷载组合加载计算内力，保守设计认为二衬承担全部土压力和水压力，不考虑地下连续墙的承载能力，水压力根据正常的地下水位按全水头和水土分算的原则确定。表3.3.2施工阶段和使用阶段荷载组合表序号荷载组合永久荷载可变荷载偶然荷载人防荷载地震荷载1基本组合构件强度计算（γ0）起控制作用：1.35（1.0）不起控制作用：1.20（1.0）1.4无无2短期效应组合构件抗裂验算1.01.0无无3长期效应组合构件变形验算1.00.5～0.7无无4抗震偶然组合构件强度验算1.2（1.0）1.0无1.35人防偶然组合构件强度验算1.2（1.0）1.01.0无198 北京交通大学毕业设计（论文）§3.4结构计算3.4.1主体结构尺寸的拟定1尺寸拟定原则(1)结构的净空尺寸除满足地铁限界和其他使用及施工工艺的要求外，并应考虑测量误差、施工误差、结构永久变形的影响。(2)结构设计应满足结构在施工阶段对结构强度、刚度和稳定性的要求。(3)结构设计应满足结构在正常使用阶段及特殊使用阶段（地震、人防）对结构强度、刚度和稳定性的要求。(4)主体结构的安全等级为一级，构件的重要性系数为1.1（特殊使用阶段取1.0）。(5)结构的计算简图应模拟结构的实际受力情形，充分考虑结构与地层的相互作用和施工中已形成的支护结构的作用。(6)结构构件的设计按承载能力极限状态及正常使用极限状态分别进行荷载效用组合，并取各自最不利组合进行结构构件的设计。(7)按荷载的短期效应组合并考虑长期效应组合的情况下，结构裂缝宽度应满足0.2～0.3mm的要求。2尺寸的拟定本站主体结构主要尺寸如下：盖挖矩形断面处：车站标准断面总宽20.9m顶板厚0.85m中板厚0.4m底板厚0.9m198 北京交通大学毕业设计（论文）侧墙厚0.7m中柱采用直径1m的混凝土钢管柱，纵向间距为7m顶纵梁截面尺寸为：宽1.2m，高1.4m。底纵梁截面尺寸为：宽1.4m，高1.8m。围护结构采用宽为0.7m的地下连续墙暗挖马蹄形断面处：车站标准断面总宽22.3m初期支护厚0.35m二衬顶板厚0.7m二衬底板厚0.9m3.4.2荷载计算及荷载组合1本设计采用的荷载及荷载组合本设计结合盖挖法与暗挖法施工，既考虑使用阶段的计算，也考虑施工阶段的不利情况，同时结合工程的具体实际情况。我们取在上述七种组合中取一种组合方式，即使用阶段标准组合进行计算。地铁的主体结构工程，设计使用年限为100年。由于在长期的使用过程中，外部荷载因围护结构材料性能退化和刚度下降向主体结构转移，最终外部荷载全部由主体结构承受，故使用阶段本设计考虑将全部荷载由主体结构承受的情况。施工阶段考虑将全部荷载由围护结构承受。顶板底板承受弯距较大，应与于考虑，采用复合墙理论。考虑的荷载如表3.4.1：表3.4.1车站结构主要荷载表荷载类型荷载名称荷载计算及取值198 北京交通大学毕业设计（论文）永久荷载结构自重按构件实际重量计算。地层压力垂直压力按实际土柱重量；水平压力按静止土压力计算，水土分算。水压力按正常的地下水位的全水头进行计算。地面超载按20kPa均布荷载计（不考虑）可变荷载基本可变荷载地面车辆荷载按10kPa均布荷载计人群荷载按4kPa均布荷载计。说明：1、规范规定，使用阶段，无论砂性土或粘性土，都应该根据正常的地下水位按全水头和水土分算的原则确定。2、地面超载和地面车辆荷载由于较小，它们引起的侧向水平荷载较小，在本设计中不予考虑。2水土压力荷载计算：（1）工程地质工程地质水文地质条件：六号线可研阶段的工程地质、水文地质资料分区域划分和描述，本区域范围自上而下地层情况依次为：杂填土、粘性土、粉细砂层、砂卵石层，厚度较大，局部深度为薄层的粘性土夹层，其次为砾岩层。车站主体结构大部分位于粘性土及砂卵石层，基底位于粘土层和卵石层中。本区域范围共有两层地下水，上层潜水水位埋深18m～20m；下层潜水水位埋深23.5m～28m。；底板结构在上层滞水水位以下（标准段1.1m，盾构井段2.7m），需要降水.（2）土的物理力学参数土的物理力学性质指标见下表:198 北京交通大学毕业设计（论文）表3.4.2土的物理力学性质指标表土的类型厚度（m）重度γ（kN/m3）弹性抗力系数(Mpa/m）变形模量E（GPa）泊松比μ内摩擦角ф（º）粘聚力C(Mpa)杂填土2.017.0550.80.41200.005粘性土8.018.52880.80.34210.012粉细砂层1.519.51151.20.31220.015砂卵石层4.5212052.00.30260.032粘性土夹层3.020.61601.70.33240.021砾岩层224562.80.42420.043（3）地层柱状图地层柱状图见图3.4.1。图3.4.1地层柱状图(4)、施工阶段水压力计算:a、顶板和底板处竖向水压力计算：无198 北京交通大学毕业设计（论文）b、侧向水压力计算：结构顶板处的侧向水压力为：无结构底板处的侧向水压力为：(5)、使用阶段水压力计算a、竖向水压力计算：结构顶板处的竖向水压力为：无结构底板处的竖向水压力为：b、侧向水压力计算：结构顶板处的侧向水压力为：无结构底板处的侧向水压力为：(6)、土压力计算垂直压力按实际土柱重量；水平压力施工阶段按朗肯主动土压力公式计算，使用阶段按静止土压力计算，砂土地层水土分算。竖向土压力按公式(3-1)进行计算，侧向土压力按公式(3-2)和(3-3)进行计算。(3-1)(3-2)(3-3)—各层土主动土压力系数，近似认为在砂性土中，可由内摩擦角ф（º）来确定，，见表3.4.3；—各层土重度；—各层土厚。198 北京交通大学毕业设计（论文）表3.4.3主动土压力系数表土的类型杂填土粘性土粉细砂砂卵石粘性土夹层内摩擦角ф（º）20212226240.490.470.450.390.42—各层土静止土压力系数，可由泊松比来确定，，见表3.4.4；—各层土重度；—各层土厚。表3.4.4静止土压力系数表土的类型杂填土粘性土粉细砂砂卵石粘性土夹层泊松比μ0.410.340.310.300.330.690.520.450.430.49a、竖向土压力计算由于地下水较深,施工阶段与使用阶段结构顶板竖向土压力为顶板浇注好后的回填土土柱重，即b、侧向土压力计算施工阶段的侧向土压力计算结构见表3.4.5表3.4.5主动侧向土压力计算表198 北京交通大学毕业设计（论文）土的类型厚度（m）重度γ(kN/m3)各层侧向静止土压力（kpa）累计静止土压力（kpa）杂填土2.017.00.4916.6616.66粘性土8.018.50.4769.5686.22粉细砂1.519.50.4513.1699.38砂卵石4.521.00.3936.86136.24粘性土夹层2.520.60.4221.63157.87注：结构底板在粉细砂厚度为2.5m处使用阶段的侧向土压力计算结构见表3.4.6。表3.4.6静止侧向土压力计算表土的类型厚度（m）重度γ(kN/m3)各层侧向静止土压力（kpa）累计静止土压力（kpa）杂填土2.017.00.6923.4623.46粘性土8.018.50.5276.96100.42粉细砂1.519.50.4513.16113.58砂卵石4.521.00.4340.64154.22粘性土夹层2.520.60.4925.24179.46注：结构底板在粉细砂厚度为2.5m处。(7)、其他荷载198 北京交通大学毕业设计（论文）a、列车活荷载列车按六节编组，轴重14t，折算等效静载20kpa。（轨道铺设在隧道底板上，车辆荷载略去不计）b、地面车辆荷载折算等效均布荷载取10kpa。c、人群荷载取4kpa。d、地面超载取20kpa。3.4.3计算模型车站主体结构计算模型采用荷载—结构模型中的“径向反力法”，作用的地层压力由计算出的荷载表示，而地层抵抗变形的被动反作用力则由Winkler(温克尔)地基模拟。并且认为当结构在外荷载作用下向地层发生位移时，地层会提供沿结构的径向弹性反力，但不考虑地层对结构的切向摩擦力作用，在计算模型中，结构外侧用全环径向弹簧单元模拟地层反力(仅考虑弹簧受压而不考虑其受拉作用)。为了能够确切模拟分步开挖过程及使用阶段不同的受力状况，将结构受力的变化过程划分为若干个相对独立的阶段进行计算。对于三跨双层地铁车站框架结构，本设计将结构计算分为4个主要的施工过程和1个使用阶段，相应的计算简图和计算结果如下：结构设计采用ANSYS有限元程序进行建模，主体结构采用梁单元模拟(beam3)，径向弹簧采用具有非线性功能的单向单元(COMBIN14)进行模拟,计算时纵向取1m计算。柱按等效刚度等效成车站总长范围内的连续墙。由得：3.4.4结构内力计算198 北京交通大学毕业设计（论文）3.4.4.1盖挖段截面的内力计算1单元划分地铁车站框架结构的内力计算极为复杂，通常用有限元的思想进行划分单元，然后通过计算机程序进行计算。2荷载计算考虑荷载组合，施工阶段的荷载计算结果见图3.4.2。图3.4.2计算荷载图施工阶段（考虑荷载组合）:（施工荷载）198 北京交通大学毕业设计（论文）考虑荷载组合，使用阶段的荷载计算结果见图3.4.3。图3.4.3计算荷载图198 北京交通大学毕业设计（论文）使用阶段（考虑荷载组合）：结构计算分为4个主要的施工过程和1个使用阶段，相应的计算简图和计算结果如下：3施工阶段计算结果：1）开挖到中楼楼底板(a)ansys中单元划分、荷载和约束的施加见图3.4.3198 北京交通大学毕业设计（论文）图3.4.3单元划分(b)结构内力图绘制198 北京交通大学毕业设计（论文）图3.4.4结构弯矩图（单位：）图3.4.5结构剪力图（单位：）198 北京交通大学毕业设计（论文）图3.4.6结构轴力图（单位：）(c)结构内力最大值见表3.4.7表3.4.1结构内力最大值列表结构构件最大正弯矩（N·m）最大负弯矩（N·m）最大剪力（N）最大轴力（N）顶板1190300113470021556001963400侧墙5528311903005665503344200中柱7419.74703.62996.520925002）铺设中板后，并且考虑中板上的施工荷载(a)ansys中单元划分、荷载和约束的施加见图3.4.7图3.4.7单元划分(b)内力图的绘制198 北京交通大学毕业设计（论文）图3.4.8结构弯矩图（单位：）图3.4.9结构剪力图（单位：）198 北京交通大学毕业设计（论文）图3.4.10结构轴力图（单位：）(c)结构内力最大值见表3.4.8表3.4.8结构内力最大值列表结构构件最大正弯矩（N·m）最大负弯矩（N·m）最大剪力（N）最大轴力（N）顶板84737082107015780001430100中板76211022963084275019580侧墙957128473703983402401500中柱5642.12712.61273.114532003）开挖至底板底(a)ansys中单元划分见图3.4.10198 北京交通大学毕业设计（论文）图3.4.10单元划分(b)内力图的绘制198 北京交通大学毕业设计（论文）图3.4.11弯矩图（单位：）图3.4.12结构剪力图（单位：）198 北京交通大学毕业设计（论文）图3.4.13结构轴力图（单位：）(c)结构内力最大值见表3.4.9表3.4.9结构内力最大值列表结构构件最大正弯矩（N·m）最大负弯矩（N·m）最大剪力（N）最大轴力（N）顶板1313400125220023619002159800中板420998214.3100601180400侧墙17486013134006271003677900中柱38459521601006027389004）铺设底板封底(a)ansys中单元划分、荷载和约束的施加见图3.4.14图3.4.14单元划分198 北京交通大学毕业设计（论文）（b）内力图的绘制图3.4.15弯矩图（单位：）198 北京交通大学毕业设计（论文）图3.4.16结构剪力图（单位：）图3.4.17结构轴力图（单位：）(c)结构内力最大值见表3.4.9表3.4.4结构内力最大值列表结构构件最大正弯矩（N·m）最大负弯矩（N·m）最大剪力（N）最大轴力（N）顶板79196076721014780001345700中板2034204051203481407679.8底板1465400748910166860095772侧墙858727919605503602234000中柱34279473611572015487004.使用阶段计算结果:198 北京交通大学毕业设计（论文）(a)ansys中单元划分见图3.4.18图3.4.18单元划分（b）内力图的绘制198 北京交通大学毕业设计（论文）图3.4.19弯矩图（单位：）图3.4.20结构剪力图（单位：）198 北京交通大学毕业设计（论文）图3.4.21结构轴力图（单位：）(c)结构内力最大值见表3.4.10表3.4.10结构内力最大值列表结构构件最大正弯矩（N·m）最大负弯矩（N·m）最大剪力（N）最大轴力（N）顶板76721079196014780001345700中板4051202034203481407679.8底板7489101465400166860095772侧墙7919603259005503602234000中柱47361342791572015487005、比较施工阶段和使用阶段结构内力最大值见表3.4.11表3.4.11施工阶段和使用阶段结构内力最大值列表198 北京交通大学毕业设计（论文）结构构件最大正弯矩（N·m）最大负弯矩（N·m）最大剪力（N）最大轴力（N）顶板1313400（step3）1252200（step3）2361900(step3)-2159800（step3）中板762110(step2)405120(step4)842750(step2)-1180400(step3)底板748910(使用阶段)1465400(使用阶段)1668600(使用阶段)-95772(step4)中柱47361（使用阶段）52160(step3)15720（使用阶段）-2738900(step3)侧墙791960（使用阶段）325900(使用阶段)550360（使用阶段）-2234000(使用阶段)地下连续墙791960（step4）1313400(step3)627100（step3）-3677900(step3)注：侧墙配筋采用使用阶段的内力，底版配筋采用使用阶段的轴力和弯矩，但验算抗压强度时用step4的最大轴力。3.4.4.2暗挖阶段截面内力计算1单元划分地铁车站框架结构的内力计算极为复杂，通常用有限元的思想进行划分单元，然后通过计算机程序进行计算。2荷载计算考虑荷载组合，荷载计算结果见图3.4.22。198 北京交通大学毕业设计（论文）图3.4.22计算荷载图198 北京交通大学毕业设计（论文）3计算结果：1)ansys中单元划分、荷载和约束的施加见图3.4.23图3.4.23单元划分198 北京交通大学毕业设计（论文）图3.4.24结构弯距图（单位：）图3.4.25结构剪力图（单位：）198 北京交通大学毕业设计（论文）图3.4.26结构轴力图（单位：）(c)结构内力最大值见表3.4.12表3.4.12结构内力最大值列表结构构件最大正弯矩（N·m）最大负弯矩（N·m）最大剪力（N）最大轴力（N）顶板4463003890504424002098600底板1855900132740020032001736100侧墙1383301038305485902917100中柱1751201439105317339713003.4.5配筋计算根据弯距图和轴力图，按各构件截面的最大正负弯距和最大轴力对每个单元进行配筋（除柱外，其余纵向均取1m198 北京交通大学毕业设计（论文）配筋），构件范围的每个单元配筋相同。3.4.5.1盖挖段截面配筋1顶板配筋计算（取顶板的厚度最小单元配筋）（1）、纵向受力钢筋设计：顶板材料如下：混凝土采用C30，，，查表得：，，。钢筋采用Ⅱ级筋，。顶板最大正弯距顶板最大负弯距顶板最大轴力顶板属压弯构件，按受弯构件和压弯构件两种情况进行计算，取最不利进行配筋。（1.1）、按受弯构件进行配筋及算a、上侧最大正弯距。顶板的混凝土保护层厚度取，则则，可以。198 北京交通大学毕业设计（论文）选用，则。验算适用条件：（a.1）、，可以。（a.2）、，所以符合要求b、下侧最大负弯距顶板的混凝土保护层厚度取，则则，可以。选用，则。验算适用条件：（b.1）、，可以。（b.2）、198 北京交通大学毕业设计（论文）所以符合要求c、抗压强度检算：符合抗压要求d、最小配筋率验算：，满足要求。（1.2）、按偏心受压构件进行配筋计算a、判断大小偏心由于，则，可先按大偏心受压情况计算。由于取的是一个计算单元配筋，所以计算长度很小，约为1m，，故。,所以取，取198 北京交通大学毕业设计（论文）b、c、故取。则选用，则d、最小配筋率验算：，满足要求。比较（1.1），（1.2）可知，按受弯构件配筋偏于安全，故按受弯构件配筋。（2）、箍筋设计：其中，取、，得到，取故取，198 北京交通大学毕业设计（论文）最小配箍率符合要求（3）、构造钢筋设计：由于顶板高度较大，按构造要求需在中部设置构造钢筋，选用。为将荷载均匀传布给主受力钢筋，沿垂直与板主受力钢筋的方向上布置分布钢筋，设两层在主受力筋的内侧，选用。具体布置见顶板钢筋布置图。2中板配筋计算（取中板的厚度最小单元配筋）（1）、纵向受力钢筋设计：中板材料如下：混凝土采用C30，，，查表得：，，钢筋采用Ⅱ级筋，中板最大正弯距中板最大负弯距中板最大轴力中板最大剪力a、由内力图可知，中板的轴力相对较大，弯矩很小，可按偏心受压进行计算取198 北京交通大学毕业设计（论文）最小混凝土保护层厚度，，则，可先按大偏心受压情况计算。由于取的是一个计算单元配筋，所以计算长度很小，约为1m，，故。，，又故取则198 北京交通大学毕业设计（论文）选用，则。b、最小配筋率验算：，满足要求。c、抗压强度检算：中板的抗压强度满足要求。（2）、箍筋设计：需按计算配置箍筋。选用的四肢箍筋。最小配箍率验算，满足要求。（3）、构造钢筋设计：为将荷载均匀传布给主受力钢筋，沿垂直与板主受力钢筋的方向上布置分布钢筋，设两层在主受力筋的内侧，选用。由于楼板高度不大，不需设置构造钢筋。具体布置见中楼板钢筋布置图。198 北京交通大学毕业设计（论文）3底板配筋计算（取底板的厚度最小单元配筋）（1）、纵向受力钢筋设计：a、底板材料如下：混凝土采用C30，，，查表得：，，钢筋采用Ⅱ级筋，底板最大正弯距底板最大负弯距底板最大轴力底板最大剪力底板所受轴力远小于弯矩，故按受弯构件计算配筋a、上侧最大正弯距。顶板的混凝土保护层厚度取，则则，可以。选用，则验算适用条件：（a.1）、，可以。198 北京交通大学毕业设计（论文）（a.2）、，符合要求b、下侧最大负弯距顶板的混凝土保护层厚度取，则则，可以。选用，则。验算适用条件：（b.1）、，可以。（b.2）、，c、抗压强度检算：d、最小配筋率验算：198 北京交通大学毕业设计（论文），满足要求。（2）、箍筋设计：,需计算配箍选用的四肢箍筋。最小配箍率。配箍率，满足要求。（3）、构造钢筋设计：由于底板高度较大，按构造要求需在中部设置构造钢筋，选用。为将荷载均匀传布给主受力钢筋，沿垂直与底板主受力钢筋的方向上布置分布钢筋，设两层在主受力筋的内侧，选用。具体布置见底板钢筋布置图。4侧墙配筋计算（取侧墙的厚度最小单元配筋）（1）、纵向受力钢筋设计：侧墙材料如下：混凝土采用C30，，，查表得：198 北京交通大学毕业设计（论文），，钢筋采用Ⅱ级筋，侧墙最大正弯距侧墙最大负弯距侧墙最大轴力侧墙属压弯构件，按受弯构件和压弯构件两种情况进行计算，取最不利进行配筋。（1.1）、按受弯构件进行配筋计算a、外侧最大正弯距侧墙的混凝土保护层厚度取，则则，可以。选用双层，则。验算适用条件：（a.1）、，可以。（a.2）、198 北京交通大学毕业设计（论文）b、内侧最大负弯距侧墙的混凝土保护层厚度取，则则，可以。选用，则。验算适用条件：（b.1）、，可以。（b.2）、，符合要求c、抗压强度检算：抗压强度符合要求。d、最小配筋率验算：，满足要求。198 北京交通大学毕业设计（论文）（1.2）、按偏心受压构件进行配筋计算a、判断大小偏心由于，则，可先按大偏心受压情况计算。