軌道交通金橋停車場上蓋開發項目結構設計與優化

曹 陽 （上海盛世申金投資發展有限公司，上海 200127）

1 工程概況

上海軌道交通金橋停車場上蓋物業開發項目位于浦東新區金橋開發區內,城市外環以內,緊鄰金橋出口加工區,主要是在列車地面停車庫的上蓋大板上進行物業開發，由上海盛世申金投資發展有限公司開發。本項目包含軌道交通9、12、14號線3個停車場、3個車站（金海路站、桂橋路站、金穗路站）、停車場上蓋和落地地塊的物業開發?？偨ㄖ娣e約102.6萬m2，其中地上建筑面積約85.3萬m2，地下建筑面積約17.3萬m2。由居住建筑、商業辦公建筑、公共服務設施、基礎教育設施等組成，總平面圖如下圖1。本文選取14號線停車庫大板物業開發的項目介紹如何結構設計與優化的。

圖1 總平面圖

2 基坑維護優化

14號線B區基坑工程基坑南北方向長為434.25m，東西方向寬為41.70m，場地整平按吳淞高程4.620m考慮，基坑深度約為11.10m～13.00m。

基坑采用鉆孔灌注樁+三道鋼筋混凝土支撐支護體系，鉆孔灌注樁外側設計三軸水泥土攪拌樁止水帷幕。鉆孔灌注樁樁徑0.8m，間距1.0m，樁長26.1m～29.0m。地面以下0.5m、4.5m、8.5m各設置一道鋼筋混凝土支撐。鉆孔灌注樁樁頂設計冠梁，冠梁截面0.8×1.0m；第二、第三道鋼筋混凝土支撐圍護樁位置設計鋼筋混凝土腰梁，二道腰梁截面均為1.2×1.0m?；硬捎萌毓芨邏盒龂姌度惯吋庸?，加固深度4.0m，寬度5.0m。

在滿足周邊軌交設施安全的前提下，我們做了如下幾點優化：①利用MADIS整體計算模型統籌考慮基坑支護與支撐體系協同受力，根據立柱的實際受力情況優化臨時鋼立柱及臨時立柱樁；②根據場地特點、基坑形狀及周邊環境調整基坑支撐布置形式，基坑角部由角撐調整為角撐結合邊桁；③調整基坑裙邊加固形式，改為小裙邊結合墩式加固，在保護加固質量不變條件下減少加固土體數量。

3 工程樁基設計優化

項目貼鄰已建成的地鐵9號線和14號線出入場線，軌交線兩側各50m范圍屬地鐵維護保障范圍，需要采取各類措施減小施工對其的影響。大體量上蓋建筑的不均勻沉降將會嚴重影響地鐵線路的安全運行，因此本項目在樁基設計時選擇非擠土的水鉆孔灌注樁，并以沉降量較小的⑦-2層粉砂層作樁端持力層，并采用后注漿技術，提高樁身質量有效地控制了高層樁基的絕對沉降量，成功地解決了對地鐵區域的沉降及擠土影響。樁徑800mm，樁長40m，內配縱筋20Φ25，經過投資估算，樁基單方造價遠高于同類地區一般項目樁基造價。

在保障安全的前提下，為控制開發成本，我們仔細研究了項目的設計圖紙、地勘報告，與設計單位、勘察單位多次溝通，提出了3點優化建議：①維保范圍內采用水鉆孔灌注樁，維保范圍外采用PHC管樁；②因項目基坑埋置較深，灌注樁樁頂標高遠低于上海市枯水位標高，故灌注樁樁身所處環境不屬干濕交替環境，裂縫驗算時可按一類無侵蝕性靜水侵沒環境采用0.3mm控制，原設計是0.2mm；③原設計樁身配筋都沿樁身通長配置，后優化為樁配筋可不通長設置，抗壓、抗拔樁分別按國標圖集分上段、中段、下段設置主筋。經過這3點優化后，樁基造價由原來的12421萬元變成8913萬元，樁基費用節約3508萬元。

4 上部結構體系設計優化

4.1 在建筑方案上優化

該項目建設范圍南北向長約430m，東西向長約40m，基坑面積約為17200m2。原設計方案左側11層住宅，右側7層住宅,高度控制在33m以內,兩單元，一梯多戶，開敞式樓梯間。所有上蓋建筑交通核至上蓋大板結束，板上豎向承重構件需在大板位置進行轉換，房屋屬超限高層建筑，需進行超限高層抗震專項審查。

