软土地区既有地下通道加固改造与地铁车站连接技术

姚燕明，王 毅，叶 蓉

(1.宁波市轨道交通集团有限公司，浙江 宁波 315101； 2.上海市隧道工程轨道交通设计研究院，上海 200235)

0 引言

轨道交通作为一项大型基础设施工程，往往引领一个城市地下空间的发展。在轨道交通建设过程中，不仅需要满足自身功能，而且需要尽可能与周围地下空间进行联通，方便乘客出行[1-4]。宁波市轨道交通1号线一期工程经过城市的主城区，其中在中山路段存在多个地下过街通道。在规划设计阶段，就考虑将地铁车站与既有城市地下过街通道进行互联互通，充分整合地下资源，将独立的地下空间形成有机整体，发挥最大的社会效益。

宁波为典型的软土地区，浅部软土具有高含水量、高流变性、高压缩性、低渗透性、低强度等特点，地铁车站大多采用明挖法施工[5-6]。如何减小既有市政过街通道与地铁车站连接过程中的开挖影响，保证通道结构安全，实现更便捷高效的过街功能，是建设过程中需重点考虑的一个因素[7-8]。本工程中，通过对既有过街通道进行主动加固改造等多种技术措施，最大限度地实现了车站与过街通道的互联互通，车站地下1层、地下2层均与过街通道实现了连接。在整个施工期间，该通道保持了正常通行，减少了对市民出行的影响，后续地铁盾构区间隧道也安全地从过街通道下方穿越，成为宁波轨道交通处理与市政过街通道关系比较成功的典型案例。

1 工程概况

宁波市轨道交通1号线一期工程东门口站位于市中心繁华商业街中山东路下，为地下3层岛式车站，地下1层为预留开发区域，地下2层为站厅层，地下3层为站台层。车站标准段开挖深度约22.4m，靠近日新街地下过街通道的东端头井基坑深度约24.0m。已建日新街地下通道距车站端部约7.5～10.0m，盾构区间隧道从地下通道下方穿过，距离既有通道约8.7m。

日新街地下过街通道为地下1层钢筋混凝土箱涵结构，采用天然地基基础，顶板覆土约1.5m，通道净宽9.0m，净高3.4m，顶板、底板和侧墙厚度均为0.55m，底板下设置0.2m厚素混凝土垫层，地下通道结构断面如图1所示。

图1 日新街通道结构断面

为充分利用既有市政设施资源，地铁东门口站地下1层、地下2层在不同平面位置设连接通道与日新街地下通道相连，分别为连接通道1和连接通道2，车站与过街通道连接剖面如图2，3所示。

图3 连接通道2剖面

2 工程地质条件

根据岩土工程勘察报告，场地属典型的软土地区，地面标高约为3.500m，浅部广泛分布有厚层状饱和软土，软土厚度达23.6～31.5m，土层主要参数如表1所示。

表1 土层参数

既有地下通道底板位于①3层淤泥质黏土中，该层土体物理力学性质差，含水率达46.1%，呈流塑状态，孔隙比为1.283，具有高压缩性。场地潜水位埋深一般为地面以下1.5m左右，地下水位较高。由于既有地下过街通道的地基基础比较差，在外界施工的影响下容易产生变形开裂，因此增加了过街通道与地铁车站连接的保护难度。

3 设计难点

日新街过街通道为地下1层钢筋混凝土箱涵结构，长约71m，沿纵向设有3道变形缝，结构整体性较差。另外，通道底部只有30cm厚素混凝土垫层，无桩基，基底软土地层容易产生扰动变形。根据建筑需要，地铁车站在地下1层、地下2层均需要与通道连接，基坑单边卸载容易引起通道的不均匀沉降，尤其是车站地下2层与地下通道的接口基坑比通道底部深约10.1m，开挖范围内主要为淤泥质黏土，基坑开挖的变形控制要求高。

连接通道施工完成后，地铁盾构区间隧道还需要从地下通道的下方穿越，因此需要确保既有地下过街通道在受到多次扰动情况下的结构安全。另外，连接通道与既有地下过街通道采取侧面开门洞相连，开门洞范围的既有通道结构受力发生变化，设计对既有通道结构在新工况条件下的受力进行了复核，不满足要求。

针对以上问题，常规的处理方案为将既有过街通道在连接范围内进行封闭，开挖破除后重新建设新的过街通道与原有通道相接。但由于该地下过街通道为宁波天一广场商业区的南北连接主通道，封闭后对于商业区的行人影响较大，需要重新进行地面交通组织，社会影响大，因此研究在保证既有通道正常通行前提条件下，对既有通道结构进行加固保护方案。