由于取的是一个计算单元配筋，所以计算长度很小，约为1m，，故。，取b、c、，又则选用，则。198 北京交通大学毕业设计（论文）最小配筋率验算：，满足要求。比较（1.1），（1.2）可知，按受弯构件配筋偏于安全，故按受弯构件配筋。（2）、箍筋设计：该值大于底板各截面剪力中的最大值，故按构造要求配置箍筋即可最小配箍率取四肢箍筋，，满足要求。（3）、构造钢筋设计：由于侧墙高度较大，按构造要求需在中部设置构造钢筋，选用。为将荷载均匀传布给主受力钢筋，沿垂直与侧墙主受力钢筋的方向上布置分布钢筋，设两层在主受力筋的内侧，选用。具体布置见侧墙钢筋布置图。5钢管混凝土柱按其施工工艺配钢筋强度验算按下式计算：式中--------轴心抗压承载力（N）198 北京交通大学毕业设计（论文）---------受压杆件稳定性系数，见钢管混凝土结构设计规范--------偏心受压增大系数1.5～1.8--------钢管截面积（mm2）--------钢材抗压设计强度（N/mm2）--------核心混凝土轴心抗压强度提高系数，见钢管混凝土结构设计规范--------钢管内核心混凝土截面积（mm2）---------混凝土轴心抗压设计强度（N/mm2）稳定性验算略。6顶、底纵梁配筋计算（1）、顶、底纵梁内力计算模型一由于顶、底纵梁沿车站纵向长度很大，我们计算内力时采取简化计算，在车站纵向长度方向取3跨，梁和柱视为铰接，柱距为7m，纵梁承受均布荷载。这样计算偏于保守。顶、底纵梁内力计算简图如下：图3.4.27顶、底纵梁计算简图（2）顶、底纵梁内力计算a、顶纵梁内力计算198 北京交通大学毕业设计（论文）顶纵梁所受的竖向荷载，以顶纵梁两侧顶板各取一半的长度范围内的荷载加在顶纵梁的中轴线上，包括地面超载，地面车辆荷载，竖向土压力，竖向水压力等竖向均布荷载和结构自重。计算如下：将，代入表ansys中计算得（以下侧受拉为正）：图3.4.28顶纵梁弯矩图198 北京交通大学毕业设计（论文）图3.4.29顶纵梁剪力图b、底纵梁内力计算底纵梁所受的竖向荷载，以底纵梁两侧的拱段各取一半长度范围内的荷载加在底纵梁的中轴线上，包括弹性地基作用在结构上的弹性抗力和结构自重。弹性抗力取作用范围内的最大值按均布荷载加载。计算如下：将，代入表ansys中计算得：198 北京交通大学毕业设计（论文）图3.4.30底纵梁弯矩图图3.4.31底纵梁剪力图198 北京交通大学毕业设计（论文）（3）、顶纵梁配筋计算(3.1)、纵向受力钢筋设计：(3.1.1)、顶纵梁材料如下：混凝土采用C30，，，查表得：，，。钢筋采用Ⅱ级筋，。顶纵梁最大正弯距顶纵梁最大负弯距顶纵梁最大剪力顶纵梁属受弯构件，按受弯构件进行配筋计算。(3.1.2)、下侧最大正弯距顶纵梁的混凝土保护层厚度取，则则，可以。选用，则。验算适用条件：（3.1.2.1）、，可以。（3.1.2.2）、198 北京交通大学毕业设计（论文），同时，可以。(3.1.3)、上侧最大负弯距。顶纵梁的混凝土保护层厚度取，则则，可以。选用，则。验算适用条件：（3.1.3.1）、，可以。（3.1.3.2）、，同时，可以。（3.2）、箍筋设计：(3.2.1)、验算是否需要计算配置箍筋,故需要进行配箍计算。198 北京交通大学毕业设计（论文）(3.2.2)、只配箍筋而不配弯起钢筋计算公式如下：代入数据，取等号计算：则：选用四肢箍筋，最小配箍率配箍率为：,符合要求（3.3）、构造钢筋设计：由于顶纵梁高度较大，按构造要求需在中部设置构造钢筋，选用，并设置复合箍筋。具体布置见顶纵梁钢筋布置图。（4）、底纵梁配筋计算（4.1）、纵向受力钢筋设计：(4.1.1)、底纵梁材料如下：混凝土采用C30，，，查表得：，，。钢筋采用Ⅱ级筋，。底纵梁最大正弯距198 北京交通大学毕业设计（论文）底纵梁最大负弯距底纵梁最大剪力底纵梁属受弯构件，按受弯构件进行配筋计算。(4.1.2)、上侧最大负弯距，底纵梁的混凝土保护层厚度取，则则，可以。选用，则。验算适用条件：（4.1.2.1）、，可以。（4.1.2.2）、，同时(4.1.3)、下侧最大大正弯距底纵梁的混凝土保护层厚度取，则则198 北京交通大学毕业设计（论文）选用双层，则。验算适用条件：（4.1.3.1）、，可以。（4.1.3.2）、，同时，可以。(4.2）、箍筋设计：(4.2.1)、验算是否需要计算配置箍筋,故需要进行配箍计算。(4.2.2)、所需配置箍筋量较大，考虑在剪力很大的部位设置弯起钢筋。198 北京交通大学毕业设计（论文）选用的四肢箍筋。配箍率，满足要求。（4.2.3）、构造钢筋设计：由于底纵梁高度较大，按构造要求需在中部设置构造钢筋，选用，并设置复合箍筋。具体布置见底纵梁钢筋布置图。<2>暗挖段截面配筋（内衬）2顶板配筋计算（取顶板的厚度最小单元配筋）（1）、纵向受力钢筋设计：顶板材料如下：混凝土采用C30，，，查表得：，，。钢筋采用Ⅱ级筋，。顶板最大正弯距顶板最大负弯距顶板最大轴力顶板最大剪力顶板属压弯构件，按受弯构件和压弯构件两种情况进行计算，取最不利进行配筋。（1.1）、按受弯构件进行配筋及算198 北京交通大学毕业设计（论文）a、上侧最大正弯距。顶板的混凝土保护层厚度取，则则，可以。选用，则验算适用条件：（a.1）、，可以。（a.2）、，所以符合要求b、下侧最大负弯距顶板的混凝土保护层厚度取，则则，可以。198 北京交通大学毕业设计（论文）选用，则。验算适用条件：（b.1）、，可以。（b.2）、所以符合要求c、抗压强度检算：符合抗压要求d、最小配筋率验算：，满足要求。（1.2）、按偏心受压构件进行配筋计算a、判断大小偏心由于，则，可先按大偏心受压情况计算。198 北京交通大学毕业设计（论文）由于取的是一个计算单元配筋，所以计算长度很小，约为1m，，故。,所以取，取b、c、,又，。则比较（1.1），（1.2）可知，按受弯构件配筋偏于安全，故按受弯构件配筋。（2）、箍筋设计：故按最小配筋率构造配筋最小配箍率198 北京交通大学毕业设计（论文）选用四肢箍筋，符合要求（3）、构造钢筋设计：由于顶板高度较大，按构造要求需在中部设置构造钢筋，选用。为将荷载均匀传布给主受力钢筋，沿垂直与板主受力钢筋的方向上布置分布钢筋，设两层在主受力筋的内侧，选用。具体布置见顶板钢筋布置图。2底板配筋计算（取底板的厚度最小单元配筋）（1）、纵向受力钢筋设计：a、底板材料如下：混凝土采用C30，，，查表得：，，，保护层厚度钢筋采用Ⅱ级筋，底板最大正弯距底板最大负弯距底板最大轴力底板最大剪力底板属压弯构件，按压弯构件进行配筋计算。198 北京交通大学毕业设计（论文）由于，则，可先按大偏心受压情况计算。由于取的是一个计算单元配筋，所以计算长度很小，约为1m，，故。，取b、c、，则选用，则d、最小配筋率验算：，满足要求。e、抗压强度检算：198 北京交通大学毕业设计（论文）强度符合要求。（2）、箍筋设计：该值小于底板各截面剪力中的最大值，故需要计算配置箍筋选用四肢箍筋，最小配箍率符合要求（3）、构造钢筋设计：由于底板高度较大，按构造要求需在中部设置构造钢筋，选用。为将荷载均匀传布给主受力钢筋，沿垂直与底板主受力钢筋的方向上布置分布钢筋，设两层在主受力筋的内侧，选用。具体布置见底板钢筋布置图。4侧墙配筋计算（取侧墙的厚度最小单元配筋）198 北京交通大学毕业设计（论文）（1）、纵向受力钢筋设计：侧墙材料如下：混凝土采用C30，，，查表得：，，钢筋采用Ⅱ级筋，侧墙最大正弯距侧墙最大负弯距侧墙最大轴力侧墙最大剪力侧墙属压弯构件，按受弯构件和压弯构件两种情况进行计算，取最不利进行配筋。（1.1）、按受弯构件进行配筋计算a、外侧最大正弯距侧墙的混凝土保护层厚度取，则则，可以。考虑到满足最小配筋率要求，选取，验算适用条件：198 北京交通大学毕业设计（论文）（a.1）、，可以。（a.2）、b、内侧最大负弯距侧墙的混凝土保护层厚度取，则则，可以。选用，则。验算适用条件：（b.1）、，可以。（b.2）、，符合要求c、抗压强度检算：198 北京交通大学毕业设计（论文）抗压强度符合要求。d、最小配筋率验算：，满足要求。（1.2）、按偏心受压构件进行配筋计算a、判断大小偏心由于，则，可先按大偏心受压情况计算。由于取的是一个计算单元配筋，所以计算长度很小，约为1m，，故。，取b、c、，又则198 北京交通大学毕业设计（论文）选用，则。最小配筋率验算：，满足要求。比较（1.1），（1.2）可知，按受弯构件配筋偏于安全，故按受弯构件配筋。（2）、箍筋设计：该值大于底板各截面剪力中的最大值，故按构造要求配置箍筋即可最小配箍率取四肢箍筋，，满足要求。（3）、构造钢筋设计：由于侧墙高度较大，按构造要求需在中部设置构造钢筋，选用。为将荷载均匀传布给主受力钢筋，沿垂直与侧墙主受力钢筋的方向上布置分布钢筋，设两层在主受力筋的内侧，选用。具体布置见侧墙钢筋布置图。5中柱配筋计算198 北京交通大学毕业设计（论文）（1）纵向受力钢筋设计：中柱材料如下：混凝土采用C30，，，查表得：，，。钢筋采用Ⅱ级筋，中柱最大正弯距中柱最大负弯距中柱最大剪力中柱最大轴力中柱属轴心受压构件，由于弯距相对较小，按轴心受压构件进行配筋计算：柱两端的支承情况视为两端固定，故柱的计算长度，故圆形混凝土截面面积为轴力过大，采用螺旋箍筋配筋，取混凝土的保护层厚度为80mm取螺旋箍筋直径，则取，则198 北京交通大学毕业设计（论文）选用，配筋率,符合要求（2）、箍筋设计：该值大于中柱各截面剪力中的最大值，故采用螺旋箍筋符合抗剪要求。（3）、构造钢筋设计：由于中柱直径较大，按构造要求需设置构造钢筋。具体布置见中柱钢筋布置图。6顶、底纵梁配筋计算（1）、顶、底纵梁内力计算模型一由于顶、底纵梁沿车站纵向长度很大，我们计算内力时采取简化计算，在车站纵向长度方向取3跨，梁和柱视为铰接，柱距为7m，纵梁承受均布荷载。这样计算偏于保守。顶、底纵梁内力计算简图如下：图3.4.32顶、底纵梁计算简图（2）顶、底纵梁内力计算a、顶纵梁内力计算198 北京交通大学毕业设计（论文）顶纵梁所受的竖向荷载，以顶纵梁两侧顶板各取一半的长度范围内的荷载加在顶纵梁的中轴线上，包括地面超载，地面车辆荷载，竖向土压力，竖向水压力等竖向均布荷载和结构自重。计算如下：将，代入表ansys中计算得（以下侧受拉为正）：图3.4.33顶纵梁弯矩图198 北京交通大学毕业设计（论文）图3.4.34顶纵梁剪力图b、底纵梁内力计算底纵梁所受的竖向荷载，以底纵梁两侧的拱段各取一半长度范围内的荷载加在底纵梁的中轴线上，包括弹性地基作用在结构上的弹性抗力和结构自重。弹性抗力取作用范围内的最大值按均布荷载加载。计算如下：将，代入表ansys中计算得：198 北京交通大学毕业设计（论文）图3.4.35底纵梁弯矩图图3.4.36底纵梁剪力图198 北京交通大学毕业设计（论文）（3）、顶纵梁配筋计算(3.1)、纵向受力钢筋设计：(3.1.1)、顶纵梁材料如下：混凝土采用C30，，，查表得：，，。钢筋采用Ⅱ级筋，。顶纵梁最大正弯距顶纵梁最大负弯距顶纵梁最大剪力顶纵梁属受弯构件，按受弯构件进行配筋计算。(3.1.2)、下侧最大正弯距弯矩较大，布置纵筋面积较大，钢筋放两排放下，故取顶纵梁的混凝土保护层厚度取，则则，可以。选用，则。验算适用条件：（3.1.2.1）、，可以。198 北京交通大学毕业设计（论文）（3.1.2.2）、，同时，可以。(3.1.3)、上侧最大负弯距。顶纵梁的混凝土保护层厚度取，则则，可以。选用，则。验算适用条件：（3.1.3.1）、，可以。（3.1.3.2）、，同时，可以。（3.2）、箍筋设计：(3.2.1)、验算是否需要计算配置箍筋198 北京交通大学毕业设计（论文）,故需要进行配箍计算。(3.2.2)、考虑到剪力过大，在所需配置箍筋量较大，考虑在剪力很大的部位设置弯起钢筋。计算公式如下：选用的四肢箍筋。配箍率，满足要求。（3.3）、构造钢筋设计：由于顶纵梁高度较大，按构造要求需在中部设置构造钢筋，选用，并设置复合箍筋。具体布置见顶纵梁钢筋布置图。（4）、底纵梁配筋计算（4.1）、纵向受力钢筋设计：(4.1.1)、底纵梁材料如下：混凝土采用C30，，，查表得：，，。198 北京交通大学毕业设计（论文）钢筋采用Ⅱ级筋，。底纵梁最大正弯距底纵梁最大负弯距底纵梁最大剪力底纵梁属受弯构件，按受弯构件进行配筋计算。(4.1.2)、上侧最大负弯距，底纵梁的混凝土保护层厚度取，则则，可以。选用，则。验算适用条件：（4.1.2.1）、，可以。（4.1.2.2）、，同时，(4.1.3)、下侧最大大正弯距底纵梁的混凝土保护层厚度取，则198 北京交通大学毕业设计（论文）则选用，则。验算适用条件：（4.1.3.1）、，可以。（4.1.3.2）、，同时，可以。（4.2）、箍筋设计：(4.2.1)、验算是否需要计算配置箍筋,故需要进行配箍计算。(4.2.2)、所需配置箍筋量较大，考虑在剪力很大的部位设置弯起钢筋。198 北京交通大学毕业设计（论文）选用的四肢箍筋。配箍率，满足要求。（4.2.3）、构造钢筋设计：由于底纵梁高度较大，按构造要求需在中部设置构造钢筋，选用，并设置复合箍筋。具体布置见底纵梁钢筋布置图。§3.5结构防排水3.5.1防水原则与标准1、一般原则1）地下车站结构物的防水设计应遵循“以防为主、防排结合、刚柔相济、多道防线、因地制宜、综合治理”的原则。以结构自防水为根本。2）防水设计应满足《地下工程防水技术规范》（GB50108-2001）的要求。3）结构防水层材料，宜选用耐老化，耐腐蚀，易操作且焊接时无毒，适宜在潮湿基面上施工的材料。2、防水标准198 北京交通大学毕业设计（论文）1）车站、出入口通道防水等级为一级，结构不允许出现渗水，内衬表面不得有湿渍。2）风道及风井防水等级为二级，不允许漏水，结构表面允许有少量的偶见湿渍。3）在侵蚀性介质中的砼耐蚀系数不应小于0.8。3.5.2防水方案1）防水夹层防水：防水层采用400g/m2无纺布+1.5mm厚防水板，采用无钉铺设工艺，拱、墙、底全包。2）二次衬砌混凝土防水：二次衬砌采用防水钢筋混凝土，抗渗标号为S10。3）全包防水板与初支之间纵向设二条Φ50软式透水管，纵向每隔10米左右用Φ40PVC管排入隧道内侧沟。4）沿隧道纵向每3m于初支拱部预设3根注浆短管，跟随初支背后回填注浆；在二衬内亦设置2-3根预埋注浆管，注浆管固定在防水层表面，便于后续注浆堵漏处理。注浆材料为水泥浆(水灰比0.8:1-1：1)，在水泥浆中添加2-3%的MgO膨胀剂；注浆压力根据实际情况确定，但不小于0.2Mpa，不大于1Mpa。3.5.3特殊部位的防水技术措施1、两缝防水1）变形缝：本工程车站主体在单层结构与双层结构交界处设诱导缝,砼连续浇筑，钢筋断开；在车站与风道、出入口、区间衔接处设置变形缝，变形缝宽度为20mm。变形缝采用中埋式橡胶止水带止水，缝间充填双组份聚硫橡胶和聚苯板,在变形缝内侧设置预留槽，槽内涂刷双组份聚氨酯涂料并用EVA砂浆封口。变形缝处设接水槽。同时，在变形缝处沿隧道环向设置封闭的背贴式止水带，将车站和区间隧道的防水区域分开，形成各自独立的防水区域。198 北京交通大学毕业设计（论文）2）施工缝：纵向施工缝的处理：施工缝继续灌注混凝土时，已灌注混凝土强度不应低于1.2Mpa。继续灌注混凝土前，应将已硬化的混凝土表面浮浆、松动砂石清除干净，将表面凿毛，用水冲洗干净并保持湿润无积水。在继续灌注混凝土前，应先铺一层30毫米厚水泥砂浆，水泥砂浆的水灰比与混凝土相同。环向施工缝处理：施工缝继续灌注混凝土时，已灌注混凝土强度不应低于2.5Mpa。两种施工缝均采用背贴式止水带进行加强防水。有背贴式止水带的地方，在其两翼均应固定注浆管进行后续填充注浆，保证止水带与模筑混凝土之间的密贴。2、穿墙管件防水措施穿墙管件穿过防水层的部位需进行防水密封处理，采用止水法兰和双面胶粘带以及金属箍进行处理。止水法兰焊接在穿墙管件上，然后浇筑在模筑混凝土中，必要时在止水法兰根部粘贴遇水膨胀腻子条；双面胶粘带先粘贴在管件的四周，然后再将塑料防水板粘贴在双面胶粘带表面，将防水板的搭接边密实手工焊接，最后用双道金属箍件箍紧。3、防水板的保护为保护防水板在施工中不被钢筋焊接的焊渣烧穿，在底板防水层内侧铺设70毫米厚水泥砂浆作为保护层。198 北京交通大学毕业设计（论文）第4章车站施工方法§4.1施工方法4.1.1工程概况北京地铁六号线展览路车站为岛式车站，站台宽度12.0m，车站全长232.6m；车站结构外包尺寸为长232.6m，宽21.8m，高15.5m；车站上层覆土厚4m，结构底板埋深19.5m。根据北京地铁六号线展览路车站的地质条件及周边环境情况，北京地铁六号线展览路车站主体结构车站主体推荐采用盖挖法施工；跨十字路口段推荐采用暗挖单层施工；出入口及风道采用暗挖，在口部出地面部分明挖。车站西侧在顶板预留后浇带，以便盾构吊出。主体结构基坑长254.7m，宽22.3m，深16.93m。4.1.2主要施工步序4.1.2.1盖挖逆作法施工(1)施工前的准备，主要是场地的清理，开挖到顶板下表面标高；(2)施做地下连续墙围护结构；(3)进行基坑坑内降水；(4)构筑主体结构中间立柱；(5)构筑顶板；(6)回填土，恢复路面；(7)开挖中层土方；(8)构筑上层主体结构；(9)开挖下层土方；(10)构筑下层主体结构。4.1.2.1暗挖中洞法施工（1）施工前的准备，测量定位，打入管棚；198 北京交通大学毕业设计（论文）（2）CRD工法开挖中洞，辅以小导管注浆加固地层；(3)铺设中洞地板防水层、底板、纵梁；（4）施做钢管混凝土柱；（5）铺设拱部防水层、拱部结构及顶纵梁；（6）两侧洞同步开挖并支护；（7）施做两侧洞边墙、拱部防水层及结构，二次衬砌封闭；（8）拆除临时支撑，完成主体结构。4.1.3施工图示4.1.3.1盖挖逆作法施工198 北京交通大学毕业设计（论文）198 北京交通大学毕业设计（论文）198 北京交通大学毕业设计（论文）198 北京交通大学毕业设计（论文）198 北京交通大学毕业设计（论文）4.1.3.1暗挖中洞法施工198 北京交通大学毕业设计（论文）198 北京交通大学毕业设计（论文）198 北京交通大学毕业设计（论文）§4.2施工注意事项(1)底板和边墙混凝土浇注前，一定要对基面渗漏水处进行封堵处理，做到基面平顺、干净，严禁带明水灌注混凝土。(2)车站结构构件体积较大，混凝土应采用低水化热水泥、掺加外加剂、优质粉煤灰等措施，降低水化热。严格控制混凝土一次灌注量和分段灌注长度，防止混凝土收缩开裂。(3)混凝土养护应严格按有关规范、规程的规定进行。新老混凝土连接面上的养护剂需清除干净，不允许在无覆盖的情况下直接在混凝土表面浇水养护。(4)不同强度等级、不同抗渗等级混凝土浇筑时，应先浇筑高强度、抗渗混凝土。(5)钢筋连接应采用焊接，钢筋接头位置应相互错开，且在35d198 北京交通大学毕业设计（论文）范围内的接头数不应大于50%。钢筋焊接接头应满足《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-2001）、《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-96）的规定。通长钢筋的接头位置，应根据各层梁、板的受力方向，正确判定各截面的受力状态，选择在内力较小处。在施工缝处应按规范规定留足钢筋的搭接长度。(6)梁、柱节点及钢筋较密集处，施工时务必采取必要措施加强混凝土振捣，确保混凝土的浇注及振捣质量，保证混凝土内实外光。(7)施工缝的布置是确保工程质量的关键，宜布置在纵向柱距1/4～1/3跨附近，同时缝的位置应避开通道、楼梯孔，以保证过梁、扶（楼）梯梁的刚度。施工缝的型式及防水要求按防水设计图施工，应特别注意在施工缝处受力钢筋需留够规定的钢筋连接长度，并应相互错开，保证在同一截面上钢筋的接头不超过钢筋面积的50%。在浇注新混凝土前，应将旧混凝土表面按规范要求凿毛，并用高压水冲洗干净，保持接缝基面湿润。(8)在钢筋绑扎前应设置具有一定强度的垫块和蹬筋，防止钢筋网挠度过大，确保受力钢筋的保护层厚度。(9)所有配筋图中的钢筋长度均需现场实际放样，并满足构造要求。(10)车站各层板的高程、坡度以及立柱、墙、通道平面位置应建筑施工图及相关图纸核对无误后方可施工。