中华人民共和国国家标准地铁设计规范GB 50157条文说明 5
10．2．2 地层压力是地下结构承受的主要荷载。由于影响地层压力分布、大小和性质的因素很多，应根据隧道的具体条件，结合已有的试验、测试和研究资料慎重确定。一般情况，石质隧道可根据围岩分级依工程类比确定围岩压力，土质隧道可按下述通用方法计算土压力：
l 竖向压力；填土隧道及浅埋暗挖隧道一般按计算截面以上全部土柱重量考虑；深埋暗挖隧道按泰沙基公式、普罗托季雅柯诺夫公式或其他经验公式计算；
2 水平压力：根据结构受力过程中墙体位移与地层间的相互关系，分别按主动土压力、静止土压力或被动土压力理论计算；在粘性土中应考虑粘聚力影响。
计算土层的侧压力时，一般有两种方法，一种是将土压力与水压力分开计算，另一种是将水压力作为土压力的一部分进行计算，即所谓水土合算。两种方法的适用条件详见10．2．3条说明。
10．2．3 水压力的确定应注意以下问题；
1 作用在地下结构上的水压力，原则上应采用孔隙水压力，但孔隙水压力的确定比较困难，从实用和偏于安全考虑，设计水压力一般都按静水压力计算，
2 在评价地下水位对地下结构的作用时，最重要的三个条件是水头、地层特性和时间因素。具体计算方法如下：
(1)使用阶段：无论砂性土或粘性土，都应根据正常的地下水位技全水头和水土分算的原则确定；
(2)施工阶段；可根据围岩情况区别对待，
①置于渗透系数较小的粘性土地层中的隧道，在进行抗浮稳定性分析时，可结合当地工程经验，对浮力作适当折减或把地下结构底板以下的粘性土层作为压重考虑；并可按水土合算的原则确定作用在地下结构上的侧向水压力；
②置于砂性土地层中的隧道，应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土压力，
3 确定设计地下水位时应注意的问题：
(1)由于季节和人为的工程活动(如邻近插地工程降水影响)等都可能使地下水位发生变动，所以在确定设计地下水位时，不能仅凭地质勘察取得的当前结果，必须估计到将来可能发生的变化。尤其近年来对水资源保护的力度加大，需要考虑结构在长期使用过程中城市地下水回灌的可能性；
(2)地形影响：在盆地和山麓等处，有时会出现不透水层下面的水压力变高的情况，使地下水压力从上到下按线性增大的常规形态发生变化；
(3)符合结构受力的最不利荷载组合原则：由于超静定结构某些构件中的某些截面是按侧压力或底板水反力量小的情况控制设计的，所以在确定设计地下水位时，应分别考虑最高水位和最低水位两种情况。
10．2．4 当轨道铺设在结构底板上时，一般来说，车辆荷载对结构应力影响不大，地铁车辆荷载及其动力作用的影响可略去不计。
10．2．5 国内外各种规范采用的有关人群荷载的标准值(或设计值)见表8，本规范采用了中间值。
10．2．6 对于大型设备，楼板设计时应考虑其运输过程的影响。
lO．3 工程材料
10．3．1 金属材料一般仅用于：
1 当车站立柱的荷载很大或逆筑法施工时，采用钢管混凝土柱或钢骨混凝土柱；
2 用盾构法施工的隧道衬砌管片的连接件；
3 用盾构法施工的隧道开口部位的加强管片。
10．3．2 表10．3．2中混凝土的最低强度等级大多是从满足工程的耐久性要求考虑的。为了减少地下超长结构混凝土的收缩应力和温度应力，除立柱或纵梁等构件外，现浇混凝土结构混凝土的设计强度也不宜采用大于表10．3．2规定的等级。
10．3．3 现行国家标准《混凝土结构设计规范》对普通钢筋推荐采用HRB400和HRB335级钢筋。但地下结构承受荷载大，钢筋用量多，配筋大多由裂缝要求控制。由该规范中的裂缝宽度计算公式可知，在其他条件相同的情况下，为控制构件的裂缝宽度所需要的钢筋面积仅与钢筋类别(光面钢筋或带肋钢筋)有关，而与钢筋的设计强度无关。所以在这种情况下，采用设计强度较高的HRB400级钢筋并不能达到减少钢筋用量或减薄断面厚度的目的。
10．3．4 地铁盾构隧道钢筋混凝土管片连接螺栓的机械性能等级一般采用4．6-6．8级，特殊情况也有采用8．8级的。为了保证隧道的使用寿命，对螺纹紧固件表面必须进行防腐蚀处理。
10．3．5 本条是为提高喷射混凝土的耐久性而提出的要求。城市地铁矿山法隧道大多数修建于第四系地层中，由初期支护和二次衬砌共同承受使用阶段的荷载。因此，对由以喷射混凝土为主要材料构成的韧期支护，也应具备一定的耐久性。但传统的干喷混凝土，由于水灰比不易控制，强度难以超过C20，基本不具备抗渗性；湿喷混凝土技术的推广对减少回弹量、改善工人劳动条件起到了很大的作用，但由于仍使用基于硅酸盐、铝酸盐和碳酸盐等传统速凝剂，导致后期强度大为降低(约50%一60％)，抗渗性提高不多，且对工人还有较大的腐蚀危害．近年来，随着高效减水剂、无碱速凝剂、有机纤维和新品种水泥的开发成功，出现了一种掺入纤维的高性能湿喷混凝土。由于掺入纤维的高性能混凝土具备和易性好、塌落度损失少、回弹量低、后期强度高、抗渗性和耐久性好以及使用中腐蚀性风险低等优点，故宜在地铁工程中推广，此时喷射混凝土的强度等级可采用C25。
