城市中心街区地下综合体项目设计重难点分析

2023-05-23朱鑫龙

中国建筑金属结构 2023年4期

朱鑫龙

[同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司，上海200092]

0 引言

进入新时代以来，经济建设发展有了长足进步，人民生活水平也有了显著提高。往日城市所提供的基础设施也越发不匹配人民对未来生活的憧憬。因此对既有城市中心街区的道路及商业的更新提上了日程。在有关地下综合体项目设计的研究中，不同学者有不同的观点表达。谭勇[1]指出，地下综合体项目的设计应当遵循开放性、整体性、整合性三个原则。廖康君[2]进行地下综合体项目的设计，认为还需要从空间结构的角度进行考虑。牛斌[3]则在其研究中指出，在地下综合体建设的过程中，需要进一步提升其对外联络的属性。延安二道街地下综合体项目成为本文的研究背景，通过介绍该项目设计中的重点难点，为后续类似项目提供经验。

1 项目概况

本项目位于凤凰山北麓到延河边北滨路之间的区域，基地位于延安市中心街区，南起南门广场西南侧，北至延大附院东北角与西沟桥交会处，总长约为1.2km，标准段结构宽度为16m，局部扩宽至19.4m，地下一层为商业综合，地下二层为车行道（隧道、地下联络道、环廊），结构高度约10m。标准段地下结构埋深约12.15m，坡道埋深约为0～12.15m 二道街负一层地下商业部分不仅和南门广场地下商业和港汇地下商业街相连通，而且与同期规划建设奥特广场地下商业和抗大广场地下商业相连通。二道街负一层商业的连通功能改变了延安地下商业各自为政的现状，构建出了延安城市地下商业城。二道街地下道起点接南门口街南大街交叉口，终点接北大街北门口街交叉口。车道规模为由南向北单向双车道。地道分别与奥特广场地下车库、抗大广场地下车库相衔接。

二道街是延安核心城区的主要道路，是商业中心，旅游集散中心，沟通各组团和红色旅游的必经之路。地下空间的开发，不但可提升二道街在核心城区的通行能力，同时又为两侧商业带来新的活力，为当地居民提供了快速便捷通道；而且可形成联系各组团的发展轴，提高了通行效率，提升城市活力。因此，本项目建设为各组团的联系和互动提供了必要纽带。延安市中心街地下城市综合体项目应做到净化、亮化、绿化、美化及畅通，交通秩序井然，满足周边地区发展需要，整体景观为之一新，达到城市品位高、城市形象佳、城市风貌好的目标。项目位置图如图1 所示。

图1 项目示意图

图2 标准断面示意图

2 项目难点概述

本项目结构设计难点主要体现在以下几点：需连接既有商业体；下穿既有构筑物；负一层与负二层设计年限不同等。

2.1 设计原则

（1）在具体的结构设计过程中，需要尽可能地贯彻落实国家的各项政策和原则，以更为科学可靠经济合理的方式，完成施工建设的各项任务。

（2）在具体的结构设计过程中，需要充分了解当前工程建设的具体条件，根据目标施工地点的水文情况和周遭地理环境，制定出更具有可行性的安全结构以及施工方案。只有如此，才能够让目标施工地点的结构设计更加科学合理。

（3）具体的结构设计不仅要满足防水防灾的各项要求，还需要与城市规划的具体发展方向相一致。

（4）在结构设计过程中，相应的空间尺寸需要与管线以及其他各类设备的关键性参数相贴合，只有如此，才能够降低设计过程中出现各类失误的概率。

（5）由于本项目的特殊性，隧道作为基础设施部分，其安全等级往往会被划分成一级，设计使用年限基本上为100 年。而地下商业部分的安全等级，则会被划分成二级，设计年限50年。但又由于这两个不同设计年限的构筑物关联在同一个结构体里，设计时基本按照偏安全的一面去考虑设计。

（6）在具体结构设计过程中，还需要对抗震性能进行深入的研究和分析，大部分情况下，抗震防裂度都需要到达6 级左右。且在隧道结构设计过程中，需要花费更多的时间和精力，尽可能按照更高一等级防震分类来进行结构设计，否则难以满足后续的使用要求。

（7）大部分钢筋混凝土构件都会出现裂缝，因此需要对裂缝的宽度加以限制，如果裂缝宽度超出了警戒值，那么不仅会影响到后续施工建设，质量还会影响到目标项目投入使用后的安全性能，但需要注意的是，不同环境条件下的裂缝限度是存在一定差别的，技术人员需要具体问题具体分析。

（8）在抗浮计算的过程中，技术人员需要考虑极限情况并借此来确定安全系数，如果施工阶段结构的抗浮能力并不满足要求，技术人员就需要通过一些方法降低地下水位，来提升目标结构的抗浮性能，否则很容易在相应结构投入使用的过程中，出现各类突发情况。

（9）在具体的隧道结构过程中，需要设置变形缝，但由于隧道结构较为特殊，因此技术人员需要根据地层条件与结构方面的条件变化来确定精细的设置方案，确保变形缝两侧结构不会产生严重差异方面的问题。与此同时，在具体变形缝宽度和间距设置过程中，还需要切实考虑防水或抗震方面的具体要求。

（10）如果结构基底有特殊土质情况的，需要及时进行地基处理，在选择具体处理方法时，要综合考虑项目各方面因素确定最后的方案，并结合实际情况采取现场试验、现场采集等措施完成地基处理工作，确保基底能够变得更为安全合理。

（11）由于本项目现场在中心城区，因此技术人员在支护体系结构设计中，应当根据不同现场情况进行优化，来保证周围建筑物和本项目施工的安全，争取让支护结构设计更贴合当前目标施工路段的实际情况。只有如此，才能够让目标施工路段的稳定性和强度得到充分保障。

