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 鄭仁光

 (上海市城市建設設計研究總院，上海200125)

摘要：在城市地下空間開發(fā)的過程中，極有可能遇到既有地下結(jié)構(gòu)局部侵入擬建工程的邊界內(nèi)，成為擬建工程的地下障礙物二設計需要對既有地下結(jié)構(gòu)進行改建、清障，以及將新舊地下結(jié)構(gòu)連通進行一體化設計。以上海世博會地區(qū)B02. B03地下空問與軌道交通L13世博大道站改建項目為背景，闡述一體化設計過程，用較小的工程量，達到預期效果。對1：程施工具有一定參考價值。

關(guān)鍵詞：地下結(jié)構(gòu)；改建；連通；鉆子L咬合樁；清障

中圖分類號：U231.4文章編號：1004-4655( 2016) 02-0072-04

1工程概況

 上海世博會地區(qū)B02、B03地塊地下空間（下文簡稱B片區(qū)地下空間）是上海后世博開發(fā)中首個開工的大型建設項目，建成后將成為央企總部基地。該項目位于世博園區(qū)一軸四館西側(cè)，共有2x3六大基坑，每個基坑面積約為2萬m2，并在六大基坑之間20 m范圍內(nèi)進行地下結(jié)構(gòu)建設，形成一個290 m×320 m超大地下空間，如圖1所示。緊鄰軌道交通L13世博大道站一側(cè)為地下三層，開挖深度為14.3 m，其基坑圍護結(jié)構(gòu)采用“地下連續(xù)墻+鋼筋混凝土支撐”形式�，F(xiàn)因軌道交通L13世博大道站1號、2號軌道交通出入口結(jié)構(gòu)（下文簡稱出入口結(jié)構(gòu)）侵入B片區(qū)地下空間建設紅線1.5~1.6 m（見圖2），影響擬建基坑與地下結(jié)構(gòu)的完整，需對出入口結(jié)構(gòu)侵入部分進行改建、清除處理，改建完成后實現(xiàn)軌道交通出入口和軌道交通站廳與B片區(qū)地下空間連接。本工程世博大道站1號、2號出入口結(jié)構(gòu)與侵入紅線情況基本類似，因此本文以2號出入口為例說明。

 根據(jù)圖2所示，出入口結(jié)構(gòu)為整體式單柱雙跨鋼筋混凝土，現(xiàn)有場地吳淞標高為4.20 m，頂板頂為-0.38 m，頂板覆土為4.58 m，底板、頂板厚度均為800 mm，側(cè)墻厚600 mm。原設計的結(jié)構(gòu)圍護為ɸ800 mm@1 000 mm鉆孔灌注樁ɸ650 mm水泥土攪拌樁隔水帷幕。

2設計難點及對策

 本工程設計難點在于軌道交通出入口結(jié)構(gòu)屬于地下結(jié)構(gòu)，覆土較深，且改建后需要靠近B片區(qū)地下空間一側(cè)的側(cè)墻內(nèi)收約2.7 m。此外，改建完成后的出人口結(jié)構(gòu)仍為一個完整的獨立地下結(jié)構(gòu)，以便B片區(qū)的圍護結(jié)構(gòu)能夠緊貼紅線施工，形成封閉基坑，為后期出人口結(jié)構(gòu)接人地塊提供條件。

 針對上述設計難點，為使結(jié)構(gòu)和防水一次改造到位，本項目設計初期擬采用將出人口結(jié)構(gòu)上部覆土卸除后再行改建的方法，上部覆土卸除比選放坡開挖與利用原圍護結(jié)構(gòu)設支撐開挖2種明挖施工方案，2種方法的優(yōu)缺點如表1所示。

 從上表可以看出，無論是放坡開挖還是利用原圍護結(jié)構(gòu)設支撐開挖，均具有卸土范圍大、影響車站本體安全、施工中需降水或堆放壓重沙袋、影響B(tài)片區(qū)地下空間施丁進度等缺點。為克服以上方案缺陷，新建圍護結(jié)構(gòu)施工和既有地下結(jié)構(gòu)改建綜合考慮，采用非開挖改建方案。該方案需增加出口通道蓋板、增設側(cè)墻，使侵入部分清除后仍形成完整封閉的地下結(jié)構(gòu)，出人口結(jié)構(gòu)對B片區(qū)圍護施工的影響區(qū)域采用全回轉(zhuǎn)套管CD機切割清障+鉆孔咬合樁清障成樁一體化施工，待B片區(qū)地下空間主體結(jié)構(gòu)完成后，鑿除連通口范圍的圍護結(jié)構(gòu)，進行連通口改造，實現(xiàn)軌道交通站廳與B片區(qū)地下空間連接。

3結(jié)構(gòu)改建設計

3.1出入口結(jié)構(gòu)改建設計

 在清障成樁一體化施工前，需確保出入口侵入部分清除后仍能形成一個完整的結(jié)構(gòu)體系，能承擔后期咬合樁施工階段的荷載和基坑開挖時混凝土支撐通過咬合樁側(cè)傳來的水平荷載。因此，施_丁前需對原有結(jié)構(gòu)影響范圍改建。改建的原則是盡量保留原有地下空間、維持原結(jié)構(gòu)受力體系，并充分利用原有空間。