10．4 结构形式及衬砌
10．4．1 从保证隧道长期稳定、确保地铁整体道床正常工作的角度考虑，本条规定仅允许在无地下水的I、Ⅱ级围岩中不设受力底板，但仍应用厚度不小于200mm的混凝土铺底。
10．4．2 明挖结构的衬砌。
1 装配式衬砌具有工业化程度高、施工速度快等优点，在前苏联地铁的车站及区间隧道中已被广泛采用．装配式结构的构件在现场应连接成整体，以利于防水、抗震，并提高隧道抵抗纵向不均匀沉降的能力；
2 把地下连续墙和灌注桩等基坑支护作为主体结构的-部分加以利用，既可以节约工程投资，又减少厂资源的消耗，符合可持续发展的要求。我国大多数明挖地铁车站都是按照这一原则设计的。此时，主体结构的侧墙可有单-墙、叠合墙和复合墙等三种形式。
(1)单一墙：围护结构直接作为主体结构的侧墙，不另作参与结构受力的内衬墙，多采用现浇地下连续墙，且槽段之间的接头需作特殊处理。一般顺筑法施工时可采用柔性防水接头；逆筑法施工时采用能传递竖向剪力的刚性防水接头或整体接头。由于灌注桩各柱列之间无构造上的联系，整体性差，防水性能也不可靠，故不宜单独作为主体结构的侧墙使用；
(2)叠合墙：围护结构作为主体结构侧墙的一部分，与内衬墙组合成叠合式结构，通过结构和施工措施，保证叠合面的剪力传递，叠合后可把二者视为整体墙。此种形式的围护结构电多采用
地下连续墙；
(3)复合墙；围护结构作为主体结构侧墙的一部分，与内衬墙组成复合式结构，墙面之间不能传递剪力和弯矩，只能传递法向压力。围护结构可采用地下连续墙、钻孔灌注桩或人工挖孔桩等。
在围护墙和内衬墙之间可敷设隔离层或封闭的防水层。用分离式灌注桩作为基坑支护时，虽然其与内衬墙之间有时也通过设置拉接钢筋传递一定的拉力，但由于连接较弱，也应视为复合墙。在含水地层中，灌注桩的外侧一般须设止水帷幕，因此施工阶段的水土压力由围护墙承受。长期使用阶段需考虑止水帷幕失效和地下水绕流等因素，水压力作用在内衬墙上。
三种形式侧墙的综合比较见表9。
侧墙形式对工程投资、结构受力、施工和使用等有较大影响，应结合使用要求、围护结构的形式、工程地质与水文地质条件及场地条件等通过技术经济比较确定。采用单一墙时，对泥浆中浇注的地下墙混凝土的耐久性应有论证依据，否则，在设计叠合墙或复合墙时，应考虑在长期使用过程中外部荷载因地下墙材料性能退化和刚度下降向内衬的转移。
10．4．3 盾构法施工的隧道衬砌结构。
1 盾构法施工的隧道衬砌的造型，应根据工程地质和水文地质条件、功能要求、衬砌成型方式等因素确定。为防水、防腐蚀、增加衬砌的强度和刚度、修正施工误差或减少竣工后的噪声和振动，装配式结构可采用双层衬砌。但双层衬砌施工周期长、造价高，在满足工程使用和受力要求的前提下，应优先采用单层衬砌；
2 装配式时砌使用的材料有钢筋混凝土、钢、铸铁或这几种材料的组合。目前大量使用的为钢筋混凝土衬砌，该方法具有制作方便、强度大、耐久性和耐压性好、有较高的经济效益等优点，而且使用高精度钢模板也可保证其尺寸的精度．仅在受力复杂的缺口圆环等部位才使用钢管片、铸铁管片或钢与钢筋混凝土的复合管片；
3 为了适应侧式车站之间的区间隧道施工的需要，近年来出现了一种双圆盾构，相应的衬砌形式是一种带中柱的双圆结构。和传统的双线大直径盾构相比，双圆盾构具有空间利用充分、地面沉降较小等优点，特别适用于在较狭窄的街区下通过的区间隧道。
10．4．4 矿山法施工的结构衬砌。
1 从充分利用衬砌材料的抗压强度、提高结构的承载能力、减少施工难度、简化工程措施、保证围岩稳定和保护环境等方面考虑，矿山法施工的地铁结构应优先选用马蹄形断面，在地质条件差的Ⅳ一Ⅵ级围岩中尤为必要；
但在实际工程中，由于施工工艺要求或受施工条件的限制，即使在V～Ⅵ组围岩中，有时也采用直墙拱结构或平顶直墙结构；在I～Ⅲ级围岩中的车站，为了充分利用地下空间，也有采用直墙拱结构的；
2 整体式衬砌是矿山法施工的隧道广泛采用的一种衬砌型式，有长期的实践经验．复合式衬砌在矿山法施工的地铁隧道中应用前景广阔，具有能抑制围岩变形、充分发挥围岩自承能力，能适应隧道建成后衬砌受力状态变化等突出优点，尤其适合在地质条件较差的地段或浅埋条件下使用，一般可用于Ⅱ～Ⅳ级围岩中；
3 鉴于施工质量较难控制，且耐久性难以保证，锚喷衬砌目前不宜在通行列车和人员、设备集中的区间隧道和地下车站中采用。
10．5 结构设计
10．5．1 结构设计的一般规定。
第2款，普通钢筋混凝土结构的最大计算裂缝宽度允许值。
1 表10．5．1 是根据耐久性要求提出的，当有外观要求时，最大计算裂缝宽度允许值不应大于0．2mm；
2 当混凝土保护层厚度较大时，虽然裂缝宽度的计算值也较大，但从总体上看，较大的混凝土保护层厚度对防止钢筋锈蚀是有利的，故本规范规定，当设计采用的最大裂缝宽度计算式中保护层的实际厚度超过30mm时，可将保护层厚度的计算值取为30mm。
第3款，结构的计算简图。
1 为了反映双层衬砌的实际受力情况，结构分析时，应选用与其传力特征相符的计算模型和截面计算参数；