(11)模板支撑的设置应充分考虑顶板的结构厚度大、梁截面高等因素，采取必要的加强措施。顶板回填时，如需要采用大型机械碾压，顶板也应采取必要的支撑加强措施。(12)车站顶板混凝土达到强度后，应及时铺设防水层、保护层，覆土回填，避免顶板长期受强烈日光曝晒。回填土施工应执行《地下铁道工程施工及验收规范》中的相关规定。(13)施工过程中,严禁在基坑周围5m198 北京交通大学毕业设计（论文）范围内堆放重物及停放大型机具。(14)施工过程中应做好各项施工记录，以备查验；一切应急措施，包括材料、设备等必须切实到位。198 北京交通大学毕业设计（论文）第5章监控量测§5.1监控量测的依据（1）北京地铁六号线展览路车站工程施工图设计（2）《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）（3）《地下铁道设计规范》（GB50299-1999）（4）《建筑变形测量规范》（JGJ/T8-9）（5）《工程测量规范》GB50026-93（6）《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》（GB50308-1999）§5.2监控量测的目的和内容5.2.1监控量测的目的盖挖基坑和竖井的开挖支护施工过程中，将不可避免地会对周围道路、地下管线、建(构)筑物等造成一定的影响。为了确保支护及主体结构、周围环境（主要包括建筑物和地下管线）的安全稳定，应在地铁车站施工的全过程中进行全面、系统的监控量测工作。监测的主要目的包括：(1)通过监测盖挖基坑和竖井周围环境在开挖过程中的动态，为施工和设计提供及时地反馈信息；(2)保证基坑支护和结构的安全；(3)保证周围环境的安全；(4)总结工程经验，为类似工程提供依据。5.2.2监控量测的内容地铁车站盖198 北京交通大学毕业设计（论文）挖基坑及竖井的监控量测内容主要包括两个部分，即围护结构本身和周围环境。围护结构包括桩墙、支撑等，周围环境包括相邻地层、地下管线、周边建（构）筑物等。监测的具体项目以位移监测为主，同时辅以应力、应变监测，各种监测数据应相互印证，确保监测结果的可靠性。198 北京交通大学毕业设计（论文）附件一:文献综述一、关于地铁的论述地铁是一种规模浩大的交通性公共建筑，它是现代城市中主要快速轨道交通之一，是解决城市交通的非常有利的运输工具。自1863年在英国伦敦开通世界上第一条地铁以来，1999年统计资料显示，世界上已经有115座城市建成了地下铁道，线路总长度超过了7000km。但是地铁建设初期发展较缓慢，直到20世纪60年代，城市经济发展，交通量剧增，城市道路拥挤，地面公交已不能满足交通需要，地铁的建设得到了迅速发展，在其后不到30年的时间里，地铁线路的总长度翻了数倍，在大城市公共交通客运中充当起主力军的作用。近些年，一些城市的地铁的建设，已摆脱了单一线路的模式，逐步向多条地铁线路相互联网，与城市公交系统综合连接，地面的公共汽车、出租作为补充的方向发展，建立起城市公共交通的骨架，形成一个地下、地面多层次的立体交通网络，为城市居民提供了更加便捷的交通服务。自改革开放以来，随着经济的快速发展，我国的城市化进程不断加速，城市人口也迅速增加。尤其是进入21世纪后，我国经济一枝独秀，持续稳定的保持在10％以上高速发展，城市作为经济活动的载体，不断扩大着自己的生命力和影响力。我国用十几年的时间完成西方国家一百多年才完成的城市化进程，再加之人口基数大等等原因，必然会遇到西方国家以前遇到的种种问题。目前我国100万以上人口城市已达35座，这些城市的基础设施建设远远落后城市化的发展进程，尤其大城市这一矛盾更为突出。特别是城市的交通日益紧张，“行车难”“乘车难”198 北京交通大学毕业设计（论文）的问题严重困扰市民的工作、学习和文化生活，给居民出行带来极大不便。长此下去，将会阻碍城市经济发展和社会安定。面对目前城市发展的种种问题，尤其是交通拥挤问题，有计划的发展地铁将是解决城市交通问题的必然趋势。我国是目前世界上动工新建地铁城市最多的国家之一。除香港、北京、上海、天津、广州、深圳、南京等城市地铁已先后通车外，现在还有10多座城市正在扩建、兴建或计划修建地铁。可以说目前是我国地铁发展的迅速成长期，这对从事地铁行业的工作者们是一个重大机遇，同时由于技术条件的不成熟、水文地质条件的巨大差异性等等因素，我们面临着巨大的挑战。总之，从事地铁行业的工作者们的任务是任重而道远。一、地铁车站的介绍2.1地铁车站在地铁中的作用地铁是一种规模宏大的交通性公共建筑。根据其功能、使用要求、设置位置的不同可以划分为车站、区间、车辆段三个部分，它们构成了一条完整的地铁线路运营系统。图1地铁线路及车站设置示意图198 北京交通大学毕业设计（论文）地铁车站是地铁系统中一个很重要的组成部分，地铁乘客乘坐地铁必须经过车站，它与乘客的关系极为密切；同时它又集中设置了地铁运营中很大一部分技术设备和运营管理系统，因此，它对保证地铁安全运行起着很关键的作用。所以车站位置的选择、环境条件的好坏、设计的合理与否，都会直接影响地铁的社会效益、环境效益和经济效益，影响到城市规划和城市景观。2.2地铁车站的组成地铁车站由车站主体(站台，站厅，生产、生活用房)，出人口及通道，通风道及地面通风亭等三大部分组成。车站主体是列车在线路上的停车点，其作用是供乘客集散、候车、换车及上、下车。它又是地铁运营设备设置的中心和办理运营业务的地方。出入口及通道是供乘客进、出车站的口部建筑设施。通风道及地面通风亭的作用是保证地下车站具有一个舒适的地下环境。对于地下车站来说，这三部分必须具备；高架车站一般由车站、出人口及通道组成；地面车站可以仅设车站及出人口。地铁车站功能复杂、涉及面广、设备及辅助设施多、专业性强。归纳起来，由下列部分组成车站建筑。1）乘客使用空间乘客使用空间在车站建筑组成中占有很重要的位置，它是车站中的主体部分，此部分的面积占车站总面积50％左右。乘客使用空间是直接为乘客服务的场所，主要包括站厅、站台、出入口、通道、售票处、检票口、问讯、公用电话、小卖部、楼梯及自动扶梯等。乘客使用空间的布设位置对决定车站类型、总平面布局、车站平面、结构横断面形式、功能是否合理、面积利用率、人流路线组织等的设计有较大的影响。乘客使用区内设有自动扶梯，楼梯，自动售、检票设施，通风管道及建筑装修，因此这部分的投资所占的费用比重较大。2）运营管理用房198 北京交通大学毕业设计（论文）运营管理用房是为保证车站具有正常运营条件和营业秩序而设置的办公用房。由进行日常工作和管理的部门及人员使用，是直接或间接为列车运行和乘客服务的，主要包括站长室、行车值班室、业务室、广播室、会议室、公安保卫、清扫员室等。运营管理用房与乘客关系密切，一般布设在临近乘客使用空间的地方。3）技术设备用房技术设备用房是为保证列车正常运行、保证车站内具有良好环境条件及在事故灾害情况下能够及时排除灾情的不可缺少的设备用房。它是直接或问接为列车运行和乘客服务的，主要包括环控室、变电所、综合控制室、防灾中心、通信机械室、信号机械室。自动售检票室、泵房、冷冻站、机房、配电以及上述设备用房所属的值班室、FAS、BAS、AFC室、工区用房、附属用房及设施等。技术设备用房是整个车站的心脏所在地。由于这些用房与乘客没有直接联系，关系不太密切，因此，一般可布设在离乘客较远的地方。4）辅助用房辅助用房是为保证车站内部工作人员正常工作生活所设置的用房。是直接供站内工作人员使用的，主要包括厕所、更衣室、休息室、茶水间、盥洗间、储藏室等。这些用房均设在站内工作人员使用的区域内。2.3地铁车站总平面布置原则车站建筑总平面布局主要解决在车站中心位置及方向确定以后，根据车站所在地周围的环境条件、城市有关部门对车站布局的要求，依据选定的车站类型，合理地布设车站出人口、通道、通风道等设施，以便使乘客能够安全、迅速、方便地进、出车站。同时还要处理好地铁车站、出入口及通道、通风道及地面通风亭与城市建筑物、道路交通、地下过街道或天桥、绿地等的关系，使之相互协调统一。198 北京交通大学毕业设计（论文）一、国内外地铁车站的研究现状及发展方向随着科学技术的进步和社会的发展，在现代修建的地铁车站中出现了新的发展趋势，现从以下几个方面来阐述。3.1地铁车站空间空间设计新概念的提出现代地铁车站空间不仅作为交通功能的载体，更是融合文化、信息、生态元素、科技元素的多元综合体。随着城市化步伐的加快，城市建设规模不断扩大，城市人口迅猛增加，对城市交通带来了日益严重的矛盾和压力，同时，由于地面建筑物的修建，城市用地更加紧张，为了节约城市用地，建设立体化的城市受到普遍重视，且得到迅速的发展。在以往修建的地铁车站中，绝大多数是为解决城市客运交通而修建的。现在，由于物质文化水平的提高，乘客对交通环境提出了更高的要求，地铁车站的功能为适应这一变化而得到了很大的发展，如斯德哥尔摩地铁车站站厅通常划分成地铁使用区及城市公用区两部分。在公用区内设有小商店、自动售货机，个别车站还设有理发室、照相馆、物件寄存等设施。里昂车站，将站台的整个一侧辟为大型的绿色空间，高大的植物与土壤的自然气息以及宛若天光的人工采光，营造出别有洞大的自然场景。这里站台已经不足“拥塞的管道”，而是旅途中的舒适驿站。密特朗站的入口与大厅的界面变得更为开放，中央人厅颇具市民广场的风范。这个巨大的弧形大厅可以俯瞰整个车站，那些匆忙的或悠闲的人以及飞驰而过的或停靠的列车均成为戏剧性场景的一部分。3.2车站设备向高科技方向发展，设施日趋完善科技成果的开发应用，对地铁车站的运营、管理、设备更新都起到了很大的推动作用。自动售检票系统是由自动检票机是与自动售票机连动的一种系统198 北京交通大学毕业设计（论文）。乘客在自动售票机处购买了车票，车票背面有银白色的磁性体，当乘客带着车票通过检票口时，自动检票机会快速地分辨出磁性体上存储记录的信息，从而判断出票面上的乘车时间及金额，有的甚至可以从乘客的信用卡中自动扣除乘车车费。列车运行自动控制系统由列车自动监控、自动保护和自动驾驶3个子系统组成，可以实现安全、准确、高效的运行。当然，现在的地铁列车上一般都有司机，而且大多由人驾驶，而电脑自动控制系统则用来进行监控。只有少数列车是由控制中心或是最近距离车站的电脑发出控制指令，通过遥控装置控制列车行驶，车上的司机仅对其进行监视，必要时也可以发出指令，或亲自操纵控制。无人驾驶地铁新线在巴黎已投入运营，它的自动控制新技术引起了很多国家地铁部门的兴趣。这套全自动地铁系统由中央控制室的电脑控制，控制室通过光缆与各站台地下的固定自动驾驶器和信号器连接，再通过轨道与车载自动驾驶器相连。同时，安装在站台里、车厢内的监视器对车站、列车、车厢进行监视，各个车站售票处设有显示行车图的显示屏，乘客可以直观看到监视器传送的图像。另外，巴黎地铁经过100多年的发展，如今已实现了车站无人值班，每个车站仅设一个售票窗口。列车运行自动化控制和管理系统，保证了行车安全，提高了运输效率，改善了劳动条件。自动售检票系统、电力监控系统、环控、自动灭火系统等现代化设施，对车站建筑设计提出了更高的要求，使地铁车站向现代化和高科技方向发展。3.3施工地质预报方法的改进198 北京交通大学毕业设计（论文）在地铁车站施工中，施工地质预报是一项极其重要的工作，其准确性关系到整个工程施工安全、施工进度计划的完成和投资。但是，目前国内外还没有一套具体可行的预报方法。地质构造极其复杂，各不相同，因此在地质预报工作中需视具体情况分别对待。当前世界各国都非常重视这项工作，都把这项工作列为重点研究的课题之一。目前，国内外常用的“施工地质预报”技术有以下三种:(1)辅助导洞，也称水平超前导洞这是国内外最常用的方法之一。这种方法布置形式很多，主要是在主洞开挖之前，在主洞下方开一个小断面的导洞。如日本青函隧洞的超前导洞，即是在主洞一侧与主洞平行地开挖一导洞。还有布置在主洞工作面内的上导洞或下导洞。这种导洞除可作为补充地质资料和施工地质预报外，还可用作排除地下水，或作为主洞的通风洞和主洞出渣的交通洞，以及扩建第二条隧洞之用，用途较广。缺点是:侧向导洞增加了工程量，上下导洞影响主洞施工，增加工序、时间和投资。每一导洞又都有预报不及时的缺点，在遇有断层地下水时甚至造成导洞被堵被淹而未能起到地质预报的作用。(2)超前水平钻探这种方法可以获得工作面前方一定距离内的岩芯，根据钻孔出水量的多少可判断有无地下水，从而可得到工作面前方的地质资料，以便提前采取对策。所谓超前水平钻探是在开挖面或其附近进行超前钻孔，既在超前导洞内布置超前钻，也在主洞工作面上进行超前钻，以获得准确可靠的地质资料，确保施工顺利进行。超前钻探是施工地质预报中常用的一种方法，缺点是:①水平钻机体积太大，在隧洞工作面内不方便，需在主洞边墙一侧设专门的机房，所以一般洞径较小时不宜安装。加之对机房的开挖和机械安装都需一定时间，使工期延长。②水平钻探设备造价较高，需增加很大投资。③198 北京交通大学毕业设计（论文）要求钻探技术高。因钻头重推力大，钻孔水平误差较大，极易打偏，造成资料不准确。(3)小型水平钻探小型水平钻机可普遍配套使用，比较方便，但只能布置在上、下导洞或水平辅助导洞内。辅助导洞断面小，掘进迅速，其本身即可起到超前预报的作用，再配合小型超前钻探，效果更理想。特别是当已推测到工作面前方有不良地质现象时，利用水平钻探最为方便可靠，可获得令人满意的效果。缺点是:预报范围只在30m以内。目前，国内外正在研究采用地球物理探测的方法进行施工地质预报，并已取得进展。物探法是根据岩石的物理性质，如岩石密度、弹性、波速、磁性、温度和导热性能等，测量一定距离内物理场的变化，并分析进而得出工作面前方的地质条件。为适应地下洞室工作面狭窄、各种干扰多、要求探测的深度大且又要尽量不影响施工进度的特点，在使用物探方法的研究中，以下方法已有很大进展:(1)声波反射法(又称陆地声纳法)该方法是利用海军音响探测声纳的原理，通过发射探头不断向水底发射声脉冲，在遇到界面时反射声波由接收探头接收，经记录和进行数据处理后，就可得到海底岩层层面的图像、深度和形状。陆地声纳就是根据这种原理，利用接触岩石震源产生500^-2000Hz的声波并使其按预定的方向传递进人工作面前方的岩体内，遇有变化时即产生反射。探头沿工作面上画好的测线移动，随同一起移动的接收探头即可收到反射波的信号，经记录处理形成图像，再经分析判断即可预报诸如断层、软弱夹层、地下水等的地质构造，根据反射波反回的时间算出深度。198 北京交通大学毕业设计（论文）这种方法，近年来国内外在排除干扰和图像分析方面取得一定的成绩。这种方法使用的震动源，探头重量轻、方便，所记录的信号清晰，分析判断容易，所用的仪器设备我国都可自己生产，成本较低，可以普遍采用。这一方法作为地下工程开挖面前方的地质预报工作的手段，正在进一步完善。(2)地震法探测这种方法多用于油田地质勘探。深层地震反射法可达几千米。煤田勘探中的浅层地震反射法，是利用在某一点爆炸所产生的震动波，通过在另外多个地点的拾波器收到直达波，在碰到不同地质界面后的反射波不同的原理，根据起震地点和拾波器的位置分布情况，把所有拾波器的反射波记录输入电子计算机分析并绘成曲线，制成图像，从而可分析判断出地下岩体各个界面的深度和形态，获得各种不良地质因素资料，达到预报的目的。这种方法在地面以下垂直向勘探石油(深层)和煤田(浅层)效果令人满意。随着国内新生产的数字叠加信号增强地震仪和计算机的普遍使用，这种方法也被广泛采用。在隧洞工作面内，可探测90}.60m的地层情况。但也还是有影响施工进度等缺点，且工作面狭小，干扰因素多，比地面条件要复杂，测试难度更大。如照明用电、施工机械、磁场噪音等对震波反射都有影响，从而也会影响判断的准确性。另外，这种方法在试验中还有一定误差，如判定工作面前方的软弱夹层，与实际的位置相差5m左右，不能在现场直接分析(上中型计算机)和对溶洞反射不明确等缺点。(3)地质雷达探测法地质雷达是采用雷达天线向地下发射雷达波脉冲，由天线接收通过各种不同地层界面时反射回来的反射波和时间，算出各个界面的深度和形状(地质构造)。据我们搜集到的资料表明，目前国外有的国家利用地质雷达在隧洞边墙探测断层、破碎带、地下水，取得很好的效果。但是，地层不都是水平的，它有各种倾角、折皱、背斜等地质构造，工程施工时将产生各种干扰，因此不能只在一点发射雷达脉冲，要不断移动天线，多点发射，才能取得有图像的记录。作为施工地质预报的一种方法，我国铁路部门在铁路隧洞施工中曾经采用这一方法。据了198 北京交通大学毕业设计（论文）解效果不错。优点是:对资料的分析判断较其他方法简单，设备投资不高，易于操作，使用携带方便。缺点是:雷达发射方向不是一个方向，而是全方位;其次是隧洞内的开挖机械、照明用电、钢筋钢模混凝土等都是导电物体，干扰太多。此法用于施工地质预报(地下工程中)还需进一步研究排除这些干扰的方法。另外，雷达精度等问题也需要进一步提高。(4)面波探测法这种方法是在工作面上的一点放置一个激振器和两个拾振器，用计算机控制激振器，使其产生各种不同波长的面波，两个拾振器同时接收到不同方向的振动，由计算机计算出每一波长的波面传播速度，根据“面波的勘测深度等于波长的二分之一”的定理，即可得到一组不同深度的面波平均波速的分布图形。由于不同地层岩体面波的传播速度不同，因此不同的面波速度分布图即可反映出地质构造的不同界面，如断层、地下水和特性变化等。根据这一原理，把面波法用在地下工程开挖面前方的施工地质预报也是一种可行的方法。这种方法需要的场地较小，适合在地下洞室开挖面上工作，探测深度也能满足施工地质预报的要求，对资料的分析判断可直接在现场观察，操作简便容易。以上介绍的用于地下工程施工中施工地质预报的几种物探方法，当前国内外正在进行应用可能性的研究。这些方法尚处于试验阶段，还需要对工作程序和方法、数据的微机处理、成果的分析判断以及仪器设备等进一步研究和试验。3.4地铁施工中的新工艺的应用（1）膨润土防水毯施工工艺膨润土防水毯是近年来在地铁施工中广泛应用的一种新型防水材料，采用的是双层织物中间填充膨润土颗粒的构造。膨润土防水毯具有以下特点：198 北京交通大学毕业设计（论文）①独特的防水性。膨润土粒子吸水膨胀并在添加剂的作用下可迅速形成均匀的胶体防水层，起到防水抗渗作用。同时有些膨润土颗粒能在压力作用下进入周围土体的裂隙中，进一步保证了防水层的抗渗性。②优异的环保性。膨润土类防水材料无毒，无味，无污染，是真正的绿色建材。③卓越的耐久性。膨润土本身就是一种自然风化的产物，不存在老化问题，可以说是一种永久性的防水材料。④出色的经济性。膨润土防水板比大部分卷材价格要低，再考虑到较低的施工成本和较长的使用寿命，其经济性将是十分明显的。⑤独特的自愈性。所有的防水施工接缝或施工缺陷以及防水层的意外破损，只需简单修补即可获得完美如初的防水效果。膨润土防水毯施工具体流程为：基面处理、清扫一基面验收一施工下料准备一加强层铺贴一大面铺挂一搭接缝防水浆封闭一甩头收边处理一破损部位修补一细石混凝土保护层。（2）SBS改性沥青防水卷材施工工艺SBS改性沥青防水卷材是以聚酯纤维无纺布为胎体，浸涂SBS改性沥青，以塑料薄膜为防粘隔离层，经过选材、共熔、复合成型、检验、包装等工序加工制成的一种柔性防水卷材。材料以聚酯布、玻纤布等制成，具有高温不流淌，低温柔性好，延伸率大，耐疲劳，抗老化，环境适应广，操作简便，防水效果佳等优点。SBS改性沥青防水卷材施工具体流程为：清理基层一涂刷基层处理剂一铺贴附加层卷材一第一层防水层铺贴一第一层防水层报验一第二层防水层铺贴一第二层防水层报验一成品保护。（3）钢筋滚轧直螺纹接头施工工艺198 北京交通大学毕业设计（论文）钢筋滚轧直螺纹连接：是一种钢筋机械连接，将待连接的钢筋端头用专用机械滚轧成直螺纹，通过直螺纹套筒把两根钢筋连成一体，达到接头与被连接钢筋等强度的接头。本工艺质量可靠性好，保证率高。环境适应性强，不受气候条件影响，现场安装不受停电影响，能连续施工。效率高：钢筋端头场外滚丝仅需30—40秒；该螺纹丝扣少，且不需扭力扳手，现场安装简便快捷，能缩短工期、加快进度。钢筋滚轧直螺纹接头工艺流程螺纹套筒验收一钢筋用砂轮切割机下料一钢筋端头滚丝一成型钢筋丝头检查一套钢筋丝头保护套一用扳手现场拧合安装一现场接头检验与验收。