 原結(jié)構(gòu)改建主要包括混凝土封堵側(cè)墻以及樓扶梯出口混凝土加蓋。封堵墻與原結(jié)構(gòu)頂板、底板連接處采用鉸接計算，墻厚為60～80 cm，封堵墻鋼筋與原結(jié)構(gòu)進行化學植筋，在新舊混凝土界面設置一道20 cm×5 cm通長的剪力槽，墻體與頂板結(jié)合處采用壓漿處理。根據(jù)地塊內(nèi)圍護設計，混凝土支撐與出人口結(jié)構(gòu)的頂板、底板均不在同一標高，在封堵側(cè)墻后間隔3m設置混凝土傳力加勁肋板作為水平力過渡。此外，為防止后期咬合樁施工時對封堵墻的損傷，封堵側(cè)墻邊與咬合樁樁側(cè)預留40cm間距，當封堵墻結(jié)構(gòu)與外防水施工完成后，表面粘貼3 cm厚聚苯板防護。軌道交通出入口樓扶梯出地面處，拆除雨篷、擋土混凝土翻口等附屬結(jié)構(gòu)后，在地面1.5 m處現(xiàn)澆一塊60 cm厚鋼筋混凝土蓋板，利用新老鋼筋搭接與原地下結(jié)構(gòu)頂板、側(cè)面封堵墻連接形成封閉箱體結(jié)構(gòu)。

 改造完成后地下結(jié)構(gòu)形成一個2m寬、3.56 m高待清除的空腔[見圖3a）]，咬合樁施工前需在空腔內(nèi)回土夯實。

 人工回土通過樓扶梯出口處進入，但接近頂板處的回土已經(jīng)沒有施工空間[見圖3b）]。

 經(jīng)與施工單位協(xié)商，先采用CD全回轉(zhuǎn)機按照咬合樁的孔位進行頂板切割鉆孔，鉆孔采用隔一鉆一的跳打方式，防止側(cè)墻墻頂失穩(wěn)直接傾覆坍塌。CD全回轉(zhuǎn)機每鉆一孔，便通過套管向空腔內(nèi)回土，并從地面用重錘分層輕夯，滿足鉆孔咬合樁施工前填土密實[見圖3c）]。

 回土滿足要求后，進行CD全回轉(zhuǎn)機清障與鉆孔咬合樁配合施工。鉆孔咬合樁樁型ɸ1 200 mm@950，采用CD全回轉(zhuǎn)機切削剩余頂板與底板。當切削至頂板或底板時，應控制速度，多旋慢進，確保混凝土切削面平整，切削面鋼筋齊根切除，防止切削時全回轉(zhuǎn)套筒帶扯鋼筋及混凝土塊，造成保留區(qū)域結(jié)構(gòu)、防水材料損傷。

 本工程未改建部分采用原設計的防水構(gòu)造，改建部分頂板防水采用3 mm厚聚氨酯防水涂料，新老混凝土施工縫處采用“兩道緩膨型遇水膨脹止水膠條+一道注漿管”，如圖4所示。

3.2出入口與B片區(qū)連通道改建設計

 前期已完成出入口結(jié)構(gòu)內(nèi)部改造，待B片區(qū)地下空間建成后，需進行連通改造。連通口采用變形縫連接，口部周邊需設置邊框梁、柱。由于原結(jié)構(gòu)凈高僅為3.6 m，無法在底板、頂板內(nèi)側(cè)設置邊框梁、柱，僅通過底板、頂板在連通口的改造實現(xiàn)。因此設計時，充分利用ɸ1 200 mm咬合樁，進行邊框梁、柱的改造。

 1)為防止頂板邊框施工時靠近咬合樁的土體塌陷和漏水，在頂板上部沿咬合樁邊施工2m寬高壓旋噴樁止水帷幕，旋噴樁底至地下室頂板，并在施工時防止損傷原結(jié)構(gòu)防水層[見圖5a）]。

 2)在B片區(qū)地下空間施工時，在連通口位置，向咬合樁鑿150 mm，施工靠B片區(qū)地下空間一側(cè)的變形縫，預留出人口邊框施工時所需的澆搗口和出氣口[見圖5b）]。

 3)從B片區(qū)分段鑿除出入口凈高范圍內(nèi)咬合樁，將咬合樁向下鑿至結(jié)構(gòu)底板底，鑿除長度不得>3m。為防止地下水和泥沙從咬合樁與底板之間的縫隙滲入，對接縫區(qū)域的土體進行劈裂注漿，防滲堵漏[見圖5c）]。

 4)根據(jù)分段鑿除咬合樁，繼續(xù)向下鑿除咬合樁、澆筑底板下翻梁，向上鑿除咬合樁，利用預留的澆搗孔澆筑頂板上翻梁。在澆筑上下翻梁時一并施工出入口一側(cè)的變形縫[見圖5d）]。

 5)鑿除連通口的隔斷墻和加勁肋，完成連通口結(jié)構(gòu)連通[見圖5e）]。

4結(jié)語

 地下空間結(jié)構(gòu)的改造不同于地上建筑結(jié)構(gòu)，其面臨的不僅僅是使用階段的受力問題，而土體、地下水是地下空間不能回避的因素，因此施工階段帶來的問題常常成為地下工程設計的主要矛盾，地下工程改建的設計尤為明顯。

 本文以上海市L13世博大道站軌道交通出入口改建項目為背景，首先通過增加出口通道蓋板、增設側(cè)墻，使侵入部分清除后仍形成完整封閉的地下結(jié)構(gòu)；其次對B片區(qū)圍護施工的影響區(qū)域采用全回轉(zhuǎn)套管CD機切割清障+鉆孔咬合樁清障成樁一體化施工；最后待B片區(qū)地下空間主體結(jié)構(gòu)完成后，進行連通口改造，實現(xiàn)軌道交通站廳與B片區(qū)地下空間連接。該設計方案施工進度快，土方開挖量少，周邊環(huán)境影響小。本工程在設計時，由于沒有類似工程作為參考，在方案設計時，盡量選多方案比較，做到前后各環(huán)節(jié)通盤考慮，希望能夠?qū)�今后類似工程的設計提供借鑒。