2 按结构实际受载过程分析的必要性．除了放坡施工的明挖结构或用全断面法开挖的矿山法隧道以及单圆盾构隧道外，现代地铁结构的受力大多有以下特点：
(1)结构的主要受力构件常兼有临时结构与永久结构的双重功能，其结构形式、构件组成、刚度、支承条件和荷载情况在结构形成过程中不断变化；(2)结构受力与施工方法、开挖步序和工程措施关系密切。尤其是用矿山法施工的大型地下车站，开挖、初衬、二衬、临时隔墙的解体交替进行，结构体系应力转换频繁而复杂；
(3)新施作的构件是在既有结构体系已产生变形和应力的情况下设置的，荷载效应有连续性。
上述特点决定了结构体系中某些关键部位受力的最不利情况，往往不是在结构完成后的使用阶段。所以传统的不考虑施工过程影响、结构完成后一次加载的计算模式，或虽考虑施工阶段和荷载变化的影响，却忽略结构受力连续性的分析方法，都不能反映结构的实际受力情况，按此进行的设计也不一定是安全的。所以本规范提倡按结构实际受载过程进行结构的内力和变形分析。这含有两层竟思，一是在施工阶段按施工过程进行分析：二是使用阶段分析时要考虑施工阶段在结构体系中已产生的内力和变形，即所谓受力的连续性。有关明挖结构在使用阶段的内力分析中是否考虑施工过程影响的两种方法的比较见10．5．2条第3款的说明。
3 分阶段计算时考虑结构受力连续性的方法。
在分阶段计算结构的内力时，需要考虑各阶段之间受力的连续性，基本方法有"总和法"和"增量法"(也称"叠加法")。两者都可用于整个受力过程中结构体系的刚度或构件组成不发生改变的情况，否则只应采用增量法．总和法的典型实例是明挖基坑在开挖和加撑阶段对围护墙的受力分析。此时，已知外荷载是各施工阶段实际作用在结构上的有效土压力或其他荷载，在支撑处应计入设置支撑前该点墙体己产生的水平位移，由此可直接求得当前施工阶段完成后结构的实际位移及内力。采用增量法计算时，外荷载和所求得的结构位移及内力都是相对于前一个施工阶段完成后的增量。对盖挖逆筑结构和初衬、二衬交互施作的矿山法车站结构，都需采用增量法计算。
第4款，侧向地层抗力和地基反力。
侧向地层杭力和地基反力，可统称为地层抗力。通常地层抗力的考虑有两种方怯，一种方法是假定地层抗力与地层位移无关，是与承受的荷载相平衡的反力，并事先对其分布形式进行假定，另一种方法则认为地层抗力从属于地层的变形，一般都假定地层抗力的大小与地层变形成线性关系，并称之为弹性抗力。前者适用于地层相对于结构刚度较软弱的情况，把结构视为刚体，多用于计算地基反力；后者适用于柔性结构，多用于计算侧向抗力。
地层抗力有利于地下结构承载力的提高，但其大小及分布规律与地下结构的型式及其在荷载作用下的变形。结构与地层的刚度、施工方法、回填与压浆情况、土层的变形性质有关，在设计中应慎重确定．在确定地层抗力时，反映抗力与地层位移之间比例关系的基床系数是一个重要的计算参数，它与地层条件、受力方向、承载面积、构件形状和位移量等因素有关，一般可通过实验、查表并结合地区经验选用，但要注意室内小尺寸试件试验得出的结果往往偏高。用于基坑围护结构的受力分析时，基床系数可取为与深度无关的常数(常数法)或与深度成比例(m法)。当假定为与深度无关的常数时，开挖面坑底以下一定深度范围内宜取为三角形分布，以反映基坑开挖过程中坑底土体受到扰动而使其强度降低的实际情况。在软土地层中，这一深度取3-5m；在其他地层中，可取围护结构截面厚度的3倍。
第6款，车站结构纵向强度和变形的分析。
当明挖结构沿纵向间隔一定距离设置伸缩缝时，其纵向应力一般不会成为控制结构设计的因素。但遇本款所列情况时，必须分析结构的纵向应力．除温度变化和混凝土收缩影响外，一般可采用弹性地基粱模型进行分析，求出其变形和内力后检算其强度。当地下连续墙采用普通圆形接头时，接头部位的强度检算不应考虑其参与工作。
软土地层中，为了确保行车安全，一般沿车站纵向不设贯通结构横断面的伸缩缝。这种情况下，即使没有本款提到的前三种因素，也必须考虑温度变化、混凝土收缩和地基纵向不均匀沉降对车站结构的纵向变形和内力的影响。
第9款，抗震设计。
1 地下结构的震害．地下结构由于受到地层的约束，加之城市隧道大多采用抗震性能较好的整体现浇钢筋混凝土结构及能够适应地层变形的装配式圆形结构，震害明显低于地上结构。但对埋置于软弱地层或上软下硬地层中的城市地铁隧道的抗震问题必须高度重视。尤其对以下情况，应充分研究地震的影响：
(1)大断面的明挖结构和埋置于IV～Ⅵ级围岩中的矿山法隧道：
(2)结构局部外露时；
(3)隧道直接作为地面建筑或城市桥梁的基础时；
(4)隧道处于性质显著不同的地层中时；
(5)隧道下方的基岩沿深度变化很大时；
(6)隧道处于可能液化或软枯土地层以及处于易产生位移的地形条件时；
(7)隧道断面急剧变化的部位，如区间隧道与车站主体的连接部、通风竖井与水平通道的连接部、正线的分岔处及换乘节点等。