地铁施工中广泛的运用到一些新技术新工艺，不但能保证施工质量和施工进度，而且在成本方面也能做到节省成本，因此，在未来的施工领域里，对新工艺新技术的研究和运用将是必须的重要的。一、地铁车站基本研究方法与地面建筑结构相比，地下结构有其自身的特点，主要在于结构与其周围岩土介质存在着复杂的相互作用关系。随着人们对地层、对结构物受力约束作用的认识，才形成了以地层和结构相互作用为特点的地下结构计算理论。由于衬砌的重要作用及其对地下工程建造成本的重大影响，各国都对衬砌结构的计算理论进行了大量研究。除工程类比法以外，目前流行于世的隧道及地下结构设计模型可归结为四种：荷载结构模型、收敛约束模型、连续体模型和工程类比法。各种数值计算方法在隧道及地下工程中的广泛应用，对大量的设计和施工起到了良好的指导作用。4.1荷载结构模型地下结构的计算理论尽管已经有了不少新的研究成果，荷载结构法仍然是目前最常用的一种地下结构设计计算方法。荷载结构模型是我国隧道设计规范中推荐采用的一种方法，该理论认为，所谓结构就是指衬砌结构，198 北京交通大学毕业设计（论文）所谓荷载主要是指洞室开挖以后由松动岩土体的自重所产生的地层压力。在计算过程中，首先确定地层压力，然后计算衬砌结构在地层压力及其他荷载作用下的内力分布，最后根据内力组合进行衬砌结构断面设计和验算。采用这种设计计算模型，计算方法简单，工作量小，具有明确的安全系数评价方法。我国铁路隧道结构设计中，大量采用的隧道衬砌标准图，就是基于这种力学计算理论而编制的，它构成了我国铁路隧道结构设计的基础。但是，采用这种方法进行计算的缺点在于，衬砌结构本身的内力和变形可以由计算得出，但是周围环境的变形仅能由衬砌结构的变形间接求得，而且难以知道周围岩土体的应力状况及其稳定性。4.2地层结构模型地层结构模型又称连续介质模型。它是70年代中期以来，随着计算机的广泛应用和计算技术的不断成熟而逐渐发展起来的一种地下结构计算方法。特别是有限元、边界元、杂交元等数值计算方法的推广，为连续体模型在隧道和地下结构中的应用创造了条件。喷锚支护这类以“主动”加固岩体为机制的支护型式，以及以这种新型支护技术为背景的新奥法的应用，使连续体模型得以发展。与前面的荷载结构模型不同，连续体模型认为地下结构周围的地层不仅能对衬砌结构产生荷载，而且其自身也能承受荷载，地下结构是否安全可靠，首先取决于周围地层的稳定状态。由此可知，衬砌结构的作用是在洞室周围地层应力重分布的过程中参与地层的变形，对地层提供必要的支承抗力，并与周围地层一起组成共同受力的整体，以保持洞室的稳定。在这种模型中，围岩和支护系统不再作为相互作用的两个方面，而是作为一个联合系统加以考虑。衬砌结构的内力和洞室周围的应力都能计算出来，在计算过程中，通过位移协调条件使地层应力与衬砌结构的内力保持平衡；按这种方法进行截面设计的特点，是验算结构的强度时要求综合考虑地层稳定性的影响。计算可采用解析解(198 北京交通大学毕业设计（论文）弹性、塑性、粘弹性等)和数值解(有限元、边界元等)。4.3收敛约束模型随着新奥法的问世和与新奥法有关的研究工作的不断深入，近二十年来在地下结构设计理论中又出现了一种根据洞周位移量测值反馈设计衬砌结构的模型———收敛约束模型。它在隧道与地下工程界也占有一席之地。其基本原理在于：①充分利用和发挥围岩的自承能力；②增强围岩的强度，均衡围岩应力的分布，并允许围岩有一定程度的变形，以减少对支护的围岩压力；③利用现场的监测值进行反馈施工。收敛约束模型认为围岩压力和支护抗力是在围岩和支护系统共同变形中形成的，它主要关心的是支护抗力作用下的地层状态，而不是荷载作用下的支护结构状态，从而体现了新奥法的岩石支承作用的思想。但是，由于实际工程中涉及到的岩土地质情况非常复杂，对于支护及衬砌结构来说，其作用机理及其围岩与支护的相互关系，尚有诸多的问题需要进一步讨论，很多问题难以解决。要使它作为隧道支护定量分析与设计的实用方法，还有许多理论上的难题需要解决。4.4工程类比法工程类比法在我国甚至于世界隧道和地下工程的设计领域仍占据主导地位。许多已建或在建的特大型工程，其结构设计都是以工程类比法为主。工程类比的经验设计方法的关键在于建立正确的围岩分类体系，以及既有工程资料的积累和整理。现行围岩分类本身带有很大的人为因素，仍是一个定性为主的分类，而因为没有一个完善的地下工程数据库，工程类比也只是各单位依据局部有限的经验进行类比，设计者难以纵观全局的基础上确定出经济合理的设计方案。所以，不少隧道界的教授、专家，特别是有经验的高级工程师，不免发出这样的感慨：198 北京交通大学毕业设计（论文）隧道工程与其说是一门科学，倒不如说是一门艺术(自然它是一种基于科学基础上的经验艺术)。一、地铁车站设计方法5.1地铁车站的结构形式由于使用功能的要求，大多数车站设计成沿横向二至四跨、纵向为多跨的长条结构，结构总宽度为20一30m，总长度为170一220m,沿高度大多分二至三层.结构内部只设纵梁不设横梁(或局部设有高度受到严格限制的横梁).其结构形式可定义为箱形框架结构。为不影响城市地下管网的设置，车站的上部往往有较厚的覆土(一般大于3m)。这样结构的基坑深度一般可达15一20m;为抵抗水土压力、车辆荷载以及特殊荷载，结构的顶板、底板、边墙往往都较厚(一般为0.6一1.0m);顶梁、底梁的截面高度也很大(一般为1.6-2.2m);中间楼板由于要承受较大的设备荷载、人群荷载及装修荷载，其厚度也比一般的楼板厚许多(一般为0.3一0.5m),这样就形成一座有巨大刚度的地下长条结构。5.2目前采用的设计理论①横断面计算法沿车站纵向截取单位长度的横断面结构，将墙、板假设成单位长度的梁单元，将框架柱按刚度或面积换算成单位长度的厚度，底板与地基间采用弹性假定，用竖向基床系数与底板单元长度的积作为地基弹簧刚度，用荷载一结构模型按有限元法进行内力计算，根据不同的荷载组合得到结构的内力包络图。对于纵梁，则是根据通常的板梁柱传力方式，由板传给梁(或根据断面计算得到的单位长度支撑点的支点反力反算梁的荷载)，形成梁的荷载，柱作为梁的支点，根据多跨连续梁结构进行梁的内力计算。此种方法是目前最通用的方法。②空间梁系计算方法198 北京交通大学毕业设计（论文）取空间结构，将板、墙划分成较密的网格，用密集的梁单元代替这些板和墙，并与实际的梁、柱结构组成梁单元体系，荷载作用于节点上，用有限元法对整体结构体系进行内力计算分析。③空间板系计算法按照空间体系将结构进行网格划分，将板、墙、梁、柱按照各自的结构尺寸，采用四节点或八节点等参元划分成板单元，用有限元法进行结构内力分析计算。④空间梁板系计算法按照空间体系将结构进行网格划分，将板、墙按照各自的厚度，采用四节点或八节点等参元划分成板单元，而梁柱依然采用梁单元框架体系，用混合元结构进行结构内力计算分析。5.3计算方法分析计算方法涉及的问题其实都是力学模型建立的问题，涉及的问题主要在于空间假定与平面假定，板单元、梁单元以及梁与板作为共同体的受力问题等。上述的几种计算方法都有其一定合理性，但又都有其局限性。现以某车站作为工程实例进行计算比较，结构计算假定条件为:顶板覆土3.6m，土层侧压力系数取0.4，底板与地基的相互作用按照弹性地基假定，地基竖向基床系数取40000kN/m"(为方便计算，对地层参数进行了简化，水土压力按合算形式，地层按均质地层，比重取20kN/m")，地面超压按20kPa计算。结构断面见图1一A,横断面法计算图式见图1一B、图1一C，空间体系法计算图式见图1-d(由于单元太多，计算中仅取顶板来说明问题)。198 北京交通大学毕业设计（论文）①横断面计算法横断面计算法是目前较多采用的一种计算方法.也是一种最简化的计算方法。其缺点是忽略了板的刚度对梁的受力影响，如果板较厚，或者板厚与梁高之比介于0.2-0.5，则板对梁纵向受力的影响是不容忽略的，实际上大多数地铁车站的板厚与梁高之比都介于这个范围，按横断面计算法的结果可能是板的横向弯矩偏大，而纵向弯矩被忽略掉了，同时忽略掉了板对梁的弯矩的分担，致使梁的计算弯矩过大，这会导致板在某些部位(如柱边、梁边)198 北京交通大学毕业设计（论文）纵向配筋不足。另外，结构横剖面在梁的支座部位与梁的跨中部位，其受力情况也是有差异的，这在空间体系计算法的计算结果图2一A一2一F中可以看出:不论跨中还是支座处，板中均有纵向弯距，而且沿支座处的纵向弯距(1一1剖面)远远大于跨中处的纵向弯距(2一2剖面)，采用横断面计算法就无法计算板内沿纵向的弯距。①空间梁板系计算法空间梁板系计算法的计算结果见图2一A,2一Ba图2一A、图2一B的区别仅是调整了板与梁的相对高度。按照工程实例的计算结果(图2-A)，纵梁吸收的弯距非常小，而板内弯距却相对较大;而图2一B由于加大了梁的刚度，降低了板的刚度，纵梁吸收的弯距迅速增加，板内弯距也相应下降。这说明图2一A的工况中板参与了梁的工作，而且起到了主要的作用。两种工况中，支座处的横向弯距仅比纵向弯距稍大，而跨中处的横向弯距则较小，而且与横断面计算法的计算结果相差极大。这说明设计时应该考虑梁与板的相对刚度及板受力的空间问题。②空间板系计算法空间板系计算法是将车站顶板按无梁等厚板处理，计算结果(见图2一C)表明，板在支座处两个方向的弯距都较大，而跨中处两方向都较小，而且沿纵向的弯距要大于沿横向的弯距，结构受力状况接近于双向板无梁楼盖。此结果与2一d按纯梁计算相比，虽然结构尺寸一致，但2一d的结果要大于2一C的结果。198 北京交通大学毕业设计（论文）198 北京交通大学毕业设计（论文）①空间梁系计算方法空间梁系计算方法的计算结果见图2一d-图2-F。图2-d一图2-F在计算中仅是调整了梁与板的相对刚度。很明显，纵梁刚度愈大，其纵向弯距也愈大，而跨中处的纵向弯距及支座处的横向弯距反而降低。这也说明梁与板是一个共同受力体，而且其相对刚度的变化对计算结果影响极大。从上述计算结果的分析中可以看出:采用横断面计算法虽然简单，但其结果的真实性同板与梁的相对刚度有着极大的关系，对于板厚较大的地铁车站，简单地采用此法进行结构计算是有缺陷的。它忽略了板沿纵向对弯距的分配，在结构的横向，跨中与支座处的受力也有极大差异，这说明，地铁结构设计中，应考虑各构件的协同工作，并按照空间计算法合理地调配梁板的相对刚度，使得设计更加符合结构真实的受力情况。当然，采用空间计算法，如果不借助于计算机和大型的计算程序，是很难实施的。目前能将岩土理论、板壳理论、中厚板理论、捅合理论、变形协调理论等有机结合起来，能够自动进行空间网格划分、便于参数输人、计算结果较为合理、后处理简便的计算程序尚不完善。一、地铁车站施工方法目前国内外修建地铁车站的施工方法有明挖法、新奥法、盾构法和这三种方法的组合及变化形式。6.1明挖法明挖法指的是先将隧道部位的岩(土)体全部挖除，然后修建洞身、洞门，再进行回填的施工方法。明挖法具有施工简单、快捷、经济、安全的优点，城市地下隧道式工程发展初期都把它作为首选的开挖技术。其缺点是对周围环境的影响较大。198 北京交通大学毕业设计（论文）明挖法的关键工序是：降低地下水位，边坡支护，土方开挖，结构施工及防水工程等。6.2盖挖法盖挖法指的是边坡支护为连续墙、混凝土灌注桩，其上为盖板所构成的框架结构，并在其保护下开挖及结构施工的方法。它具有快速、经济、安全的优点，是较明挖法对环境影响少，较暗挖法成本低的一种方法。适于市区高层建筑密集区。盖挖法可分为由浅而深地逐层开挖、逐层做结构的盖挖逆作法以及依次开挖至底后再做结构的正作法两种。前者适用于地质条件复杂、开挖断面大的情况，后者反之。6.3新奥法新奥法是新奥地利隧道施工方法的简称,是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,对围岩进行加固,约束围岩的松弛和变形,并通过对围岩和支护的量测、监控,指导地下工程的设计施工。采用该方法修建地下隧道时，对地面干扰小，工程投资也相对较小，已经积累了比较成熟的施工经验，工程质量也可以得到较好的保证。使用此方法进行施工时，对于岩石地层，可采用分步或全断面一次开挖，锚喷支护和锚喷支护复合衬砌，必要时可做二次衬砌；对于土质地层，一般需对地层进行加固后再开挖支护、衬砌，在有地下水的条件下必须降水后方可施工。6.4浅埋暗挖法198 北京交通大学毕业设计（论文）浅埋暗挖法起源于1986年北京地铁复兴门折返线工程，是中国人自己创造的适合中国国情的一种隧道修建方法。该法是在借鉴新奥法的某些理论基础上，针对中国的具体工程条件开发出来的一整套完善的地铁隧道修建理论和操作方法。与新奥法的不同之处在于，它是适合于城市地区松散土介质围岩条件下，隧道埋深小于或等于隧道直径，以很小的地表沉降修筑隧道的技术方法。它的突出优势在于不影响城市交通，无污染、无噪声，而且适合于各种尺寸与断面形式的隧道洞室。顾名思义，浅埋暗挖法是一项边开挖边浇注的施工技术。其原理是：利用土层在开挖过程中短时间的自稳能力，采取适当的支护措施，使围岩或土层表面形成密贴型薄壁支护结构的不开槽施工方法，主要适用于粘性土层、砂层、砂卵层等地质。由于浅埋暗挖法省去了许多报批、拆迁、掘路等程序，现被施工单位普遍采纳。6.5盾构法盾构法施工是以盾构这种施工机械在地面以下暗挖隧道的一种施工方法。盾构（shield）是一个既可以支承地层压力又可以在地层中推进的活动钢筒结构。钢筒的前端设置有支撑和开挖土体的装置，钢筒的中段安装有顶进所需的千斤顶；钢筒的尾部可以拼装预制或现浇隧道衬砌环。盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装（或现浇）一环衬砌，并向衬砌环外围的空隙中压注水泥砂浆，以防止隧道及地面下沉。盾构推进的反力由衬砌环承担。盾构施工前应先修建一竖井，在竖井内安装盾构，盾构开挖出的土体由竖井通道送出地面。按盾构断面形状不同可将其分为：圆形、拱形、矩形、马蹄形4种。圆形因其抵抗地层中的土压力和水压力较好，衬砌拼装简便，可采用通用构件，易于更换，因而应用较为广泛；按开挖方式不同可将盾构分为：手工挖掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式3种；按盾构前部构造不同可将盾构分为：敞胸式和闭胸式2种；按排除地下水与稳定开挖面的方式不同可将盾构分为：人工井点降水、泥水加压、土压平衡式，局部气压盾构，全气压盾构等。198 北京交通大学毕业设计（论文）盾构法的主要优点：除竖井施工外，施工作业均在地下进行，既不影响地面交通，又可减少对附近居民的噪声和振动影响；盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，施T易于管理，施工人员也比较少；土方量少；穿越河道时不影响航运；施工不受风雨等气候条件的影响；在地质条件差、地下水位高的地方建设埋深较大的隧道，盾构法有较高的技术经济优越性。6.6多种施工方法组合（1）暗挖与盖挖相结合暗挖与盖挖相结合的施工方法是一种新技术，是我国在使用暗挖法和盖挖法施工的基础上，经过研究总结而提出的具有盖挖法和暗挖法各自优点的一种新的施工方法。其关键是将地铁车站视为由桩、梁和拱组成的地下结构，如北京天安门西站。天安门西站的具体施工流程为：导洞开挖、支护－桩孔、柱孔开挖及护壁－条形基础施作－桩、柱吊装及灌注混凝土－桩、柱顶梁施作－三跨顶拱初期支护施作－花边墙施作－三跨顶拱二次衬砌施作－站厅层施作－站台层施作－站台板施作－建筑装修及设备安装。（2）明挖与暗挖相结合通常地铁站的设计方案有全明挖(含盖挖)、全暗挖和明暗结合三种。全明挖方案以其车站使用方便、施工速度快、施工质量容易保证和在管线改移少时造价较低成为地铁站设计的首选方案,目前我国的绝大多数的地铁站均采用的是此种方案;由于对地面交通和地下管线的干扰过大而采用明挖法不可行时或在车站埋深较大、地质条件较好时常采用全暗挖的方案,此时采用全暗挖方案有可能造价比全明挖还低,全暗挖方案在我国城市地铁中也有不少的成功实例;在全明挖与全暗挖方案均受到限制时,充分利用现场的边界条件采用明暗结合的设计方案有时能取到意料不到的效果。既可避开了对路面交通和地下管线的干扰，又由于采用暗挖,可提前施工,工期要求也能满足，能很好的解决城市地铁的设计过程中遇到各种各样的问题。198 北京交通大学毕业设计（论文）一、当前地铁车站建设中的问题虽然目前地铁施工技术比较成熟，地铁的发展也相当迅速，但由于水文地质条件、施工环境的差异以及地铁路线的选定等方面的因素，在地铁车站建设中还存在不少问题7.1地铁车站站位比选在站位方案的比选中，要满足车站各方面客流的通过能力，方便乘客乘降和换乘。要合理地考虑拆迁工程，并统筹兼顾施工期间的地面交通。在充分统筹考虑工程地质，水文地质和地下管线条件的前提下，尽量减小车站埋深，以方便乘客乘降地铁和降低工程投资。对条件较为复杂的车站，除进行多方案比选外，还应征求市规划部门的意见，反复研究，认真优化。只要综合考虑了该区域的地面车流，人流密集程度，道路两侧建筑物(包括规划建筑)情况，地下管线的分布以及车站客流的特点等，就可以合理地确定车站站位，以实现在保证车站必要功能的前提下，使地面建筑拆迁量和地下管线改移量最少，施工期间对地面交通的影响和对市民的干扰最小，车站投资最省的目的。7.2地铁换乘车站和换乘方式的选择换乘站是线网构架中各条线路的交织点，是提供乘客转线换乘的车站，乘客通过换乘站及其专用(或兼用)通道设施，实现两座车站之间人流沟通，达到换乘的目的。所以，换乘节点的分布和换乘形式的灵活性，对轨道交通线网的整体功能和线网构架的稳定性有着较大影响。换乘节点往往是城市中的大型客流集散点，是快速轨道交通设站服务、吸引客流的主要发生点。轨道交通线网往往是根据大型换乘节点确定其基本骨架，因此，换乘节点是整个线网的基础。198 北京交通大学毕业设计（论文）换乘节点方案影响线网实施的进度安排，甚至决定了线网规划能否实现。换乘节点处理得当，或者一些适当的预留工程，能促进线网的顺利实现。换乘节点方案应以换乘方便为主导思想，体现“以人为本”的原则，这对轨道交通的可持续发展至关重要。换乘节点处理的好坏也往往是一个城市轨道交通水平的体现。在规划和前期研究阶段，应对换乘节点进行多方案研究，充分考虑各种条件和可能性，使得换乘方案具有足够的灵活性。这样，轨道交通线网有局部调整的余地，可保证线网的稳定性和适应性。否则，随着城市的发展和人们思想观念的改变，一旦城市规划或轨道交通模式发生改变，将影响线网的稳定性。7.3地铁施工对周边建筑物影响随着城市现代化进程的加速，对交通设施建设的需求在不断的增加。由于城市所处的特殊环境，地铁在城市交通中占有很重要的位置，且发展迅速。地铁施工对近邻建筑物的影响已成为地铁工程中的重点和难点。因此，在施工过程中必须采取可靠措施，并且根据建筑物的沉降及倾斜控制标准，对地铁施工过程进行有效的管理，严格控制地表沉降，才不会影响邻近建筑物的安全使用。针对地铁施工对邻近建筑物的安全影响，提出安全管理的程序、方法和内容以及建筑物的一般保护措施，可用于指导该类工程的施工和管理，保证该类工程的顺利进行。在地铁施工过程中，由于地层的扰动，必然会对地铁结构周围的建筑物产生一定程度的影响。为了确保地铁施工期间建筑物的安全使用，必须对建筑物的现状进行调查和评估，预测地铁施工对建筑物产生的影响范围和程度，及时采取相应得处理措施，才能使地铁施工在保证建筑物正常运营的前提下得以安全有序地进行。198 北京交通大学毕业设计（论文）一、本次设计可能用到的施工工法本设计预计采用的方法是明挖法与暗挖法相结合的施工方法，以及盖挖法与暗挖法相结合的施工方法。由于前面对明挖法、盖挖法、及暗挖法有一定的介绍，现主要从施工步骤这一方面来简要介绍一下这几种方法。8.1明挖法明挖法施工程序一般可以分为4大步：维护结构施工——内部土方开挖——工程结构施——管线恢复及覆土，如图1。8.2盖挖顺做作盖挖顺作法施工步骤如下：人工挖孔桩施工一苴粱施工一路面破除并开挖至一4．5m，架设钢粱、铺设钢板一剩余土方开挖一基面平整一混凝土垫层一底板防水一底板钢笳绑扎、混凝土浇往一侧墙防水一侧墙、顶板钢笳绑扎、混凝土浇注一顶板防水一回填一临时路面拆除—恢复路面，见图2198 北京交通大学毕业设计（论文）图2盖挖顺作法施工顺序图8.3盖挖逆作法盖挖逆作法是先在地表面向下做基坑的维护结构和中间桩柱，和盖挖顺作法一样，基坑维护结构多采用地下连续墙或帷幕桩，中间支撑多利用主体结构本身的中间立柱以降低工程造价。