宁波市儿童公园地铁站物业开发结构设计

苏擎柱，汪 健

（1.宁波市建筑设计研究院有限公司，浙江宁波 315012；2.广州地铁设计研究院股份有限公司，广东广州 510010）

地铁站和物业开发项目往往非同期建设，后期的物业开发项目在地铁站建设阶段初步确定一种建筑结构方案。但随着时间推移，为了满足市场对建筑产品的需要，实现物业开发项目的利益最大化，建筑方案不断进行优化修改，要求结构设计能实现不同建筑方案的包络性设计。地铁站的物业开发项目位于地铁保护区内，必须满足各地轨道交通部门规定的地铁保护要求。地铁站和物业开发项目一般由不同施工单位完成建设，需加强沟通解决相关施工方案、结构预留等问题。

本文结合宁波市儿童公园站物业开发项目的设计实践，从前期建筑结构方案设计、基坑围护、基础设计、超长结构、施工问题等方面，对地铁站和物业开发项目的结构设计相关问题进行分析探讨。

1 工程概况

本项目为宁波轨道交通3号线和4号线换乘站的物业开发。地上建筑由5幢9～18层高层剪力墙结构的住宅和1幢4层框架结构的商业组成，住宅地下室被3＃线分成2个独立地块，见图1。东边A区为单层地下室，开挖深度5.550 m；西边B区为3层地下室，开挖深度13.250 m；商业C区为2层地下室，开挖深度9.350 m；西南角D区为轨道交通3＃线、4＃线地铁站出入口下沉庭院。3＃线地铁站总长302 m，基础底黄海标高为－23.339 m，4＃线地铁站总长313 m，基础底黄海标高－15.707 m。本工程建筑结构安全等级二级，基础设计等级甲级，抗震设防烈度7度，地震加速度0.1 g，建筑场地类别Ⅳ类。

图1 平面分区

2 建筑结构方案

2.1 预留接口

A区和B区住宅被3号线分成东西两个区域，对于建筑功能和住宅品质影响很大，建筑方案设计时充分利用3号线的站厅层以上的地下空间作为物业开发项目地下停车库，与住宅地下室层高一一对应，每层地下室外墙预留多个连接通道与B区和A区地下室连接，见图2。

图2 地库剖面

2.2 分区分坑分期设计

C区商业地下室与D区下沉庭院完全无缝连接，以实现商业价值最大化，建筑结构进行一体化设计。但D区下沉庭院作为3号线的主要出入口，需提前投入使用，采用了一体化设计、预留结构连接方案、分坑分期施工。C区和D区交界面布置分坑围护的地连墙，并利用此地连墙兼用临时挡墙，地下室结构布置时充分考虑结构安全性和施工可行性，优化柱网布置，当局部框架柱无法落到分坑的边界时，设置临时柱支承部分框架梁，待整体施工完拆除，见图3、图4。

图3 D区与C区分坑平面

图4 D区与C区分坑预留连接做法剖面

2.3 地下室外墙退距

物业地下室基坑围护利用先期车站的地连墙，物业地下室的侧壁与地连墙的退距应考虑物业地下室的功能布置、基桩施工、侧壁施工空间等因素，综合各因素本项目的物业地下室侧壁与地连墙的最小净距控制1 m。

3 基坑围护

本工程场地地貌类型属于滨海相沉积平原，基坑底板绝大部分置于②2层灰色淤泥质黏土中，呈流塑状，自立性差，具高灵敏度，局部置于③2层粉质黏土中，呈软塑状态，土质较差。本工程共分为2个基坑，采用明挖顺作法施工。根据项目进度安排，先施工车站东侧A区1层地下室，基坑围护采用SMW 工法桩，设一道混凝土支撑，基坑周边4 m范围，坑底3 m采用三轴搅拌桩加固。车站西侧基坑分为B区C区，基坑围护采用600 mm地连墙，其中B区设三道混凝土支撑，C区设二道混凝土支撑，基坑周边10 m范围，坑底3 m采用三轴搅拌桩加固。三道混凝土支撑换撑后，地连墙和地下室侧壁间设置传力板带，传力板带宽度2 500 mm，间距3 m，对地下室侧壁的抗剪承载能力进行复核并加强。基坑安全等级：西侧三层基坑为一级，西侧二层基坑为二级，东侧一层基坑为三级；变形保护等级均为二级。

3.1 变形控制

后期基坑开挖的土体变形、地连墙水平位移等影响车站主体结构的变形，截取剖面进行二维有限元计算，模型边界281 m×100 m，东侧基坑取26 m宽，西侧基坑取32 m宽。计算结果表明土层水平位移为－7.8～12.0 mm，地墙水平位移－3.8～6.5 mm，车站底板东侧抬升0.80 mm，西侧抬升1.83 mm，竖向位移差为1.03 mm。

3.2 基坑开挖

基坑开挖时，先撑后挖，使得支撑对基坑的约束作用增强，以减小基坑的变形量。根据时空效应原理［1-2］，合理安排挖土顺序。按照围护结构支撑的布置情况分层、分区、分块开挖以减小开挖土体的空间几何体尺寸，利用空间效应来减小基坑的变形；当一个区段的土方挖到设计标高后，应立即安装支撑，减少时间效应对基坑变形的影响；当部分区域挖到坑底设计标高后应尽快浇筑垫层，并分块浇注底板，开挖期间确保降水设备始终正常运行，防止基坑浸水，减少基坑回弹变形。