2 长期以来，地铁结构的抗震设计，基本是参照《铁路抗震设计规范》中有关隧道部分的条文和国家标准《建筑抗震设计规范》进行的。前者设计现念较为陈旧，设计方法也不完善，自1987年颁发以来，至今；长见修订。后者的对象是工业与民用建筑，并不完全适用于单建的隧道工程，尤其是地铁隧道。地铁结构的抗震设计，必须根据地铁工程的特点和地震发生后对地铁的使用要求，针对不同的地形、地质条件和结构类型，采用不同的设计方法和构造措施，不能完全照搬上述两本规范。
地下工程一旦遭受破坏，修复困难且代价极大。为了实现震后"尽快恢复交通"的需要，对地铁道遭受罕遇地震时的破坏程度进行限制也是必要的。
3 抗震计算方法。当前我国地铁隧道横断面的抗震分析多按地震系数法进行。这一方法的基本出发点是，认为地震对地下结构的作用主要包括两部分，一是结构及其覆盖层重量产生的与地表地震加速度成比例的惯性力，二是地震引起的主动侧压力增量。
一般认为，地震系数法用于下面两种情况较为适宜，一是地下结构与地面建、构筑物合建，即作为上部结构的基础时，二是当与围岩的重量相比，结构自身的重量较大时(例如防护等级特别高的抗爆结构)。但是对于单建的以民用为主要目的的地铁隧道，由于其包括净空在内的单位体积的重量一般都比围岩重量轻，地震时几乎与围岩一同变形．这时，作为地震对结构的作用，随围岩一同产生的变形的影响是主要的，惯性力的影响则可忽略不计。以这一概念建立起来的抗震分析方法称为"反应位移法"或"地震变形法"，其特点是以地下结构所在位置的地层位移作为地震对结构作用的输入。因此，不加区别地把地震系数法作为地下结构抗震分析的唯一选择难以反映大多数地下结构地震时的真实工作状况。
无论是地震系数法还是反应位移法，都是将随时间变化的地震作用用等代的静力荷载或静位移代替，然后再用静力计算模型求解结构的反应。对于大型地下结构或沉管隧道等，用动力分析方法与静力法的计算结果进行对照也是必要的。
此外，对于地铁区间隧道等小断面长条形结构，地震时沿隧道纵向产生的拉压应力和挠曲应力可能会成为结构受力的控制因素。因此，还需对隧道纵向的抗震进行分析，尤其是用盾构法施工的装配式管片结构，其纵向连接螺栓应能承受地震产生的全部拉力。
4 构造措施。应区别不同的围岩条件和施工方法，根据地下结构地震条件下的受力和破坏特点，有针对性地采取抗震措施。
地下整体现浇钢筋混凝土框架结构的变形和破坏有以下特点：
(1)粱板构件具有良好的延性，能承受较大的超载，尤其是瞬时作用的动力荷载；
(2)立柱基本是一种脆性破坏，是框架结构中受力量薄弱的部位和首先遭受破坏的构件；
(3)结构的最终毁坏是由于立柱丧失承载能力而导致顶板被压塌。
因此，提高地下框架结构抗震能力的最有效方法应是改善立柱的受力条件和受力特征，尽可能用中墙代替立柱；当建筑要求必须设置立柱时，尽量采用塑性性能良好的钢管混凝土柱；当采用钢筋混凝土柱时，可以借鉴《建筑抗震设计规范》的思路，如限定其轴压比并对箍筋的配置提出相应的要求等。单建明挖结构和埋置于Ⅳ～Ⅵ组围岩中的矿山法施工的结构，其立柱的抗震等级可按三级考虑。
对粱板构件的配筋构造要求则应把重点放在确保其不出现剪切破坏和充分发挥构件的变形能力上，例如对受拉区和受压区钢筋合理配筋串的控制等。由于结构纵向侧墙的整体刚度较大，抗震能力较强，故原则上中间纵向框架的节点构造可不按抗震要求设计。
与地面建、构筑物合建的明挖地下结构的抗震等级与上部结构相同。
采用装配式结构时，应加强接缝的连接措施，以增强其整体性和连续性。
在不同结构的连接部位，宜采用柔性接头。
在装配式衬砌的环向和纵向接头处设弹性密封垫，以适应地震中地层施加的一定变形。
5 可液化地层及软粘土震陷地层的判别与处理。
(1)砂土液化。判别土层液化的方法很多，如我国的《建筑抗震设计规范》和日本的港口设计规范基于标准贯入试验和颗粒粒径累加的方法、我国《岩土工程勘察规范》推荐的用静力触探判别的方法，以及国外依据土层的剪切波速或剪应力比较的判别方法等。目前国内地铁的勘察部门对液化土层的判别多采用单一方法，这是不妥当的。地铁一旦破坏则后果严重．加之工程规模特别巨大，液化处理费用高昂，所以对其周边土层的液化判别必须谨慎从事，应采用多种方法相互印证，并结合室内动三轴试验和地区工程经验进行专门的分析。而对于所采用措施的可靠性，也宜通过室内试验加以确认。
设计时应根据不同情况分析液化土层对结构受力和稳定可能产生的影响，并采取相应对策。作为一条基本原则，不应将未经处理的可液化土层作为地铁车站天然地基的持力层。
具体对策应根据地震烈度和地基土的液化程度，结合液化土层与车站结构的相对位置关系和结构的施工方法等，通过技术经济比较后确定，一般可分为两大类；
1)防止支承隧道的地基土液化的措施：
①基底土换填．应挖除全部的液化土层；
②采用注浆、旋喷或深层搅拌等方法对基底土进行加固。处理深度应达到可液化土层的下界。
对基底土换填或加固宽度的控制范围，应根据地基土的处理深度来确定。例如，我国《构筑物抗震设计规范》规定，从基础外缘伸出的地基处理宽度，不应小于基础底面以下处理深度的l／3，且不小于2m。
2)在地层液化后仍使隧道保持稳定的措施：
①在隧道底部设置摩擦桩．桩插入非液化土层的深度通过计算确定：