随后即可开挖表层土体至主体结构顶板地面标高，利用未开挖的土体作为土模浇筑顶板。顶板可以作为一道强有力的横撑，以防止维护结构向基坑内变形，待回填土后将道路复原，恢复交通。以后的工作都是在顶板覆盖下进行，即自上而下逐层开挖并建造主体结构直至底板。盖挖逆作法施工步骤：构筑围护结构─构筑主体结构，中间立柱─构筑顶板─回填土，恢复路面─开挖中层土─构筑上层主体结构─开挖下层土─构筑下层主体结构198 北京交通大学毕业设计（论文）图3盖挖逆作法施工步骤图8.4浅埋暗挖法城市地铁车站用暗挖法施工，为了限制地表沉降，通常用的是暗挖法是浅埋暗挖法，现就具体介绍浅埋暗挖法的施工要点。(1)首先系统采用小导管超前支护技术，靠近工作面架设的第一排钢拱架，是不受力的。(2)设计采用8字形格栅拱架，做到在，Y两个方向实现等强度、等刚度、等稳定度，取代工字钢，并进行了系统室内外加载破坏试验，网格拱架喷射混凝土提高l0倍承载力，工字钢则提高4倍。(3)开挖方法采用正台阶环形开挖留核心土，第一个台阶取2．5m高，合理的初期支护必须从上向下施作，一次支护稳定后方可施作二次模筑衬砌。198 北京交通大学毕业设计（论文）(4)采用监控量测技术控制地表下沉和防塌方是最可靠的方法。(5)突出快速施工，考虑时空效应，做到四个及时：及时支护、及时量测、及时反馈、及时修正。(6)采用复合式衬砌结构，一次支护由喷射混凝土、钢筋网、网构钢拱架组成。钢拱架联结处设索脚锚管和钢拱架焊接，取消系统锚杆，形成一次支护。(7)浅埋暗挖法l8字方针是施工的原则和要点的精辟总结，即：“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”。(8)必须遵循信息化反馈设计、信息化施工、信息化动态原理。(9)拓宽浅埋暗挖法在有水、不稳定地层中应用时，要采用以注浆堵水为主，以降水为辅的原则。采用劈裂注浆加固和堵住80％的水源，降掉20％的少量裂隙水，以达到减少地表下沉的目的。(10)选择适宜的辅助施工工法。常用的有：环形开挖留核心土、喷射混凝土封闭开挖工作面、超前锚杆或超前小导管支护、超前小导管周边注浆支护、设置上台阶临时仰拱、跟踪注浆加固地层、水平旋喷超前支护、洞内真空泵降水、洞内超前降排水、洞外深井泵降水、地面高压旋喷加固、先注浆后冻结法。(11)大跨施工应选择变大跨为小跨的施工方法，如CD法、双CD法、柱洞法、中洞法、侧洞法等。(12)长管棚的直径要和地层刚度相匹配，当超过150mln时，对控制地表下沉作用很小。(13)隧道宜近不宜联，双联拱、多联拱结构尽量少用。九、总结198 北京交通大学毕业设计（论文）为了很好的完成本次毕业设计的开题报告，以及为正在进行的毕业设计打好坚实的基础，我已经收集不少关于地铁施工设计的相关资料。在这个收集的过程中，我觉的自己的科研能力得到一定的提高，同时也发现自己很多缺点，比如整理资料的能力不是很强，这是很值得我去注意、去提高的。在完成开题报告的过程中，对相关地铁车站设计施工等方面有了更进一步的认识，除是对以前所学知识的回顾以外，更重要的是意识到理论与实践的巨大差异，在阅读有关资料过程中，发现在实际的设计中有很多细节是我们在课堂上无法体会的。比如在盖挖逆作法中有一步是中间立柱的设立，在课堂上我们就知道在盖瓦逆作法的工序中有这么一步，但在实际施工中，就得考虑工程所处水文地质条件，在富水条件下与地下水较少条件下的施工采取的方法就不一样。另外，在做开题报告中，自己也遇到一些困难，对一些资料还看不懂，相信在真正作毕设过程中肯定会遇到比这难得多的困难，希望能坚定自己的信心，发挥自己的潜力去克服即将在毕设中遇到的种种难题，在大学最后的几个月里，很好的完成最后的学业。附二:外文翻译198 北京交通大学毕业设计（论文）Costestimatingandrisk–managementforundergroundprojectsJ.J.ReillyPresident,JohnReillyAssociatesInternational,Framingham,Massachusetts,USAABSTRACT:Thispapergivesexamplesofcostestimationproblemsforlarge,complexinfrastructureandundergroundprojects,comparesdifferingcostestimatingapproachesfortwosuchprojectsanddescribesacostvalidationandriskelicitation/identificationprocessrecentlydevelopedbytheWashingtonDepartmentofTransportation(WSDOT)withtheauthorandcolleagues.Thepaperbuildsonpreviouspapers(e.g.Reilly&Brown,2004)whichdescribedthecostestimationproblemsandproposedasuggestedsolutionwhichwassubsequentlyimplementedbyWSDOTinitsCostEstimateValidationProcess(CEVP®).Recommendationsaregivenforthoseownersofcomplexprojectswhowishtoknowa“morerealisticprobablecost”fortheirprojects.1THECOST-ESTIMATIONPROBLEMThepublicisskepticalofourability,asaprofession,toaccuratelyestimate(i.e.predict)thefinalcostsoflarge,complexpublicprojectsandalsoofourabilitytomanagetheseprojectstoestablishedbudgets.Thepublicasksus:•“Whydocostsseemtoalwaysgoup?”•“Whycan’tthepublicbetoldexactlywhataprojectwillcost?”and,•“Whycan’tprojectsbedeliveredatthecostyoutoldusinthebeginning?”Ourinabilitytoanswerthesequestionsconsistentlyisaconsequenceofmanyfactors–principallyaninadequateanalysisandcorrectionofpoorcostestimatingpractices(Flyvbjergetal.2002,2003).Additionally,poorprojectmanagementandpoorcommunicationwiththepublicfurtheraddstotheproblem.Thenumberofhigh-visibilityprojectswhereitappearstothepublicandthemediathatcostsare“runningaway”or“outofcontrol”seemstobeincreasing–andthecostincreasesinvolvedarelarge.198 北京交通大学毕业设计（论文）ExamplesincludetheJubileeLineTransitProjectinLondon–2yearslateand£1.4billion(67%)overbudget(thebudgetwhichwascommunicatedattimeofdecisiontoproceed);theChannelTunnel–£3.7billion(80%)overbudget;Denmark’sGreatBeltLink–54%overbudget;the2003WoodrowWilsonbridgetenderinVirginia–72%overestimateand,Boston’sCentralArteryProject–billionsovertheinitialbudgetandyearslate(Salvucci,2003).Aswillbediscussedlater,earlyidentificationandmanagementofriskisakeytomeetingcostandscheduleforlarge,complexundergroundprojects(Arup,2000).Onestudy(Reilly&Thompson,2000)foundthatspecific,relevantprojectcostinformationwasusuallyunobtainable.Littleobjectivehistorycouldbefound,includingfindingsthatwouldsupportrecommendationsforimprovement.Becauseofthedifficultyinobtainingharddata,firmconclusionscouldnotbereliablydrawn,butthefollowingfindingswerereportedbyowners:1.Therearesignificantcostandscheduleoverrunssuggestiveofpoormanagementinatleast30%,andpossiblymorethan50%,oftheprojects.2.Itappearsthatthefactorsthatmostdirectlyinfluencesuccessorfailurearea)expertiseandpoliciesoftheownerandb)procurementprocedures.3.Theprofessionalteamsengagedinprojectswerejudgedtobecompetent,bytheowners,leadingtotheconclusionthatproblemsinpoorlyperformingprojectsmaylieprimarilywiththeabilityoftheownertoleadandmanagetheprojectprocess.4.Riskmitigationwasnotwell-understoodorapplied,eveninelementalways.Thiswasconsideredtobeapromisingareafordevelopment,inparticularasitrelatedtocostoverrunsandunforeseenevents.5.Reportedcostandperformancedata–especiallyfor“good”results–shouldbetreatedverycautiously.Consistent,completeandrelevantdataareveryhardtogetandalmostimpossibletovalidateafterprojectcompletion.6.Conclusionsbasedonreportedcostdata,unlesstheconclusionsaregrosslyevident(e.g.metafindings),shouldalsobetreatedwithcaution.Otherstudiesconfirmtheproblem.Onestudy(Flyvbjergetal.2002)surveyed258projectsspanning70yearsandfoundthattheproblemofaccuratecostforecastshasbeenchronicforthattimeperiod.198 北京交通大学毕业设计（论文）Moreover,asanindustry,planning,designandconstructionprofessionals,andowners,havenotcorrectedthechronicunderestimationoftherealcostofinfrastructureprojects.Iftheyhaddoneso,therewouldhavebeenauniformnumberofresultsoverbudgetasunderbudget.Theyconcludedthattheproblemisbothaninabilitytoestimateaccurately,andalsoabiastoestimateontheoptimisticside.Fundamentalissuesunderliethecostestimationproblem.Theultimateconsequenceisarejectionofpublicfundingforprojects–suchasrejectionofnewtaxesforhighwayprojectsinWashingtonStateandVirginia,bothin2002.1.1Costestimating–twoBostonexamplesTwoprojectsfromtheBostonareaillustratedifferentaspectsofcostestimating–andalsothatnotallprojectsfailinthisrespect.Fromthepublic’spointofview,theCentralArteryandTunnelProject(CA/T)andtheMassachusettsWasterResourcesAuthority(MWRA)’sBostonHarborCleanupProgram(BHP),wereattheextremesofprojectperformance–withrespecttothecostestimates:1.TheCA/TProjectwasinitiallypresentedin1986ascostingunder$3billion.Butthisnumberdidnotcorrespondtotheactualproject,asconstructed,withrespecttoscope,complexityandtime.In1990,asconstructionwasabouttobegin,the“official”estimatewas$6billion(Salvucci,2003).Threeyearslateritwas“$7billion,notmorethan$9billion”(Leidon,1993).Theprojectwillultimatelybedeliveredin2005atmorethan$15billion.2.TheBostonHarborCleanupProjectinitiallypresentedacostrangeof$4to$4.9billion.In1992,ataveryearlystagesofconstruction,athoroughreviewoftheprojectcostwasperformedandtheestimatewaschangedto$3.65billion.Theprojectwasdeliveredadecadelaterfor$3.8billion.Thisisconsideredacostestimatingandprojectmanagementsuccess.Amongthemanydifferencesinthesetwoprojectsarethewaythattheoriginalestimateswerepreparedandpresented–whichdramaticallyaffectedtheinitialcostestimate–and,the“number”thatthepublicrememberstothisday.1.TheCA/Tcostswerein1986dollarswithnoescalationorcontingency(consistentwithFHWArequirementsatthetime)andthe198 北京交通大学毕业设计（论文）costsdidnotincludeprovisionforadditionalscopeelementsorallofthenecessary“soft”costs.2.TheBHPestimatewasbuiltfromestimatedcostsfortheprojectedfinalprogram.Itincludedcontingenciesandescalationtotheprojectedmid-pointofconstructionanditincludedallanticipatedscopeand“soft”costsenvisioned.Eachprojectcostestimatewasdifferent–inscope,contextandtimeframe–andwasbeingused,andunderstood,differentlyforeachagency.However,thepublic–andthemedia–neverunderstoodthesemajordifferences.Themajorityofthe“public”had,andstillhasinthecaseoftheCA/T,noknowledgethatthenumbersrepresentedtwocompletelydifferentscopes,contextsandtimeframes.FortheCA/Tthemediahas(unreasonably)continuedtousetheincomplete1986numberasthebasisofcomparisonineverydiscussionofcostontheprogram.Therefore,publicopinionhasbeenshaped,andmis-informed,bythesepoorlyunderstoodcostnumbers.1.2Cost-validation–MWRA’sMetroWestTunnelAnotherexamplefromBostonillustrateshowcostestimatingprocedurescanbechangedtoimprovecostestimatingpractice.MWRAbecameconcernedthattheestimatedprojectcostsfortheMetroWestWaterSupplyTunnelweresignificantlyunderestimatedandsoacriticalreviewofthecostestimate,andthecostestimatingprocedures,wasinitiated.Aintensivereviewofthedesignteam’sestimatewasdonebyagroupofindependentprofessionalswithprojectmanagement,designandconstructionexperience.Thegroupincludedpersonswithspecializedexperienceinestimatingandconstructingthistypeofproject,viewedfromacontractor’sperspective.Theresultwasarevisedcostestimatethatincludedallcostsincludingplanning,design,permitting,compliance,landcosts,mitigationcosts,constructionmanagement,contingencyandconstructioncosts–allescalatedasappropriate.Thisnewcostestimatewasusedinallsubsequentpublicdiscussions.MWRAdeliveredtheMetroWestTunnelProjectonscheduleandundertheapprovedbudgetand,indoingso,demonstratedacost-validationprocessthatwasreasonableandwhichcorrectedanearly,inadequatecostestimate.TheMWRA’sexperienceincriticalcostreviewanditsrevisedcost198 