4 既有地下通道加固方案

为确保既有地下通道在施工期间的安全及后期正常使用，加固设计中采用了加设绑桩、绑梁、加厚通道顶板及底部地基加固等措施。

4.1 地下通道加设绑桩、绑梁

地下通道两侧各设置5根绑桩，对称布置，避开后续下穿的盾构隧道，绑桩平面布置如图4所示。通道东侧的5根绑桩独立设置，采用φ1 000mm的钻孔灌注桩。由于通道西侧5根绑桩的上部位于车站与地下通道连接范围内，因此采用灌注桩上部内插H型钢的格构柱方式，连接通道内的H型钢截面为500mm×400mm，下部为φ1 000mm的钻孔灌注桩。在连接通道顶、底板施工时，顶、底板直接与H型钢连接，连接位置的型钢上设置止水钢板防止渗漏，在顶、底板混凝土强度达到设计要求后，再割除出入口范围内的H型钢。

位于两条盾构隧道之间的4根绑桩考虑后期盾构穿越及土层扰动的影响，桩长为54m，其余桩长为48m，均以⑧1层粉砂为桩基持力层。同时，在绑桩上方设置断面尺寸为1 400mm×1 000mm绑梁，采用混凝土现浇，通道顶板通过植筋与绑梁连接，以确保能将通道荷载顺利传至绑桩。

图4 绑桩平面布置

4.2 加厚地下通道顶板

侧墙开洞后，地下通道结构承载力削弱，开洞范围的通道顶板不能满足受力要求。根据结构计算分析，需要加厚侧墙开洞范围的通道顶板。通过在原顶板结构上方植筋，新浇筑1层45cm厚C30混凝土板与原顶板结合，新老结构作为叠合板共同受力，并与绑梁进行连接。

在地下1层、地下2层连接通道位置，新浇筑的顶板长度分别为7.2m和10.2m，顶板加厚平、剖面如图5,6所示。

图5 顶板加厚范围平面

图6 顶板加厚剖面

4.3 地基加固

宁波轨道交通1号线的软土地基加固以三轴搅拌桩为主，但是为了减小地基加固施工对既有过街通道结构的扰动影响，经研究采用施工扰动小、土压力稳定、布桩灵活的MJS工法[9-10]对通道结构外侧约1.5m及通道底板下1.5m宽的地基进行加固。靠近既有过街通道范围通过采用斜打布孔的方式，可以深入既有过街通道底板下进行加固，加固深度取3.0m。

既有过街通道与车站的连接通道下方为盾构区间隧道的接收加固区，因此将盾构的接收加固、连接通道的基坑加固与既有过街通道的基础加固相结合，采用搅拌桩+MJS工法相结合的方式，既节省了造价，又能减小加固过程对既有过街通道的影响。地基加固平、剖面如图7,8所示。

图7 地基加固平面

图8 地基加固剖面

5 连接通道方案

连接通道根据不同的开挖深度，采用不同的基坑围护设计方案，连接通道1基坑深度约6.6m，宽度约7.3m，采用φ850mm@600mm工法桩作为围护结构，桩长14.5m。由于基坑规模较小，为便于施工，利用基坑外的盾构进洞加固搅拌桩为重力式挡墙，沿基坑竖向仅设置顶圈梁而不设内支撑，有利于开挖施工的快捷、方便性。连接通道1基坑围护剖面如图9所示。

图9 连接通道1基坑剖面

连接通道2连通既有过街通道和地铁车站的地下2层，与车站连接位置较深，因此该连接通道竖向深度变化较大，基坑深度约6.6～16.65m。与车站连接部位的连接通道基坑围护结构采用800mm厚地下连续墙，连续墙深31～33m。与既有地下过街通道连接部位的基坑围护结构采用φ850mm@600mm工法桩，深度约16.5m。根据开挖深度变化，沿基坑竖向设置2～4道支撑，其中第1道采用混凝土支撑，其余采用φ609mm钢支撑。连接通道1基坑围护剖面如图10所示。

图10 连接通道2基坑剖面

两个连接通道均采用明挖顺作法施工，基坑开挖完成后施工连接通道结构，与既有过街通道接口位置留设后浇带。考虑两者结构可能产生不均匀沉降，新建连接通道在靠近既有过街通道处设置1道变形缝。在施工过程中，既有过街通道内局部设置2.0m宽围挡，保持了通道内的正常通行，避免了对地面交通的改造和影响。

在两个连接通道基坑开挖施工完成后，两条盾构隧道在既有地下通道下方顺利穿越，既有地下通道的变形控制在4mm以内，满足设计的10mm变形保护要求。

6 结语

在宁波市轨道交通1号线建设过程中，规划设计阶段就重点研究对中心城区既有地下过街通道的综合利用。通过对既有地下通道结构进行评估分析，采取针对性的结构加固改造方案等，在保证地下过街通道通行的情况下顺利完成了与地铁车站的连接。本工程为宁波软土地区第1个既有地下过街通道与地铁车站连接的成功案例，取得了较好的社会经济效益，为后续类似工程建设积累了宝贵经验。