②将围护结构嵌入非液化土层。
(2)软粘土的震陷。软土地基在地震或其他反复荷载作用下可能会因其强度降低和基底土的侧向流动产生显著的沉降，即所谓"震陷"。鉴于工程的重要性和使用要求的特殊性，在软土地层中修建地铁时，必须结合具体的场地条件对震陷问题进行专门分
析。
第10款，本款规定是为保证围岩与结构的共同工作，同时也是控制开挖引起的地层位移的需要。主要包括：
1 用盾构法施工的隧道，在软土地层或需要严格控制地面沉降的地段应进行同步注浆；
2 用矿山法施工的不良地质地段或偏压地段的隧道，以及处于Ⅲ～Ⅵ级围岩中的隧道拱部应及时注浆。
10．5．2 明挖结构的设计。
第l款，基坑工程的设计。
1 我国各城市地铁采用的基坑工程安全等级的标准见表10～12。表中H为基坑开挖深度。
2 基坑工程稳定性检算的内容应根据围护结构的类型、场区工程地质和水文地质条件确定，见表13。
各类稳定安全系数的取值应注意以下两点：
(1)现有基坑稳定检算的各种公式，大多建立在浅基础的基底稳定或土坡稳定概念的基础上，这与深大基坑或用围护结构护壁酌情况不完全相同。加之由于试验手段的局限，检算中一些直接影响基坑稳定性的土体指标尚不能准确反映在基坑开挖过程中土体真实的应力状态，尤其难以反映不同部位土体卸载或降水等情况对土性的影响。此外，各城市地质条件不同，对基坑稳定考虑的侧重点不同，所采用的公式也不同，即使公式的形式相同，一些系数的取值和所选用土层的抗剪强度指标也不尽相同。因此，各类基坑稳定安全系数的取值必须参照地区经验确定；
(2)基坑开挖过程中出现的坑底土体的隆起等现象将引起坑外土体的变形和地表沉降。所以在基坑稳定性检算中，有些检算项目的安全系数与基坑的保护等级是有关连的．例如，《上海地铁基坑工程施工规范》(SZ-00-2000)规定，对于一，二、三级基坑(划分标准见表10)的坑底土抗隆起稳定的安全系数分别采用2.5、2．0和1．7(计算时土体的抗剪强度指标取峰值的0．7倍)。在上海市标准《基坑工程设计规范》(DBJ 08-61-97)中，对坑底土抗隆起和围护结构抗倾覆稳定的安全系数也是按照基坑安全等级区分的。
3 桩、墙式围护结构的设计．
(1)计算方法．本规范推荐采用侧向地基反力法，其特点是将围护墙视为竖向弹性地基上的结构，用压缩刚度等效的土弹簧模拟地层对墙体变形的约束作用，可以跟踪施工过程，逐阶段地进行计算。由于能较好地反映基坑开挖和回筑过程中各种基本因素如加、拆撑、预加轴力等对围护结构受力的影响，并在分步计算中考虑结构体系受力的连续性，因而被我国工程界公认为是一种较好的深基坑围护结构的计算方法。当把围护结构作为主体结构的一部分时，还可以较好地模拟围护墙刚度和结构组成随施工过程变化等各种复杂情况，特别适用于地铁结构的受力分析。在竖向弹性地基模模型的基础上，按照内部结构的施作顺序，过渡到弹性地基上的框架模型，就可以求出地铁结构从施工开始到长期使用的全过程中各个时段的内力和变形。
(2)土压力取值。基坑开挖阶段作用在围护结构墙背上的土压力视墙体水平位移的大小在主动土压力和静止土压力之间变化。当墙体水平位移很小时，墙背土压力接近静止土压力，并随墙体水平位移增大而减小，最终达到土压力的最小值，即主动土压力．设计时应根据对围护结构的变形控制要求以及实际的变形情况，结合地区经验，合理确定墙背土压力的计算值。
通常认为，采用盖挖逆筑法施工时，由于用刚度很大的顶、楼板等水平构件代替临时支撑，基坑开挖过程中墙体水平位移一般较小，墙背土压力可近似地按静止土压力考虑。顺筑法施工的情况则较为复杂。上海《地基基础设计规范》规定，视变形控制要求，墙背土压力可取0．5一1．0倍的静止土压力，并不得小于主动土压力。《岩土工程勘察规范》规定的墙背土压力系数的取值见表14。
在采用竖向弹性地基粱模型计算时，假定基坑一侧坑底以下土压力由两部分组成，即静止土压力加土抗力，所以作用在墙背上的有效土压力为墙背土压力和基坑侧坑底以下静止土压力的代数和。由于目前对开挖过程中坑底以下被动区的土体应力状态尚难以准确把握，工程设计中对墙背坑底以下有效土压力有各种简化，如假定为与基坑面土压力数值相等的矩形分布或在坑底一定深度范围内为三角形分布等。
实际作用在墙上的土压力是随开挖过程变化的，但为简化计算，当作用在墙背的土压力比较明确时，一般都假定在整个施工阶段墙背土压力为定值。对于受力不对称的内撑式结构(包括偏载或两侧围护结构刚度或基坑开挖深度明显不同时)以及矩形竖井结构，由于作用在墙背的土压力与墙体和地层的刚度、墙体的变形、结构的平面和空间尺度以及偏载大小有密切关系，其在数值上及空间分布上均不甚明确，宜采用墙背土压力随开挖过程变化的
分析方法，把围护墙和支撑体系视为一个整体，或按空间结构进行分析。
表15为按墙背土压力的设定方式区分的两种计算方法的基本特征。
(3)软土地层中的水平基床系数取值。由于软粘土的流变特性，水平基床系数与基坑开挖选用的时空参数和地质条件等关系密切。当围护结构按竖向弹性地基粱模型计算时，考虑上述因素影响的水平基床系数的取值方法见上海市标准《地基基础设计规范》。