北京交通大学毕业设计（论文）estimatingapproachbecameoneofthethreecriticalfoundationsofWSDOT’sCostEstimateValidationProcess–CEVP®.1.3WSDOTevaluatescostestimatingproblemsIn2001,WSDOTwaslookingatalargehighwayconstructionprogram,oftheorderofUS$30billion.Thecostestimatingandcommunicationproblems,citedabove,ledtheSecretaryofTransportationtoaskfor(1)acriticalevaluationoftheproblemand(2)developmentofabettercostestimatingmethodology.Findingsincludedthefollowing:1.Thereisageneralfailuretoadequatelyrecognizethatanestimateofafuturecostorscheduleinvolvessubstantialuncertainty(risk).2.Theuncertaintymustbeincludedinthecostestimatingprocess.3.Costs,especiallyconstructioncosts,mustbevalidatedbyqualifiedprofessionals,includingexperiencedconstructionpersonnelwhounderstand“real-world”biddingandconstruction.4.Largeprojectsoftenexperiencelargescopeandschedule“changes”whichaffectthefinalcost.Provisionforthismustbemadeinthecostestimatesandmanagementmustdealcompetentlywiththesechanges.WSDOTdecidedtoaddressthesefindingsby:1.Usinganimprovedcostestimatingmethodology,2.Incorporatingcostvalidationanduncertainty,3.Communicating“rangesofprobablecost”tothepublic,mediaandkeypoliticaldecisionmakers.Essentialelementsofthenewprocessincludedanexternalreviewbyindependent,professionals,including“validation”ofbasecostandscheduleestimatesandassumptions,replacing“contingencies”(whichareallowancesforunknowns)withexplicitcostandscheduleuncertainty(risksandopportunities).Akeyobjectivewastomovefrom“singlevalue”costestimatestocostestimateswhicharecommunicatedas“rangesofprobablecost”.2THEWSDOTCOSTESTIMATEVALIDATIONPROCESS(CEVP®)Accordingly,inJanuary2002,theWSDOTSecretaryofTransportationtaskedsmallgroupofconsultantsandWSDOTmanagerstodevelopanewcostestimatingprocedure.TheresultWSDOT’sCostEstimateValidationProcess–CEVP®.2.1CEVP®CEVP®developsaprobabilisticcostandschedulemodeltocomprehensivelyandconsistentlydefinetheprobablerangesofcostandschedulerequiredtocompleteeachproject.Thebasicapproach198 北京交通大学毕业设计（论文）requiresapeer-levelreview,or“duediligence”analysis,ofthescope,scheduleandcostestimateforaprojectandthentoincorporateuncertainty(uncertaintyincludesbothriskandopportunity)toproducearangeofprobablecostandschedule.Specificobjectivesofthemethodaretoevaluatethequalityandcompletenessof“basecosts”togetherwiththeinherentuncertaintyintheestimate.Figure1.Futurecostsarea“rangeofprobablecosts”.Theresultsoftheassessmentareexpressedasaprobabledistributionofcostandschedulevaluesfortheproject(Figures1and2).Insummary(Reillyetal.2004),theCEVP®process:1.CriticallyexaminestheProjectestimatetovalidateallcostandquantitycomponentsusingindependentexternalprofessionals.2.Removesall“contingency”andallowancesforunknowns.3.Replacescontingencyandotherapproximatingallowanceswithindividuallyidentifiedandexplicitlyquantifieduncertaintyevents(risksplusopportunities).4.Buildsamodeloftheproject–normallyinanExcelspreadsheet–fromaflow-chartofkeyplanning,design,permittingandconstructionactivities.Includedarequantificationofcostandcriticalpathschedules.Themodelassignsthequantifieduncertaintyeventstoactivitieswiththeassociatedprobabilitiesandimpacts.5.Runsasimulationtoproducetheprojected“rangeofprobablecostandschedule”.6.Reporttheresults(Figure1).198 北京交通大学毕业设计（论文）3CEVP®WORKSHOPTwokeyelementsoftheCEVP®processarecostvalidationandriskelicitation(thethirdrequiredelementisthesubsequentcommunicationofresultstothepublicandpoliticaldecision-makers).BecausetheCEVP®processhasbeendescribedpreviouslyinseveralpapers(Reilly&Brown2004)thispaperwilldetailtwocoreprocesses–costvalidationandriskidentification.3.1CEVP®–CostvalidationTheCEVP®TeamconsistsoftheprojectteamandtheCEVP®specialistsworkingcloselytogethersinceitiscriticalthattheresultsoftheCEVP®processareunderstoodand“owned”bytheprojectteam.TheCEVP®costworkshopsareledbyamanagerwithprogramdeliveryexperience,supplementedbyCEVP®teammemberswithbothdesignandrealworldconstructionexperience.Theuseofpersonnelwithexperienceincontractor’smethodsisnecessarytobringthatperspectiveintothecostreviewforawell-shapeddeterminationof“basecost”–thecostif“allgoesasplannedandassumed”.Theprocessconsistsofthefollowing:1.TheprojectteamfirstbriefstheCEVP®specialistsonthedetailedscopeoftheprojectandidentifiescostandschedulerisksthathavebeenincludedintheprojectestimate.2.TheCEVP®costspecialistsdiscussthecostestimatewiththeprojectteam,reviewingwhattheestimaterepresentsandthebasisofitsdevelopment.Theydiscusswhatmetrichasbeenusedtocalibratetheestimateandwhatcontingencieshavebeenincludedintheestimate.3.Areviewofthescopeoftheprojectiscompletedwiththeprojectteamonanelementbyelementbasistoassurethatallelementsandphasesoftheprojecthavebeenaccountedfor.4.Theestimateisreviewedtoassurethatitemssuchas:rightofway,mobilization,permitting,mitigation,temporaryfacilitiesandutilities,constructionphasingrequirements,seasonalconstraints,cuts/fills,hazardousmaterialissues,archaeologicalissues,storageanddisposalofmaterial,hauldistances,compactionandtesting,protectionofwork,testingofmechanicalandelectricalsystems,occupancypermits,de-mobilization,etc.havebeenrecognizedandaddressed–fromacoststandpoint.5.Theschedulefortheprojectisalsoreviewed–isitrealistic?,doesit198 北京交通大学毕业设计（论文）consideradequatetimeformobilization?,set-upoftemporaryfacilitiesandutilities?,constructionpermitting?,constructionphasing?,dealingwithdifferingsiteconditions?,trafficoroperationalissues?,seasonalconstraints?,siteaccesslimitations?,testingofpiping?,electricalandsignals?,SCADAsystems?etc.6.Unitpricesandproductionratesthathavebeenassumedforthemajoritemsofworkarereviewed,askingiftheproductionnumbers(thebasisoftheunitscosts)arereasonableandifthereareanyrisksthatthoseunitpricesmaynothavetakenintoaccount–suchashighgroundwaterorthepresenceoforganicmaterial.7.Thecontingencythatisincludedineachunitprice–ortheentireestimate–isidentifiedandremovedfromthecostestimate.Thisisdoneinordertodevelopthe“basecost”oftheproject(thecontingencyissubsequentlyreplacedbytheprobablecostofriskandopportunityevents).8.Duringthediscussions,anduponcompletionoftheabovereview,itemsofworkthatmaybemissing,over-orunder-estimatedareidentifiedandrecorded.Estimatesformissingitemsaredevelopedandrecommendationsforadjustmentsaremade.Finally,anagreed“basecost”isdetermined.Thisbecomesthebasetowhichthecostofpotentialriskandopportunityeventsareaddedbythecost/scheduleuncertaintymodel.3.2CEVP®–RiskidentificationandelicitationTheriskpartoftheCEVP®workshopsareledbyanexperiencedriskelicitator(riskanalyst)whoisfamiliarwithuncertaintytheory,de-biasingtechniquesandthestructureofasubsequentcostandriskmodel.Otherworkshopparticipantsincluderepresentativesfromtheprojectteamwhohavefamiliaritywiththeplans,strategies,assumptionsandconstraintsontheproject,plussubjectmatterexperts(SME’s)whobringanindependentperspectiveonimportantareasofprojectuncertainty.Theidentificationandquantificationofuncertaintiesrequiresabalanceofprojectknowledge,riskanalysisexpertise,costestimatingexpertise,andobjectivity.ProjectknowledgeandtheindependentexpertiseofSME’sareessentialtoidentifytheuncertainties.Riskanalysisexpertiseisrequiredtocapturebalancedinformationonriskandmodeluncertainties.Theriskworkshoppreparationincludesthefollowingactivities:198 