2.2 结构方案

隧道结构均采用现浇钢筋混凝土结构，共分4 种截面形式：进、出隧道的敞开段采用整体式U 型槽结构；暗埋段带商业段采用单箱双层共三舱矩形箱涵断面；道路变宽段采用单箱双层共双舱矩形箱涵断面；暗埋段匝道段采用单箱单舱矩形箱涵断面。

在隧道两端，地面道路进出隧道与隧道暗埋段间衔接段采用整体式U 型槽结构，为单向双车道行驶，断面型式如下图所示。在隧道两端，地面道路进出隧道与隧道暗埋段间衔接段采用整体式U 型槽结构，为单向双车道行驶。

地道断面，断面宽度为16m，地下一层为商业，地下二层为城市地下道路，道路部分横断为单向双车道行驶。地下二层剩余空间可考虑按地下一层，商铺附属库房、物业办公用、设备机房等功能设置。在车道转弯处加宽段顶板采用横向布置密梁的结构形式。

在车道展宽段，箱室单舱跨度增加，采用双层共2 舱断面。最宽段单跨长度达到13.1m，顶板采用密梁布置，梁高1m，间隔3m，覆土深度按照2m 计。

2.3 关键节点结构方案

2.3.1 下穿节点断面设计分析

本项目与港汇商业体相交处，地下商业部分与港汇既有地下一层建筑打通连接，地下二层联络道下穿港汇，断面形式如图3 所示。

图3 下穿港汇节点横断断面示意图

环廊结构构造尺寸：顶板厚0.9m，底板厚0.8m，侧墙厚0.8m，总宽度16m。

恒载：环廊顶板受到的覆土恒载；环廊顶板受到的港汇商业体结构自重恒载；环廊跨中顶部港汇中排柱等代集中恒载。

活载：等代地面车辆超载20kN/m2；港汇商业楼面活荷载3.5kN/m2；环廊跨中顶部港汇中排柱等代活载。

底板约束为土弹簧，用有限元软件MIDAS 建模计算极限、正常状态下的断面弯矩、轴力、剪力分析可知：本节点的控制截面有地下二层环廊顶板跨中截面和地下二层环廊顶板中支点大跨侧截面两处。经计算分析可知，增加1 排D32@100+1 排D32@200 即可基本满足设计要求

在负一层港汇的柱位处，在环廊顶板内考虑设置结构暗梁，将跨中顶部柱子的竖向力由暗梁传递到箱涵侧墙，再由箱涵侧墙向下进行传递，使得结构传力更加安全、合理。

2.3.2 二道街交小东门街处奥特地库匝道入口

二道街地下空间在与小东门街相交处，地下二层环廊由主线分出单车道接入南侧奥特地库，因此，地下商业顶板跨度增加。因情况各不相同，则交叉口北侧、交叉口处、交叉口南侧这3 个区域的顶板进行结构布置方案设计。

（1）交叉口北侧

在交叉口北侧，出地库匝道与主线并道，地下商业层顶板为单跨13.3m 的大跨，由于行车视线的要求，不可增设中隔墙。在此处负一层顶板采用横向布置密梁的结构形式：梁高1m，梁宽1m，间隔3m 布置，如图4 所示。

（2）交叉口处

地下二层环廊在地库入口处，道路三角区内可以设置结构柱，在地下商业顶板纵横向布设框架梁，从而降低负一层顶板跨度，布置形式如图4 所示。

在交叉口处，有一排水渠横跨二道街顶板。为了满足排水标高要求，在排水渠交会处需进行顶板降板设计，降板区域为平面示意图中阴影区域。在降板区域两侧设置梁截面尺寸为宽1m，高1.6m；南侧梁截面尺寸为宽0.8m，高1.4m。

（3）交叉口南侧

在交叉口南侧分道路匝道处，由于道路进地库匝道前进方向无行车视线要求，沿线增设中隔墙，将地下商业大跨顶板分割成两小跨，结构布置与标准断面处类似。

3 项目施工注意事项

本工程作为超长结构的典型，设计采用一些措施方法来保证由于结构超长而引起的裂缝是十分有必要的。

在本项目施工过程中，需要进行基础混凝土浇筑，为了确保浇筑工作达到理想状态，需要在浇筑工作开始之前，进行地基清除方面的各项操作。只有完成地基灌溉方面的各项任务，才能让混凝土湿度得到进一步的保障。在大部分情况下，混凝土浇筑都会采用分层方式，因此在底层水泥固化之前，需要迅速进行下一次的表面处理，并与此同时，在水泥中完成减水剂添加方面的工作，这能让基础混凝土浇筑质量得到更进一步的提升。在具体的混凝土养护期间，要尽可能地防止裂纹产生，因此具体的浇筑施工需要与振捣作业方式相贴合，工作人员需要在振捣期间，完成混凝土浇筑方面的优化工作，在具体的分层振捣阶段，为了让上下层之间的连接变得更为牢固，技术人员需要控制振捣杆的深度，确保振捣杆深度达到7cm 左右。

在结构分段等关键部位需设置后浇带以及膨胀加强带也是有效减少超长结构裂缝的好办法，后浇带的位置可采用比较原来位置高一个标号的膨胀系数稍高的混凝土去浇筑，同时为了保证其强度充分，可以在保留后浇带在相应位置完工后50d 左右，当所设置的后浇带在对应结构处的不均匀沉降位置时候，此时应尽可能找到两侧结构沉降相对稳定时，再去浇筑，届时做好结构观测，保证误差最小最优，同时每次后浇带浇筑时候要满足后浇带的混凝土温度与原来结构浇筑时温度相同，做好温度管控。施工后浇带的两侧结构也要做好相应的支撑体系，保证后浇带的有效性。