第2款。明挖结构的计算。
1 作用在明挖结构底板上的地基反力的大小及分布规律，依结构与基底地层相对刚度的不同而变化。当地层刚度相对较软时，多接近于均匀分布；在坚硬地层中，多集中分布在侧墙及柱的附近；介于二者之间时，地基反力则呈马鞍形分布。
为了反映底板反力这一分布特点，可采用底板支承在弹性地基上的框架模型来计算。 目前，国际隧道协会(ITA)大多数成员都采用这一模型。
计算中应注意两点：
(1)底板的计算弹簧反力不应大于地基的承载力．所以对于软弱地层，需通过多次计算才能取得较为接近实际的反力分布；
(2)在水反力的作用下，底板弹簧不能受拉。
综上所述，本规范规定，明挖结构宜按底板支承在弹性地基上的结构进行计算。对于设置在软弱地基上的小跨度结构，也可近似假定底板反力为均匀分布进行计算。
当围护墙作为主体结构使用时，可在底板以下的围护墙上设置分布水平弹簧，并在墙底假定设置集中竖向弹簧，以分别模拟地层对墙体水平变位及竖向变位的约束作用，此时计算所得的墙址竖向反力不应大于围护墙的垂直承载力。
2 结构受力分析的两种基本方法及其比较。明挖结构使用阶段的受力分析，目前有两种方法，即考虑施工过程影响的分析方法和不考虑施工过程影响的分析方法。前者视结构使用阶段的受力为施工阶段受力的继续，因此，这种分析方法可以考虑结构从施工开始到长期使用的整个受力过程中应力和变形的发展过程；后者则是把结构施工阶段的受力与使用阶段的受力截然分开，分别进行计算，两者间的应力和变形不存在任何联系。两种计算方法
的基本特征见表16。
计算经验表明：
(1)是否考虑施工过程对框架结构使用阶段受力的影响，对计算结果有较大影响。虽然影响程度随着内衬墙与围护结构的结合方式、施工方法（顺筑或逆筑)、结构覆土厚度和水反力大小的不同而存在较大差异，但基本规律一般是不会变的，例如按不考虑施工过程影响计算时，地下墙迎土侧底板节点处的弯矩明显偏大、框架结构底板外侧和顶板跨中弯矩偏小等；
(2)考虑施工过程影响的分析方法虽然计算较繁杂，但能较好地反映使用阶段的结构受力对施工阶段受力的继承关系，以及结构实际的受力过程，且配筋一般较为经济，故对量大面广的地铁工程，在施工图设计阶段宜采用这种分析方法．按考虑施工过程影响的分析方法求得的结果进行地下墙的配筋时，如果在结构分析时没有单独考虑包括支撑温度变化等对墙体施加的预顶力影响，其迎土侧的配筋量应在计算的基础上适当提高。为了减少计算工作量，应开发计算机专用程序；
(3)不考虑施工过程影响的分析方法可作为初步设计阶段选择结构断面的参考。
第3款，本款指出了对明挖隧道进行整体稳定性验算的具体要求。
1 抗浮。
(1)处于高地下水位中的明挖结构遇下列情况时应验算其抗浮稳定性：
①覆土浅、结构大而深；
②从隧道向地面过渡的敞口段。
(2)在验算结构抗浮稳定性时，对浮力、杭浮力的计算及抗浮安全系数的取值均需慎重。
①浮力取值中应注意的问题见l0．2．3条说明：
①抗浮力一般有隧道自重、隧道内部静荷载及隧道上部的有效静荷载，也可考虑侧壁与地层之间的摩擦力．应注意抗浮力是随施工过程及使用阶段不断变化的。施工期间，由于静荷载尚未全部作用在结构上，抗浮稳定性往往会成为问题。
(3)抗浮安全系数．目前尚无统一规定，宜参照类似工程，根据各地的工程实践经验确定。我国各城市地铁采用的抗浮安全系数见表17。
(4)抗浮措施。若抗浮安全系数不能满足要求，则应采取抗浮措施。措施可区分为消除浮力和抵抗浮力两大类。
1)施工阶段的临时抗浮措施。
①通过降低地下水位减小浮力，降水减压时，应避免引起周围地层下沉：
①在底层结构内临时充水、填砂或增加其他压重；
③在底板中设临时泄水孔，消除浮力。
2)使用阶段的永久抗浮措施。
①增加结构自重。此方法简单易行，但由于结构体积增大的同时，浮力也随之增加，所以一味地通过增加自重达到抗浮的目的往往是不经济的．一般多用于增加少许的自重即可满足抗浮稳定要求的情况；
③在结构内部局部用混凝土充填，增加压重，
②在底板下设置土锚或拉桩。在软粘土地层中采用土锚或拉桩时，对桩土间的摩擦力的设计取值应作限制，不宜超过极限摩阻力的一半，否则在浮力的长期作用下，由于土层的流变效应会导致变形过大。另外，抗浮安全系数不宜小于2～2．5；
④在底板下设置倒滤层泄水引流。这一措施可以完全消除水浮力对结构的作用，不仅解决了地下结构的抗浮稳定性问题，还可减少结构底板和其他构件中的弯曲应力；
⑤利用围护结构作为主体结构的一部分共同抗浮。围护墙兼有挡土、止水和抗拔等多项功能，因而在实际工程中得到了广泛应用。但须注意，此种形式的结构，在满足整体抗浮稳定性要求的同时，在向上的水反力的作用下，地下结构将产生以两侧围护墙为支点的整体挠曲变形。地下结构的宽度越大，整体上挠的倾向越明显，由此在地下结构顶底板中产生的附加弯曲应力也越大．所以当地下结构的宽度较大时，该方法不一定是最经济的抗浮措施。