北京交通大学毕业设计（论文）1.Appropriate(butlimited)trainingofparticipantsintheprinciplesandproceduresofuncertainty(riskandopportunity)assessment,2.Preliminaryworktocapturetheplanandstrategyoftheprojectinadraft“flowchart”,3.Apreliminarylistofrisksandopportunities,4.Identificationandvalidationofbasecosts(asdescribedpreviously).Thegoaloftheriskworkshopistoidentify,quantifyandmodeltheuncertaintyinprojectcostandschedule.Theprincipalactivitiesare:1.Identificationofpotentialrisksandopportunities.Thisisdoneinanopenbrainstormingprocessthattypicallybeginswithapriorlistofpotentialuncertaintiesfromtheprojectteam,listsfromsimilarprojectsandothersources.Intheworkshop,itisnecessarytoprovideacriticalenvironmentthatallowsforthisinitialinformationtobecombinedwithothersuggestedrisks.Asapracticalmatter,theteamshouldidentifyascreeningcriteriatohelpproduceaprioritizedlistofsignificantcostandschedulerisks.2.Characterizationofpotentialrisksandopportunities.Thisprocesscombinessubjectiveandobjectiveinformationtoidentifytheconsequencestotheprojectifeachoftherisksweretooccur.Typicallytherearevaryingopinionsontherangeofconsequences,suchasincreasedcostorscheduledelay.Theriskelicitatorisresponsibleforguidingthegrouptoanappropriateagreementregardingtheconsequencesoftherisks–i.e.probabilityofoccurrenceandimpact.Independenceandcorrelationamongrisksisalsodefined,positivelyornegatively.3.Analyzingtheriskinformationandbasecosts.Theriskandopportunityeventsthataretheoutputoftheworkshopshouldbedefinedtobeindependentasfaraspossible.Whenthisisnotpossible,thedependenciesamongeventsmustbedefinedandaccountedfor.Inaddition,eachriskoropportunityeventmustbeallocatedtotheprojectactivitiesthatareaffectedbyitor,ifagiveneventaffectsmultipleprojectactivities,significantcorrelationsamongoccurrencesneedtobeaddressed.Significantuncertaintiesandcorrelationsamongeventimpactsalsoneedtobedefined.Thisinformationisincorporatedinthecostandscheduletoproducethemodelresults.RiskelicitationwithinCEVP®isaniterativeprocessthatmustcombinesubjectiveandobjectiveinformation.Uncertaintycharacterizationsandprobabilitiesaredefinedsimultaneouslyto198 北京交通大学毕业设计（论文）providereasonable,practicaldescriptionsofuncertainty.3.3CompletionoftheCEVP®processTheproject’s“rangeofprobablecostandschedule”isdeterminedbycombiningthebasecostsdeterminedfromcostvalidationandtherisksplusuncertaintiesidentifiedfromtheriskworkshopinamodelwhich:1.Integratesbasecostswithrisksandopportunities(uncertainties)inaprobalisticmodel2.ReportstheCEVP®resultsasa“rangeofprobablecostandschedule”Resultsofthemodelanalysisarepresentedascostandscheduleprobabilitydistributions,usuallyinagraphicalform(Figure2)withsupportingtabulationsofcharacteristicstatistics.Firstorderdescriptionsandmodelsaresufficientlyaccurateandareusedformostprojects.Thesedistributionscandescribeavarietyofsituationsofinterestincluding:1.Currentdollar(timeofassessment)costandyearofexpenditurecost($YOE)2.Fullyfundedorpartiallyfundedscenarios3.Comparativedesignoptions4.Probabledateofcompletionfortheproject5.ProbablescheduletomeetprojectmilestonesThespecificformofthereportedresultscanvarydependinguponneedandtheresultscanbeusedforanumberofapplications,including:1.Projectassessment/managementre-direction2.Riskmanagementplans198 北京交通大学毕业设计（论文）Figure2.Improvementinprobablecost(meananddistribution),successiveCEVP®workshops,AlaskanWayProject.3.Datainputtovalueengineeringworkshops4.Integratedmanagementofmultipleprojects5.Betterinternalandexternalcommunications6.FinancialmanagementoptionsandalternativesCEVP®isiterativeinnature.Formanyprojectapplicationsitisappropriatetoconductareassessmentoftheprojectfromtimetotimetoupdateprojectchanges,costandscheduleestimates.Thefollowingexampleof2003resultscomparedto2002resultsforacomplexhighwayprojectinSeattle,showsareductioninbothprobablecostanduncertainty(range).3.4CurrentdevelopmentsCEVP®isprovingtobeausefulprocessforestimatingandcommunicatingrangesofprobablecostsandschedules,aswellasexplicitlyidentifyingandquantifyingrisks,forlarge,complexprojectsearlyintheplanninganddesignphases.Thereisbetterinformationthatthepublic,andelectedofficials,canusetomakesounddecisionsandthatengineerscanusetobettermanagetheirprojects.WSDOThasinternalizedtheprocessandusesit,andasimpler“CostRiskAssessment”process,formanyofitsprojects.TheU.S.FederalTransitAdministrationandtheFederalHighwayAdministrationhaveeachinvestigatedtheCEVP®results.TheyhaveconcludedthatCEVP®,orasimilarprocess,shouldbeusedforlarge,198 北京交通大学毕业设计（论文）complexprojects.AsofthiswritingfurtherdemonstrationprojectsandeducationalseminarsareunderwayandWSDOThasbeendesignated“LeadAgency”statusinthiswork.4FINDINGS1.WSDOTfoundthatCEVP®focusesearlyattentiononthesignificantcostandschedulerisksforaprojectandincreasestheprojectteam’sawarenessofrisk.2.Useofexperiencedexternalsubjectmatterexperts,whohaveconstructedsimilarprojects,isgoodvalueandgivesanindependentcheckonkeyassumptions.3.Becauserisksareexplicitlydefined,ariskmanagementplan(Grassoetal.2002)canbequantifiedearlier.Thisallowssignificantmanagementandcontrolofcostandscheduleearlierinaproject(Arup2000)andallowsamoreexplicitcommunicationofcostandschedule(andchangesthereto)withthepublicandkeypoliticaldecisionmakers.4.WSDOTfoundthatCEVP®permittedamoreintuitivecommunicationwiththepublicwhichbetterrelatedto“…whatpeoplealreadyknow”.5.WSDOTrecognizedthevaluethatcostvalidationandriskassessmentprovides.6.WSDOTrecognizedthatCEVP®isnota“magicbullet”ora“quickfix”.WSDOTthereforecommittedtoimproveitscostestimatingprocessbyimplementingtheCEVP®programonastate-wide,long-termbasisandtrainingstaffinthetechnique.5RECOMMENDATIONS1.OwnersofcomplexinfrastructureandundergroundprojectsshouldconsiderusingaWSDOTCEVP®typeprocessforearlycostvalidationandriskidentification.2.Suchaprocessleadstoanexplicit,quantifieddefinitionofpotentialriskevents–thisbecomesabasisforaquantifiedriskmanagementplanforeachproject.3.Periodicupdatestothemodelcanbeusedtoassistwith,andexplainrationally,projectchanges.Theycan,additionally,evaluateandcomparealternatives.4.Suchaprocesshaspromisetoassistownersindeterminingamorerealistic“rangeofprobablecost”whichcanenablebettercommunicationabout,andmanagementof,theseprojects.Thisisonlypossibleiftheownertrulywantstoknowtherealistic198 北京交通大学毕业设计（论文）“rangeofprobablecosts”andispreparedtocommunicatethistothepublicanddecisionmakers.5.Itisrecognizedthatsignificantconcernshavebeenraisedthat,ifwetellthepublicthemorerealisticprobablecosts,whichtendtobegreaterthanotherestimates,projectswillneverbefundedandauthorized.Suchconcernsimplythatwecannottrustthepublicwiththerealcostinformation.Iftrue,suchapositionhasmoralimplicationsthattheprofessionneedstoaddress.ACKNOWLEDGEMENTSTheWSDOTprojectteamsandCEVP®consultantsroseadmirablytothechallengeofimplementinganewprocesswhichquestionedestablishedwaysofcostestimating.Itrequiredahigh-levelofdedicationandpersistencetodevelopandimplementthenewprocessandthenreporttheCEVP®results,for10mega-projects,inonly4months.TheCEVP®process,anditssuccessfulapplication,wouldnothavebeenpossiblewithoutthecommitmentandexpertiseofthefollowingpersonnel:WSDOT–SecretaryMacDonald,JohnConrad,DavidDye,CliffMansfield,JenniferandAdamBrown,MonicaBielenberg;MWRA–MichaelMcBride;Consultants–JohnReilly,BillRoberds,DwightSangrey,TravisMcGrath,KeithSabol,ArtJones,RichardRast,plusPaulSilvestriandhisNationalConstructorsGroup;UniversityofColorado–KeithMolenaar&JimDiekmann;plus,manyotherswhohavebeen,andarenowworkingon,theseprojectsandthisprocess.REFERENCES1.Arup2000,LondonJubileeLine,SecretaryofState’sAgent(Arup),“End-ofCommissionReport”,July2.Flyvbjerg,B.,Holm,M.,Buhl,S.2002‘UnderestimatingCostsinPublicWorks,ErrororLie?AmericanPlanningAssociationJournal,Vol.68,No.33.Flyvbjerg,B.,Bruzelius,N.&Rothengatter,W.2003‘MegaprojectsandRisk:AnAnatomyofAmbition’CambridgeUniversityPress,March,208pages.ISBN:08157012844.Grasso,P.,Mahtab,M.,Kalamaras,G.&Einstein,H.2002,‘OntheDevelopmentofaRiskManagementPlanforTunnelling’,Proc.AITES-ITADownunder2002,WorldTunnelCongress,Sydney,March198 北京交通大学毕业设计（论文）5.Leidon,C.1993“TheConnection–CentralArteryProject”NationalPublicRadioBroadcast,Boston6.Reilly,J.&Thompson,R.2001“Internationalsurvey,1400projects”,internalreport7.Reilly,J.2003,“TowardsReliableCostEstimates”,Tunnels&Tunneling,NorthAmericanEdition,September,ViewpointArticle,p48.Reilly,J.&Brown,J.2004“ManagementandControlofCostandRiskforTunnelingandInfrastructureProjects”Proceedings,WorldTunnelingConference,InternationalTunnelingAssociation,Singapore,May9.Reilly,J.,McBride,M.,Sangrey,D.,MacDonald,D.&Brown,J.2004,“ThedevelopmentofCEVP®–WSDOT’sCost-RiskEstimatingProcess”Proceedings,BostonSocietyofCivilEngineers,Fall/Winter10.Salvucci,F.2003“The‘BigDig’ofBoston,Massachusetts:LessonstoLearn”,T&TNorthAmerica,May11.WSDOTCEVP®Websitewww.wsdot.wa.gov/projects/cevp/default.htm198 北京交通大学毕业设计（论文）地下工程的成本预测与风险评估_____J.J.Reilly摘要:这篇论文为大型、复杂基础机构下部工程和地下工程提供成本预算问题的事例,比较这两类工程成本预算方法的不同,提出一个新的成本确定与风险诱因和鉴定方法。这个新方法是作者和他的同事们与华盛顿交通部最近发明的。该文件是建立在先前发表的论文（例如，赖利＆布朗，2004年），其中描述了成本预算问题，并提出了建议的解决方法，这些方法后来被华盛顿交通部应用在它自己的成本预算确定方法中.建议将被提供给那些拥有复杂工程的人们,他们希望了解他们工程的更加现实具体的成本。一、成本预算问题作为这样一个专业，我们要去精确预测巨大、复杂公共工程，同时按照已制定的预算去管理这些工程，公众对我们是否有这种能力表示怀疑。他们会问我们：●为什么成本似乎总是在涨？●为什么不能准确告诉公众一个工程将花费多少钱？●为什么工程不能在开始公布的成本下不能竣工？198 北京交通大学毕业设计（论文）我们不能始终一致的回答这些问题，这是由很多因素决定的—主要是不充分的分析和对缺乏成本预算实践的修正。另外不完善的工程管理和缺乏与公众更深层次的交流也加深了这一结果。那些成本正被花光或不能控制的高透明度工程的数量似乎正在增加，这些工程对公众和媒体公开，有关增加的成本是很大的。