郑仁光
(上海市城市建设设计研究总院，上海200125)
摘要：在城市地下空间开发的过程中，极有可能遇到既有地下结构局部侵入拟建工程的边界内，成为拟建工程的地下障碍物二设计需要对既有地下结构进行改建、清障，以及将新旧地下结构连通进行一体化设计。以上海世博会地区B02. B03地下空问与轨道交通L13世博大道站改建项目为背景，阐述一体化设计过程，用较小的工程量，达到预期效果。对1：程施工具有一定参考价值。
关键词：地下结构；改建；连通；钻子L咬合桩；清障
中图分类号：U231.4文章编号：1004-4655( 2016) 02-0072-04
1工程概况
上海世博会地区B02、B03地块地下空间（下文简称B片区地下空间）是上海后世博开发中首个开工的大型建设项目，建成后将成为央企总部基地。该项目位于世博园区一轴四馆西侧，共有2x3六大基坑，每个基坑面积约为2万m2，并在六大基坑之间20 m范围内进行地下结构建设，形成一个290 m×320 m超大地下空间，如图1所示。紧邻轨道交通L13世博大道站一侧为地下三层，开挖深度为14.3 m，其基坑围护结构采用“地下连续墙+钢筋混凝土支撑”形式。现因轨道交通L13世博大道站1号、2号轨道交通出入口结构（下文简称出入口结构）侵入B片区地下空间建设红线1.5~1.6 m（见图2），影响拟建基坑与地下结构的完整，需对出入口结构侵入部分进行改建、清除处理，改建完成后实现轨道交通出入口和轨道交通站厅与B片区地下空间连接。本工程世博大道站1号、2号出入口结构与侵入红线情况基本类似，因此本文以2号出入口为例说明。
根据图2所示，出入口结构为整体式单柱双跨钢筋混凝土，现有场地吴淞标高为4.20 m，顶板顶为-0.38 m，顶板覆土为4.58 m，底板、顶板厚度均为800 mm，侧墙厚600 mm。原设计的结构围护为ɸ800 mm@1 000 mm钻孔灌注桩ɸ650 mm水泥土搅拌桩隔水帷幕。
2设计难点及对策
本工程设计难点在于轨道交通出入口结构属于地下结构，覆土较深，且改建后需要靠近B片区地下空间一侧的侧墙内收约2.7 m。此外，改建完成后的出人口结构仍为一个完整的独立地下结构，以便B片区的围护结构能够紧贴红线施工，形成封闭基坑，为后期出人口结构接人地块提供条件。
针对上述设计难点，为使结构和防水一次改造到位，本项目设计初期拟采用将出人口结构上部覆土卸除后再行改建的方法，上部覆土卸除比选放坡开挖与利用原围护结构设支撑开挖2种明挖施工方案，2种方法的优缺点如表1所示。
从上表可以看出，无论是放坡开挖还是利用原围护结构设支撑开挖，均具有卸土范围大、影响车站本体安全、施工中需降水或堆放压重沙袋、影响B片区地下空间施丁进度等缺点。为克服以上方案缺陷，新建围护结构施工和既有地下结构改建综合考虑，采用非开挖改建方案。该方案需增加出口通道盖板、增设侧墙，使侵入部分清除后仍形成完整封闭的地下结构，出人口结构对B片区围护施工的影响区域采用全回转套管CD机切割清障+钻孔咬合桩清障成桩一体化施工，待B片区地下空间主体结构完成后，凿除连通口范围的围护结构，进行连通口改造，实现轨道交通站厅与B片区地下空间连接。
3结构改建设计
3.1出入口结构改建设计
在清障成桩一体化施工前，需确保出入口侵入部分清除后仍能形成一个完整的结构体系，能承担后期咬合桩施工阶段的荷载和基坑开挖时混凝土支撑通过咬合桩侧传来的水平荷载。因此，施_丁前需对原有结构影响范围改建。改建的原则是尽量保留原有地下空间、维持原结构受力体系，并充分利用原有空间。