此种抗浮措施用于内衬墙与围护墙为复合式结构时，需在隧道的顶部设置与围护墙整体连接的压梁，通过压梁把作用在地下结构上的浮力传递到围护墙上。
2 整体滑移。在斜坡上修建的明挖隧道，当作用在隧道左右两侧的水平荷载有很大的差异时，或直接支承在隧道上的结构物地震中承受很大水平力，超过了由侧向被动土压力及隧道底部结构与土壤之间的摩阻力形成的水平抵抗力时，隧道就有可能出现整体滑移的危险。一般可采取地基加固或在底板下设置永久性土锚等措施防治。
3 地基的垂直承载力。一般的明挖隧道都比和它同体积的土的重量轻，地基垂直方向的承载能力大多数能满足设计要求。但当地基非常软弱，基底土因施工被扰动，或桥台、高层建筑物等重型结构物直接支承在明挖隧道上时，应仔细研究地基承载能力是否在允许范围内，超过时，可采用地基加固或桩基等措施。验算地基承载力时，可扣除底板水浮力的影响。
第4款，盖挖逆筑法施工的结构设计。
1 盖挖法的适用条件。盖挖法是在交通流量大的市区修建浅埋地铁车站的一种有效方法。视基坑开挖和施作结构顺序的不同，又可分为盖挖顺筑法和盖挖逆筑法两大类。盖挖顺筑法对地面交通影响的时间短、造价较低、工程难度不大、作业环境较好、结构防水可靠，适用于地层较稳定、一般挖深的双层地铁车站。盖挖逆筑法通常以结构顶扳代替临时路面，在其上覆土后即可恢复地面交通，在顶板的下面自上而下分层开挖摹坑和施作结构，适用于
地层软弱、挖深大、需要严格控制施工引起的地面沉降的情况。除此之外，还有一种所谓的半逆筑施工法，其特点是在施作永久结构的顶板以后，用顺筑法施工顶板以下部分。
2 施工期间地面交通的处置。盖挖逆筑地铁车站的结构形式、支护方案、施工方法、机具和技术措施的选择与施工期间对地面交通的处置要求关系密切，必须在总体设计阶段把地面交通的处置要求作为设计的一个重要边界条件予以明确。
为了充分发挥逆筑法的效益，必须把减少施工对地面交通的干扰作为盖挖逆筑地快车站总体设计的重要内容，尽可能压缩破路、改移地下管线、施作侧壁支护、中间竖向临时支撑系统和顶板、回填及恢复路面等项作业占用道路的时间和空间。
施工期间地面交通的处置一般有以下三种选择；
(1)临时断道或封闭部分宽度的路面；
(2)分条倒边施工结构顶板：
(3)夜间施工、白天恢复地面交通。
在以上的选择中，随着施工对地面交通干扰的减少，工程难度和投资也随之增大，并对工期等产生重大影响．就是说，在逆筑法中，要求施工对城市正常秩序造成的负面影响越小，工程投入就越大。必须兼顾城市和工程两方面的承受能力，根据车站的具体条件，通过慎重比较，确定一个大体能为各方接受的交通处置方案或封路时间。应尽可能采用方式(1)或方式(2)，采用方式(3)时，宜尽量减少车站埋深，采用机动性较强的钻孔灌注桩作为基坑的支护，并用预制构件代替现浇顶板。
3 中间竖向临时支撑系统。
(1)系统组成及一般形式。中间竖向临时支撑系统由临时立柱及其基础组成。系统的设置有三种方式；
①在永久柱的两侧单独设置临时柱；
②临时柱与永久柱合一；
③临时柱与永久柱合一，同时增设临时柱。
由于方式②可以简化施工、加快暗挖作业进度和降低造价，目前已经成为一种主流方式，此时车站立柱的纵向间距, 是一个重要的设计参数，除考虑建筑要求外，还要结合地层条件和工期等要求经综合比较后确定。一般宜控制在6～7m。当临时柱的荷载很大时可采用方式③，例如上海地铁常熟路站，为一个双跨双层结构，柱的设计轴力高达8000kN，为此，施工期间在两个永久柱之间增设一根临时柱。
(2)结构选型。中间竖向临时支撑系统是结构封底前承受和传递竖向荷载的主要受力构件，其承载能力、刚度和稳定性关系工程的成败。为了顺利地将荷载传给地基，并把地基沉降控制在结构变形的允许范围内，必须合理选定竖向支撑及其下部结构的形式和施工方法。
施工阶段的临时柱通常采用钢管混凝土柱或H型钢柱。柱下基础可采用桩基或条基。桩基可采用钻孔灌注桩、人工挖孔桩、钢管打入桩或异形桩等。条基一般造价较高，仅在特殊需要时采用。
(3)中间临时立柱的定位方法及精度要求。在软土地层中，中间立柱一般安装于直径900～1000mm的深孔内。它的准确就位，是逆筑法施工中的一项关键技术。为了保证中间立柱的承载能力和连接节点传力可靠，必须严格控制中间立柱的定位精度，并在柱的设计中根据施工允许偏差计入偏心的影响。对于双层车站，一般要求立柱的定位偏差不大于20mm的同时，其垂直度也不大于1／500：三层及三层以上的地下车站，垂直度的控制应更为严格。
立柱的定位有两次法和一次法之分。两次定位法的特点是在柱顶(地面)和柱底均设有定位装置，柱顶一般是通过双经纬仪跟踪校正后予以固定，柱底则通过下人操作保证其对中及固定，避免后续作业造成柱身晃动和位移。采用两次定位时，柱下桩基采用灌注桩时混凝土需分两次浇注，第一次浇至柱底附近，用人工凿除顶部劣质混凝土、待立柱就位后再进行二次浇注．不仅作业程序复杂、工作条件差、费工费时，而且在一般含水、松软的土层中对孔壁需有专门的防护措施。一次定位法则是在地表定位，通过特制的装置控制桩身的垂直度并将其固定，可一次完成水下混凝土的浇注。虽然作业技术难度大，但可以提高工效、争取工期，是当今软土地层中逆筑技术发晨的方向。