这样的工程很多，有伦敦的JubileeLineTransit工程，它比计划晚两年建成，超出预算成本67％，高达14亿英镑；海峡隧道工程同样超出预算成本的80％，达37亿英镑；丹麦GreatBeltLink工程超出预算成本的54％；2003年位于维吉尼亚的WoodrowWilson大桥超过成本预算的72％；波士顿CentralArtery工程比预计的多花了数十亿英镑，而且晚几年才竣工。早期的鉴定和风险管理是满足大型、复杂地下工程成本预算和时间进度的一个关键，这我们将马上对它进行讨论。Reilly&Thompson198 北京交通大学毕业设计（论文）于2000年在做的一项研究发现一个特殊、相关工程的成本信息通常是很难获得的。我们很少能找到过去的客观文献记载，包括那些可以改进成本预算的方法。由于很难获得硬数据，我们就不能很可靠的提出那些严格的结论，但接下来的发现将被业主所报道：（1）由于管理不善而引起的工程成本超支、工期延误最少达30％有可能超过50％。（2）工程成功或失败的最直接影响因素是专家的意见、业主的政策和工程的施工程序。（3）在业主看来，参与工程的专业队伍是有能力胜任的，这就导致了一个结论,那就是表现不佳工程的问题可能主要与业主领导、管理工程进度的能力有关。（4）即使用最基本的方法，减轻风险也没被很好的理解和应用。这这被认为是大有希望的发展领域，特别是由于它费用超支及突发事件有很大关联。（5）报告的成本和性能数据-尤其是为“良好”的结果─我们应该非常谨慎的对待。一般的，在工程完工后，我们很难、或是几乎不可能得到完整及相关数据。（6）基于报告的成本数据之上的结论，除非是特别明显的，我们应该要谨慎对待。也有其他的专家和机构研究这个问题。Flyvbjerg等人在2002年调查研究了258个工程项目，这些工程跨度70年，他们发现准确预测工程成本的问题在很早以前就已经存在了。198 北京交通大学毕业设计（论文）此外，地下工程作为一个产业，其规划、设计和建筑专业人员以及业主都没有改正预算远低于实际成本的问题。如果他们这样做的话，那么现在就已经得到一个统一的计算数据，这些数据或高于预算，或低于预算。他们得出结论：这个问题无法准确估计，乐观的估计它同样是偏见。最基本的问题还是成本估算问题。最终的后果是拒绝公众资金对工程的投资─比如2002年发生在华盛顿州和弗吉尼亚州的拒绝为公路工程而设立的新税金的事件。1.1成本估算─两个波士顿的例子波士顿地区的两个工程项目从不同的方面阐述了成本估算，但同时也认为并不是所有工程都在这些方面出现问题。从公众的角度来看，中央动脉及隧道工程和马萨诸塞州废水资源管理局的波士顿海港清理计划都在工程性能方面上达到极致，并在工程成本计算上予以尊重：1.198 北京交通大学毕业设计（论文）中央动脉及隧道工程最初在1986年被提出来，当时预算耗资不到30亿美元。但是这一数据与实际工程并不相符，因为在建造的过程中，我们要考虑到建筑的规模、复杂程度以及工期等因素。在1990年建设即将开始的时候，官方估计工程预算是60亿美元。3年以后，预算是70亿美元，不超过90亿美元。而在2005年，工程预算最终估计是在150亿美元之上。2.波士顿海港清理计划最初提出的预算范围是40至49亿美元之间。1992年，在初期建设过程中，经过彻底全面对工程预算的复查，预算成本调整为36.5亿美元。十年后，这个工程的成本最终是38亿美元。因此，这个工程被认为是成本预算和工程管理取得圆满成功的一个典范。这两个工程的许多差异的原因是业已准备采用的最初预算方案的不同。这些方案极大的影响着开始的工程预算和最终追加投资的数目，这些是公众极大关注的。1.中央动脉及隧道工程的成本在美元没有升值或贬值的情况下，与美国联邦公路局的要求相一致。这些成本并没有包括额外范围、因素的补给或所有必要的软成本。2.波士顿海港清理计划成本评估是在已经评估过的成本的基础上建立起来的，这些已经评估过的成本是为工程最终程序做准备的。它包括工程建筑中期可能扩大的成本，所有预期范围内可能有的软成本。198 北京交通大学毕业设计（论文）每个工程项目的成本预算在范围、背景和时间等方面上是不同的，每个机构对它的使用、理解同样是不同的。但是公众及媒体是永远不会这些重大不同的。大部分人们已经或仍然关注中央动脉及隧道工程的情况，但是他们却不了解这些数据代表这两个完全不同的范围、背景和时间。对于中央动脉及隧道工程，媒体继续使用1986年不全面的数据，把这些数据作为讨论工程预算成本时的基本参照。就这样，通过这些了解甚少的数据,舆论已经形成并被误导了。1.2成本验证─MWRA的地铁隧道波士顿的另一个例子说明了成本预算估计程序是怎样才能变为从实际上改善成本预算估计的方法。MWRA因为地下给水隧道工程预算成本被严重低估而被关注，因此一份对成本预算及成本预算程序的紧急复查被发动了。一个由独立的专家和工程管理、设计及施工人员组成的小组完成了一份对设计团队估算的精确复查。这个小组包括那些能从承包商的角度，有这类工程成本估计和建设经验的专业人士。结果是对成本预算的修正，它包括所有的的费用，有规划、设计、许可证、批准、土地成本、保险成本、施工管理、应急和建造成本─所有可能适当逐步增加的成本。198 北京交通大学毕业设计（论文）这个新的成本估计方法广泛的应用于后来所有的公众讨论中。MWRA公布metrowest隧道工程如期进行，并在批准的财政预案之下，而且现在正是这样做的，它阐明了一个成本确认程序是合理的，它能改进早期不合理的财政预算。MWRA在关键的成本复查，及对成本估计校正的方法这两方面的经验已成为华盛顿交通部的成本估计验证过程的三个关键基础之一，这个成本估计验证简称为CEVP。1.3华盛顿交通部成本预算评估问题在2001年，华盛顿交通部在关注一个大型高速公路建设项目，这个项目的预定成本高达300亿美元。正如前面所引证的，成本预算及沟通问题使得交通部部长不得不寻求（1）成本预算及沟通问题的一个临界估计（2）发展一个更好的成本估计方法结果包括以下几个方面：1.对未来成本和项目进度的估计包含着大量的不确定性，这是我们没有普遍认识到的。2.这种不确定性必须包含于成本预算程序之中。198 北京交通大学毕业设计（论文）1.成本，尤其是建筑成本，必须由有资格的专业人士进行验证。这些专业人士包括那些懂得“真实世界”招标、建设的有丰富施工经验的工作人员。2.大型的项目经常经历一些大范围的工程进度变动，这些变动对最终的成本有较大影响。这些变动所需要的费用必须要考虑到成本预算之中，而且工程管理也必须合理的处理对待这些变动。华盛顿交通部决定研究这些发现，他们通过：1.用改进的成本估算方法2.综合考虑确定性花费和不确定性花费3.将成本的可能的花费范围公布给公众、媒体以及政治决策层这种新的处理程序的基本要素包括由中立的专业人士做的外部审查，这些审查包括对基本成本、进估计度，将明确成本和进度的不确定性（机会与风险）取代突发事件（未知的能构承受的费用）。这么做的一个关键目的是从“单值”成本预算转到公布“可能的成本范围”的成本估计。一、华盛顿交通部成本预算确认方法198 北京交通大学毕业设计（论文）因此，在2002年一月，华盛顿交通部运输部长派遣由华盛顿交通部门顾问和管理者组成的小组去开发一种新的成本估算方法。小组最终的成果就是华盛顿交通部成本估算确认程序─CEVP。2.1CEVPCEVP发展一种成本及工程进度概率模型，这个模型全面的、系统的定义了成本及工程进度的可能范围，这些范围对于完成每一个项目是必须的。对于一个项目，这个基本方法需要对该范围、工程进度、成本估计的同等级别的复审，或者是恪尽职守的分析，进而综合考虑不确定因素，得出可能成本和工程进度的可能范围。这个方法的具体目标是在成本预算中评估基本成本及其内在不确定性的质量和完整性。图1未来成本是一个“可能成本范围”198 北京交通大学毕业设计（论文）对工程项目评估的结果表示成成本和工程进度价值大概的分类。在摘要中，CEVP的程序有：1.严格审计工程预算，以验证所有的成本和数量组件都是由外部独立的专业人员审计的。2.移除所有的“不确定因素”，以及为风险做好准备。3.用个别已确定的和明确的以量化的不确定事件取代不确定因素和其他近似的因素。4.建立工程的一个模型─通常是在一个EXCEL表格中，这个模型是一个流程图，包括关键规划、设计、批准和施工建设环节。具体量化的成本和关键的施工进度都包括其中。这个模型赋值一些不确定事件来模拟这些事件的可能的概率及其影响。5.运行所建立的模型，得出项目的“可能的成本进度范围”。6.报告结果一、华盛顿交通部成本预算确认方法的过程CEVP程序中的两个关键要素是成本验证和风险的启示（第三个要素是随后将结果向公众和政治决策者公布）。由于CEVP程序之前在一些论文中被介绍过，本文将着重介绍它的两个核心进程─成本验证和风险的识别。3.1CEVP─成本验证项目小组和CEVP专家紧密合作198 北京交通大学毕业设计（论文）在一起，组成CEVP团队。这对于项目小组理解和掌握CEVP程序成果是很重要的。这种CEVP团队由一名拥有方案执行经验的经理领导，并辅以拥有设计和现实施工经验的团队成员。拥有承包经验的成员是很必要的，他能把承包商的观点纳入成本审计，以形成比较准确的基本成本─一切按照计划和假设进行的成本。这个进程由以下组成：1.项目小组首先向CEVP专家简介项目的详细范围、确定的成本及工程进度中可能的风险，这些都包含在项目的评估之中。2.CEVP专家与项目小组讨论估成本预算，审查估计代表什么和它的基本发展。他们讨论用已用什么公制来校准估计，有什么突发事件已被考虑到。3.与项目小组一起对已完成项目的范围一个因素一个因素的审查，在此基础上确保所有的因素和项目各阶段都被考虑进去。4.审查成本估计是为了保证项目本身，如：可行性研究、动员、批准，保险，临时设施和公用设施，建设逐步要求，季节的限制，削减/填补问题，有害物质的问题，考古问题，储存和处置的材料，工期的问题，压实及测试，保护工作，测试的机械和电气系统，入住许可证，裁员等等。从成本的角度来看，这些都是已经被认识和从事的问题。198 北京交通大学毕业设计（论文）5.项目的进度同样要被审查─它现实吗？它是否认为有足够的时间动员？是否设立临时设施和公用事业？施工许可？逐步建设？在处理不同的地质条件？交通或业务问题呢？季节的限制呢？场所的访问限制？测试管道？电气及信号？SCADA系统？等等。6.在主要项目的审查中，单位价格和生产率已被假定出来，讨论生产号码（根据该单位成本）是否合理和是否有风险，有些单位的价格可能没有考虑到-如高地下水位或囤积的有机材料。7.已被包含在每个单位价格-或整个估计中的紧急情况被确定下来，并从成本估计中去掉。这样做是为了发展项目的基本成本（这些紧急情况随后被风险和机会事件的成本所代替）。8.在讨论过程中,在完成上述审查之上的工作可能会发生丢失,过高或过低的估计都会被确定并被记录下来.为了做出调整,他们将把对丢失项目的评估揭露出来,并给出相关的建议.最后,他们对基本成本达成共识.这就是成本与进度不确定模型的基本,其中潜在风险和机会事件的成本都已被考虑到这个模型之中.198 北京交通大学毕业设计（论文）3.2CEVP─风险识别与启发CEVP风险这一部分是由一位经验丰富的风险分析家领导的.这位风险分析家熟练的掌握不确定理论分部分析方法,以及结构成本与风险模型.其他的参与者有项目小组的代表和从事此方向的专家.项目小组的代表熟悉项目计划、战略、假定和制约因素.而专家带来对项目不确定性重要领域的独立观点与视角.不确定性的确定和量化需要项目知识，风险分析专业知识，成本估算的专门知识与客观现实的平衡.项目知识与独立从事风险评估专家的意见对于不确定性的确定是必需的.风险分析专家的意见对于获取不确定性的风险和模型的平衡信息是需要的.风险的准备工作有以下几点:1.对参加者在原则和不确定性（风险和机会）评估程序上进行适当的（但有限）培训.2.初步的工作是在草案“流程图”上来捕捉项目的计划和战略.3.列出风险和机会的一份初步清单4.识别和验证相应的费用（如前面所述）.198 北京交通大学毕业设计（论文）风险研究的目标是量化和模拟工程成本和进度中的不确定性因素.主要的工作有:1.查明潜在的风险和机遇。这是在一个开放的集思广益的过程中完成的，通常开始是由项目小组列出潜在的不确定性因素的名单，这些名单是参考其它类似项目和其他来源得来的。在工作中，提供一个允许初步资料与与其他建议的风险结合起来的关键的环境,这是很有必要。作为一个实际问题，该小组应确定一个筛选标准，以产生一个按重要性程度排列的成本和进度风险名单。2.表征潜在的风险和机会.这个过程结合主观和客观的资料,在项目的每个风险都发生时,鉴定对项目产生的后果.通常对这一系列后果,大家都持有不同意见,如增加成本或拖延工期.风险责任者就负责引导小组达成关于风险后果的适当的共识─即发生的概率及其的影响.风险间的独立性或关联性都被积极或消极的定义出来.3.分析风险的信息和相应的费用。风险和机会事件是风险评估工作的输出结果,应该尽量独立的定义出来.当不可能独立定义时,事件之间的从属关系要被定义出来或被考虑到.此外,每个风险或机会事件必须分配给其产生影响的项目198 北京交通大学毕业设计（论文）活动,或者一个特定的事件影响多个工程活动,最突出的影响需要被解决。有重要影响的不确定事件和这些影响的关联性也需要被定义出来。这方面的信息纳入了成本及进度，以产生模拟结果。在CEVP过程中的风险启发是一个迭代过程，必须结合主观和客观信息。不确定事件的特征及发生概率都要合理的符合实际的被定义出来。1.3CEVP过程的完成项目的“可能成本和进度范围”是通过基本成本和不确定风险相结合来确定的.基本成本是从成本确认来确认的,风险的不确定性确认是在模型中风险评估确定的,即:1.在一个模型中整合基本成本和不确定的风险或机遇.2.报告CEVP结果,将它作为“可能成本和进度的范围”.该模型的分析结果表现为成本及进度的概率分布，通常是用图形化或统计表的形式来表示统计资料（图2）。首先，这些数据说明模型有足够的准确，并且能用于大多数的项目。这些分布可以描述了各种有兴趣的情况，包括：1.目前的美元（当时的评估）的成本和年支出费用2.全资或部分资助的情况3.198 北京交通大学毕业设计（论文）比较设计方案4.该项目可能的完工日期5.该工程可能的时间进度表结果的具体报道形式，可以根据需要有所不同；结果可用于很多方面，包括：1.项目评估/管理方向的重新定向2.风险管理计划图2.可能成本（平均和分配）的改进，阿拉斯加公路项目3.数据输入价值工程4.综合管理多个项目5.更好的内部和外部通讯6.财务管理选项和替代品CEVP在本质上是迭代。对于许多项目，进行重估该项目从开始以来更新项目的变化，成本和时间表的估计是恰当的做法。198 北京交通大学毕业设计（论文）下面的例子是西雅图一个复杂的公路建设项目，它2003年的结果与2002年相比，结果显示了在可能的成本和不确定性的范围减少了。3.4目前的发展状况在估算和通报可能成本和进度的范围，以及为大型、复杂的工程项目的规划和设计阶段明确地确定和量化风险上，CEVP被证明是一个有用的程序。另外更好的一点就是公众、官员可以作出正确的决定，以及工程师们可以更好地管理他们的项目。华盛顿交通部已在内部使用它，并为它大部分工程开发一个较简单的“成本风险评估”的程序。美联储过境政府和联邦公路管理局已分别进行调查CEVP的结果。他们得出结论认为，CEVP、或类似的程序，应运用于大型、复杂的工程项目。截止本论文的编写，更多的示范项目和教育研讨会正在进行，华盛顿交通部已被指定为在这方面的工作“领导机构”地位。一、新发现198 北京交通大学毕业设计（论文）1.华盛顿交通部发现CEVP的重点是尽早注意工程项目的重要成本及进度的风险，并增加项目团队的风险意识。2.采用经验丰富的建造了类似的项目的从事此行业的专家，是很有价值的，它能提供一个对关键假设的独立的检查。3.因为风险是明确界定，风险管理计划在较早前可量化。这允许一个项目较着的确定重要的管理和成本及进度控制，并允许与与市民和关键的政治决策者就成本及进度（和改动）问题有个更明确的沟通。4.华盛顿交通部发现CEVP允许更直观与公众的沟通，特别是有关“……什么人已经知道”。5.华盛顿交通部认识到成本的确认和风险评估规定的价值。6.华盛顿交通部承认CEVP不是一个“魔术子弹“或”快速解决“。因此，华盛顿交通部致力于改善其成本估算的过程，在全州范围内实施CEVP程序，并长期培训技术工作人员。一、建议1.拥有复杂的基础设施和地下项目的业主应考虑使用华盛顿交通部CEVP程序中的早期成本审定和风险识别。2.这样一个过程导致对潜在风险事件有一个明确的、198 北京交通大学毕业设计（论文）量化的定义-这成为每个项目量化的风险管理计划的基础。3.对模型的定期更新，使它能用于协助与、合理解释项目的变化。此外它还可以评估和方案比选。4.这样一个程序承诺协助业主确定一个更加现实“可能成本范围”，这样可以更好的沟通和管理这些项目。如果业主真的想知道现实“可能成本范围”，准备与公众和决策者沟通，这是唯一可行的。5.如果我们告诉市民更现实可能的成本，往往大于其他估计，这将引起重大的关注，工程绝不会资助和授权。这种关注意味着我们不能告诉市民的实际成本资料。如果诚然，这样的立场有道德问题，是需要整个行业共同解决的。鸣谢该华盛顿交通部项目小组和CEVP顾问是令人钦佩的，他们完成制作新程序挑战，该程序质疑既定的成本估算方式。制定和实施新程序需要一个高层次的奉献和毅力，但他们仅仅用4个月的时间，就报告了十个大型项目的CEVP结果。没有下列人员的奉献和专业知识，CEVP程序的制作及其成功应用是不可能的，他们是：华盛顿交通部–麦克唐纳，约翰198 北京交通大学毕业设计（论文）康拉德，大卫，曼斯菲尔德，珍妮佛和亚当布朗，莫尼卡;MWRA-迈克尔麦克布赖德;顾问-约翰赖利，比尔罗伯特，德怀特，特拉维斯麦格拉思，基思萨波尔，琼斯，理查德拉斯特，另加保罗崔和他的国家建设者组;科罗拉多大学的基思和吉姆狄克曼;另外，还有许多其他正从事于这些项目和程序的工作人员。参考1.2000年的工程顾问，伦敦银禧线，国务秘书的代理（工程顾问），“年底的委员会报告”，7月2.Flyvbjerg,B.,Holm,M.,Buhl,S.，美国2002年"低估成本在公共工程方面，错误或何在？美国规划协会的会刊，第一卷。第68条，第3号3.Flyvbjerg,B.,Bruzelius,N.&Rothengatter,W.，2003年"巨型工程和风险：一份对雄心的剖析"剑桥大学出版社，3月，208页。国际书号：08157012844.Grasso,P.,Mahtab,M.,Kalamaras,G.&Einstein,H.，2002年，"关于隧道工程的风险管理计划的发展"，2002年世界隧道大会，悉尼，三月5.Leidon,C.198 北京交通大学毕业设计（论文），1993年“连线-中央动脉项目“国家公共电台广播，波士顿6.Reilly,J.&Thompson,R.，2001年“1400工程的国际调查“，内部报告7.Reilly,J.&Thompson,R.，2003年，“迈向可靠的成本估计”，隧道及隧道，北美版，9月，文章的观点8.Reilly,J.&Brown,J.，2004年“隧道和基础设施项目的管理和控制的成本和风险“的诉讼，世界掘进会议，国际隧道协会，新加坡，5月9.Reilly,J.,McBride,M.,Sangrey,D.,MacDonald,D.&Brown,J.，2004年，“CEVP的发展-华盛顿交通部的成本估算过程中的风险“大会，波士顿社会民间工程师，秋天/冬天10.Salvucci,F.，2003年，“马萨诸塞州波士顿"大挖"工程：经验教训学习“，北美T&T，5月11.华盛顿交通部CEVP网站:www.wsdot.wa.gov/projects/cevp/default.htm参考文献[1]中华人民共和国国家标准.地铁设计规范（GB50157－2003）.北京：中国计划出版社，2003198 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