4 基础设计

本工程采用桩筏基础，桩型选用钻孔灌注桩，以⑧－1粉细砂层为桩端持力层，实际桩长47 m。地库和住宅采用钻孔灌注桩桩径600 mm，单桩抗压承载力特征值1 900 kN，其中纯地库桩兼作抗拔桩，单桩抗拔承载力特征值1 000 kN。商业部分采用钻孔灌注桩桩径700 mm，单桩抗压承载力特征值2 500 kN，单桩抗拔承载力特征值850 kN。围护立柱桩桩径900 mm，桩长47 m，当立柱桩位置与工程桩重叠时，则替换部分工程桩。桩身完整性检测采用低应变法，检测数量不应少于总桩数的30%，其中900 mm桩径抽取10%采用声波透射法检测。

4.1 地铁保护要求

根据《宁波市轨道交通运营管理条例》相关规定，宁波市轨道交通安全保护要求中的轨道交通控制保护区范围为：地下车站结构外边线外侧50 m内；地铁保护控制指标中外部作业项目对地铁结构的垂直位移影响控制值：地下结构为±10 mm，站隧结合处差异沉降为5 mm。本工程基坑位于地铁车站保护区范围，应严格控制建筑物沉降变形，以减小对地铁设施造成的不利影响。

4.2 桩基施工

对于超长钻孔灌注桩来说，桩身压缩变形和孔底沉渣变形已成为桩基沉降的主要组成部分［3］。施工时应特别注意泥浆护壁及孔底清渣的质量，对于临近地铁站边界6 m范围内的桩采用套管施工，套管底标高为地铁站基础下方3 m。这样能有效避免孔壁坍塌，使地铁隧道周边土体围压几无变化［4］。本工程要求进行2次清孔，沉渣厚度小于50 mm，充盈系数不小于1.1。

4.3 沉降控制

以B区沉降计算为例，采用中国建筑科学研究院编制的PKPM－JCCAD进行整体计算分析，该方法是从单桩出发考虑群桩作用的沉降计算方法。各个沉降计算参数取值：压缩模量Es＝13.6 MPa，沉降计算经验系数ψ＝1.0，桩端阻力与桩顶荷载之比α由程序自动计算，取总桩端阻力／单桩承载力，桩身压缩系数ξe＝0.5，最终沉降计算深度Zn按应力比法确定［5］，取Zn处的附加应力σz＝0.2σc（σc为土的自重应力）。计算结果表明靠近地铁站处的沉降量最大值为7 mm，其中桩身压缩量为2～3 mm，桩端附加应力引起的地基土压缩变形4～5 mm，见图5。

图5 B区沉降平面

5 超长地下室

B、C区物业开发部分的地下室总长度210 m，需采取有效措施减小混凝土收缩应力，防止结构开裂。从基础底板到地下室顶板，每隔30～40 m设置后浇带，遇人防门洞、楼梯、坡道等位置以连续式膨胀加强带代替。后浇带两侧采用钢筋支架加钢丝网或钢板网隔断，待上部结构结顶后，将其表面浮浆剔除，并涂抹界面胶，采用强度等级高一级的加微膨胀剂的补偿收缩混凝土浇注。膨胀加强带在其两侧用密孔钢（板）丝网将带内混凝土与带外混凝土分开。地下室混凝土采用掺膨胀剂的补偿收缩混凝土，利用混凝土的微膨胀来抵消其收缩的大部或全部，以达到减免开裂的目的。地下室基坑开挖深度深，围护结构换撑后，为满足围护结构水平力传递要求，后浇带内附加型钢加强，见图6。

图6 后浇带内设置型钢

6 施工问题

地下室侧壁与已建地连墙的净距按1 m控制，由于地连墙平整性差异较大，实际开挖后净距局部位置偏小，以致增加了侧壁施工难度，故建议两者之间的净距1.5 m以上为宜。本项目个别工程桩与地连墙的净距约350 mm，成孔过程中碰到地连墙鼓包，无法完成钻孔，而后作了补桩处理，故建议桩与地连墙净距应大于0.5 m。

上部结构不断优化调整过程中，应实时关注地下室施工进度，及时把结构变更下达到施工现场。因为地下室和上部结构一般为不同的施工单位，设计应协同业主、监理做好衔接工作。尤其是顶板交界面的施工，应现场复核上部竖向构件的偏心、预留插筋、钢筋的混凝土保护层等。

7 结 语

本文通过详细阐述物业开发项目分区分坑分期建设的建筑结构方案、预留通道设置、地下室外墙退距、地铁安全保护、基坑变形控制及开挖、基础设计及沉降控制、超长结构处理、施工问题等方面的结构设计方法，从时间和空间上充分考虑物业开发和地铁站的相互影响，把地铁站和物业开发进行一体化设计，从而提高物业开发质量和规模化，实现轨道交通可持续发展。