4 节点构造。逆筑法施工的车站结构．其交汇于同一节点的各构件，并非同步完成，构件之间的相互连接能否真正反映预期的工作状态，主要取决于节点的构造形式、施工精度和施工质量．对节点构造的基本要求是：连接简单、传力可靠、在逆筑的特定环境下可以操作，并为后续作业提供施工条件。
逆筑车站的关键节点有以下几处：
(1)地下墙与顶、楼、底板等水平构件的连接；
(2)后浇梁与中间立柱的连接；
(3)中间立柱与其基础，如H型钢柱与钢管桩、钢管棍凝土柱与灌注桩的连接等。
采用钢管混凝土柱和H型钢柱时，梁端剪力通过柱上专门设置的钢牛腿传给立柱。而钢管混凝土柱一般是在其两侧设置双粱承受节点弯矩；H型钢柱由于可在其翼缘上穿孔，供梁的部分负弯矩钢筋通过，故而梁的总宽度较窄。
5 沉降控制。逆筑法施工时，必须严格把边、中桩的升沉控制在结构变形和节点连接精度的允许范围内。通常要求相对沉降不大于0．003L(L为边墙和立柱之间的跨度或立柱之间的跨度)。
一般措施包括：
(1)选择较好的土层作桩，墙的持力层或采用条基；
(2)选择摩阻力大．抗沉降能力强的桩型，如扩底桩、多分支承力盘桩和竹节桩等；
(3)增强边墙的整体刚度。灌注桩作护壁时，应设置具有足够刚度的内衬墙，并在桩顶设置刚度较大的冠粱；连续墙作护壁且不设内衬时，其槽段之间应采用能有效传递剪力的接头，如钢板接头等；
(4)选择合理的施工工艺、加强施工质量控制，把沉渣减至最少。措施包括：配置高质量的泥浆并加强泥浆质量监控；采用反循环技术；加强工序衔接，减少成孔(槽)后的搁置时间；提高清底质量等；
(5)通过拄浆提高桩、墙底部混凝土的密实度及围岩强度。
6 施工缝处理。采用逆筑法施工时，主体结构的内衬墙和立柱是在上部棍凝土达到设计强度后再接着浇注的，由于浇注过程中在棍凝土表面形成的气泡、混凝土硬化过程中产生的收缩和自身下沉等影响，施工缝处不可避免地会出现缝隙，对结构的强度、防水性和耐久性造成不利影响．为此需对施工缝进行特殊处理。
一般多在侧墙上设置L形接头，中柱设v形接头，接头倾角以20°～30°为宜。
施工缝处理有直接法、注入法和充填法之分。直接法为传统施工方法．注入法是通过预先设置的注入孔向缝隙内注入水泥浆或环氧树脂，充填法是在下部混凝土浇注到适当高度(一般与施工缝之间留10～15cm空隙)、清除浮浆后再用无收缩混凝土或沙浆充填。
从实际效果和室内试验的结果看，即使采用无收缩混凝土，直接法也难以完全消除新、旧混凝土之间的缝隙，由于其上下两部分混凝土不能有效地形成整体，使构件的传力性能和防水性能大为降低。因此，这种方法常与注入法联合使用。
室内试验表明：用注入法或充填法施工时，施工缝处钢筋分担的荷载比整体浇注时增大约10％一30％；施工缝处在20m水头下开始渗水，25m水头时出现漏水现象。这说明，虽然注入法和充填法的接头性能较好，但仍难以达到整体混凝土的状态。
综合以上情况，并考虑到地下逆筑在恶劣的施工环境下对施工质量难以全面控制，在盖挖逆筑车站的结构设计中，应充分考虑施工缝可能存在的缺欠，具体做法如下；
(1)中间立柱尽可能采用钢管混凝土柱，使之一步到位，避免在永久柱中出现逆筑接头；
(2)如果采用直接法施工，立柱的全部荷载应由劲性钢筋承担；用注入法或充填法施工的钢筋混凝土柱和边墙，其配筋量宜在理论计算的基础上适当提高；
(3)内衬和围护墙间宜设置夹层防水层。
第6款，现浇钢筋混凝土地下连续墙的设计。
1 单元槽段的长度和深度。槽段长度和深度的确定，一般与以下因素有关：
<1)设计要求：即与结构物的用途、形状、尺寸、地下连续墙的预留孔洞等有关；
(2)槽段稳定性要求：即与场地的工程地质条件、水文地质条件、周围的环境条件(如临近建筑物或地下管线的影响)和泥浆质量、比重等有关；
(3)施工条件：即与挖槽机性能、贮浆池容量、钢筋笼的加工和起吊能力混凝土供应和浇灌能力，现场施工场地大小和施工操作的有效工作时间等有关。
一般可参考已安全施工的类似工程实例确定。以上海地区的淤泥质粘土地层为例，地下水位在地表面以下0．5～1．0m处，槽段长度采用6m左右，挖槽和浇注混凝土都较顺利，并已有最大挖深达50m的成功实践，当槽段过长过深、贴近现有建筑物、地层特殊或地下水位变动频繁时，需进行槽壁稳定性计算或现场成槽试验。
2 地下连续墙的接头形式应满足结构使用和受力要求。当荷载沿地铁纵向均匀分布并设有内衬时，可采用普通圆形接头；无内衬时应采用防水接头；当需要把单元槽段连成整体时，采用刚性接头。
3 从传力可靠和简化施工考虑，地下连续墙与主体结构水平构件宜采用钢筋连接器连接。钢筋连接器的抗疲劳性能及割线模量必须符合《钢筋机械连接通用技术规程》的要求。当二者采用钢筋连接时，墙体内预埋连接钢筋应选用HPB235级钢筋，考虑泥浆下浇注混凝土对钢筋握裹力的影响，对受剪钢筋的锚固长度，一般取为30d。
4 为保证使用要求，墙体表面的局部突出大于100mm时应予以凿除，墙面侵入隧道净空的部分也应凿除。