經過我們仔細研究，原設計方案列車停車庫不設地下室，而停車庫西側是沿街商業設地下機動停車庫及地下商業各一層。房屋東西向較長，且兩單元層數不一致，一半設地下室，一半不設地下室。我們建議將一排一幢樓拆成一排兩幢樓：東側7層兩跨進深、高度、位置均不變，西側11層向西移一跨，面寬有所減少，損失的面積可通過增加層數來解決。調整前后設計方案剖面圖如下。

圖2 設計方案剖面圖

經過我們優化后：①整體布置較通透，單元寬窄有序，高低錯落，建筑形態較豐富；②西側部分可設計成兩單元，交通核豎向構件直接落地，兩交通核間的距離大于7m，滿足地鐵站場消防通道寬度要求，一梯兩戶，南北通風，居住品質有較大提高，也會提高開發效益；③原設計方案西側部分兩跨有地下室一跨無地下室，對抗震極為不利，且易引起不均勻沉降，影響地鐵安全運行，方案調整后沿地下室外墻設縫，將原建筑切分成2塊：左側16層，有2層地下室；右側9層，無地下室。體系合理，受力清晰；④西側部分交通核落地，結構體系定性為框支剪力墻結構，滿足現行國家和上海地方規范規程要求，不屬超限高層建筑，不需要進行超限高層抗震專項設計審查，為項目開發節約了時間。豎向構件落地，減少了轉換構件，也為項目大大節省了造價。

4.2 在結構選型上優化

軌交停車場上蓋項目上部結構設計不同于一般項目，設計時要考慮：①建筑專業在房型設計時宜考慮0m層車輛段軌道柱網與上蓋大板及以上住宅層柱網宜遵循對位原則，盡可能豎向承重構件落地；②住宅的面寬設計受限，單元面寬設計需結合首層軌道柱網尺寸，進行模數化設計，根據不同種類的軌道跨度要求提煉整合；③上部結構采用何種結構體系？采用框架剪力墻優點是大部分柱墻可以直接落地，可減少轉換梁柱，缺點是住宅室內梁柱外露，居住品質降低不少；采用剪力墻結構優點是居住空間無梁柱凸角，但轉換梁柱較多，工程造價較高。

本工程上蓋住宅區一期工程于2015年設計，考慮到節約成本占獲利比重較大，住宅采用框架剪力墻結構；2016～2017年隨著房價劇烈地攀升，節約成本與獲利相比已變得微乎其微，樓盤的品質成為重要的考量對象，故二期工程住宅改成了剪力墻結構。

4.3 在計算模型上優化

第一階段設計：本工程按大底盤多塔建筑進行整體建模分析，在水平地震作用下，整個大底盤多塔結構的運動包含了大底盤的振動、各塔樓的振動及各塔樓振動在底盤頂層受到約束導致的變形協調振動等。本工程沿軌道線方向剛度較大，垂直方向剛度相對較弱，大底盤存在較大的扭轉與變形，部分節點偶然偏心工況下位移比達到1.52，且很難通過局部加大截面來調整。大底盤屋面即上蓋大板尺寸425m×205m，遠大于《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）規定的伸縮縫最大間距，需要對樓板進行溫度應力分析。且《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）要求主樓結構在裙房頂板上下各一層應適當加強抗震構造措施。

分塊模型與大底盤模型混凝土用量對比表

分塊模型與大底盤模型鋼筋用量對比表

第二階段設計考慮到：①按大底盤多塔建筑進行整體建模分析，計算分析的工作量很大，如按多塔模型進行施工圖設計，以現有條件可行性較差；②大部分停車庫建在地面上，且無地下室，具有靈活切分的可能。故本項目第二階段將上部結構切分為獨立的塔樓。

北區上蓋住宅區B2號樓最為典型，本文以該樓為例詳細介紹。該單體建筑面積12274.07m2，地上共16層，無地下室。一層層高9.4m，為14號線停車庫；二層層高5.3m，為地上小型汽車停車庫；三層層高4.6m，為居住共享空間；四至十六層層高2.9m，為居住建筑。上蓋大板處結構布置詳見下圖。從右側數據對比來看，采用分縫模型計算混凝土用量、鋼筋用量約占大底盤用量的90%左右，效果比較明顯。

5 結語

軌道交通停車場上蓋大板開發在國內剛剛起步，還在不斷積累經驗過程中，項目開發面臨建設規范和技術規范的空白。上蓋開發技術復雜、與地鐵設施反復交織，對于結構抗震超限、消防、環保以及市政配套等專業來說，國內技術規范的適用性不夠，在專業與專業之間不相容，形成開發建設的技術瓶頸。本文以金橋路停車場上蓋項目為例，著重介紹結構設計與優化方面的一些經驗，希望本文能為軌交停車場項目開發類似項目提供參考。