原结构改建主要包括混凝土封堵侧墙以及楼扶梯出口混凝土加盖。封堵墙与原结构顶板、底板连接处采用铰接计算，墙厚为60～80 cm，封堵墙钢筋与原结构进行化学植筋，在新旧混凝土界面设置一道20 cm×5 cm通长的剪力槽，墙体与顶板结合处采用压浆处理。根据地块内围护设计，混凝土支撑与出人口结构的顶板、底板均不在同一标高，在封堵侧墙后间隔3m设置混凝土传力加劲肋板作为水平力过渡。此外，为防止后期咬合桩施工时对封堵墙的损伤，封堵侧墙边与咬合桩桩侧预留40cm间距，当封堵墙结构与外防水施工完成后，表面粘贴3 cm厚聚苯板防护。轨道交通出入口楼扶梯出地面处，拆除雨篷、挡土混凝土翻口等附属结构后，在地面1.5 m处现浇一块60 cm厚钢筋混凝土盖板，利用新老钢筋搭接与原地下结构顶板、侧面封堵墙连接形成封闭箱体结构。
改造完成后地下结构形成一个2m宽、3.56 m高待清除的空腔[见图3a）]，咬合桩施工前需在空腔内回土夯实。
人工回土通过楼扶梯出口处进入，但接近顶板处的回土已经没有施工空间[见图3b）]。
经与施工单位协商，先采用CD全回转机按照咬合桩的孔位进行顶板切割钻孔，钻孔采用隔一钻一的跳打方式，防止侧墙墙顶失稳直接倾覆坍塌。CD全回转机每钻一孔，便通过套管向空腔内回土，并从地面用重锤分层轻夯，满足钻孔咬合桩施工前填土密实[见图3c）]。
回土满足要求后，进行CD全回转机清障与钻孔咬合桩配合施工。钻孔咬合桩桩型ɸ1 200 mm@950，采用CD全回转机切削剩余顶板与底板。当切削至顶板或底板时，应控制速度，多旋慢进，确保混凝土切削面平整，切削面钢筋齐根切除，防止切削时全回转套筒带扯钢筋及混凝土块，造成保留区域结构、防水材料损伤。
本工程未改建部分采用原设计的防水构造，改建部分顶板防水采用3 mm厚聚氨酯防水涂料，新老混凝土施工缝处采用“两道缓膨型遇水膨胀止水胶条+一道注浆管”，如图4所示。
3.2出入口与B片区连通道改建设计
前期已完成出入口结构内部改造，待B片区地下空间建成后，需进行连通改造。连通口采用变形缝连接，口部周边需设置边框梁、柱。由于原结构净高仅为3.6 m，无法在底板、顶板内侧设置边框梁、柱，仅通过底板、顶板在连通口的改造实现。因此设计时，充分利用ɸ1 200 mm咬合桩，进行边框梁、柱的改造。
1)为防止顶板边框施工时靠近咬合桩的土体塌陷和漏水，在顶板上部沿咬合桩边施工2m宽高压旋喷桩止水帷幕，旋喷桩底至地下室顶板，并在施工时防止损伤原结构防水层[见图5a）]。
2)在B片区地下空间施工时，在连通口位置，向咬合桩凿150 mm，施工靠B片区地下空间一侧的变形缝，预留出人口边框施工时所需的浇捣口和出气口[见图5b）]。
3)从B片区分段凿除出入口净高范围内咬合桩，将咬合桩向下凿至结构底板底，凿除长度不得>3m。为防止地下水和泥沙从咬合桩与底板之间的缝隙渗入，对接缝区域的土体进行劈裂注浆，防渗堵漏[见图5c）]。
4)根据分段凿除咬合桩，继续向下凿除咬合桩、浇筑底板下翻梁，向上凿除咬合桩，利用预留的浇捣孔浇筑顶板上翻梁。在浇筑上下翻梁时一并施工出入口一侧的变形缝[见图5d）]。
5)凿除连通口的隔断墙和加劲肋，完成连通口结构连通[见图5e）]。
4结语
地下空间结构的改造不同于地上建筑结构，其面临的不仅仅是使用阶段的受力问题，而土体、地下水是地下空间不能回避的因素，因此施工阶段带来的问题常常成为地下工程设计的主要矛盾，地下工程改建的设计尤为明显。
本文以上海市L13世博大道站轨道交通出入口改建项目为背景，首先通过增加出口通道盖板、增设侧墙，使侵入部分清除后仍形成完整封闭的地下结构；其次对B片区围护施工的影响区域采用全回转套管CD机切割清障+钻孔咬合桩清障成桩一体化施工；最后待B片区地下空间主体结构完成后，进行连通口改造，实现轨道交通站厅与B片区地下空间连接。该设计方案施工进度快，土方开挖量少，周边环境影响小。本工程在设计时，由于没有类似工程作为参考，在方案设计时，尽量选多方案比较，做到前后各环节通盘考虑，希望能够对今后类似工程的设计提供借鉴。
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