地下通道與下穿軌道交通共建案例分析

杜苗鴻，梁玉雄，張 鋒

（1.贛州城市投資控股集團有限責任公司，江西 贛州 341000；2.華東交通大學，江西 南昌 330031）

0 引 言

美麗街區、便捷交通等高品質基礎設施的建設是近年來城市發展的主要體現。作為城市通勤的兩大主要方式, 城市地下通道與軌道交通的發展日新月異, 縱橫交錯的地下通道與軌道交通頻繁交叉,且難免存在一定的建設時間差。由于地鐵的抗干擾能力弱、保護要求高,兩者之間的相互影響問題得到了廣泛的關注和研究，如既有地鐵上基坑開挖對其變形的影響[1-3]等。有條件時，地下通道和軌道交通共建是最優的選擇[4]。分析和利用兩者結構的相互作用，往往可大幅增加結構安全性，降低工程造價。對于設計師而言，一方面要從設計理念、影響因素上進行系統性思考，降低不利影響，發掘潛在貢獻；一方面要提出詳盡的施工要求及施工順序。本文南京南站北廣場繞城公路地下通道與規劃軌道交通三號線共建的實際案例，對地下通道與軌道交通共建中如何考慮結構間的相互影響予以介紹，可供將來工程參考。

1 工程概況

南京繞城公路地下通道位于京滬高鐵南京南站北廣場，是南京繞城高速的一部分，下穿進出高鐵地面通道玉蘭路。地下通道總寬達74.85 m，總長790 m，共設14 個車道,最大設計時速為100 km/h。

地下通道主要采用以下兩種結構形式：中間下穿玉蘭路部分采用暗埋段（矩形框架）形式，長約130 m，采用單箱四室斷面結構，其上覆土厚度大于2 m，滿足抗浮要求；其余兩側采用U 型塢式敞開段結構，總長660 m，依靠自重無法滿足抗浮要求，下需設鉆孔灌注樁或其他抗浮措施。本工程采用直徑1 m 的鉆孔灌注樁抗浮。在暗埋段西側,擬建軌道交通三號線（經過高鐵南京南站），以西南—東北走向下穿繞城公路。由于該軌道交通線通車較晚，當時對進度基本沒有要求,繞城公路地道需配合高鐵通車盡早完成，因此該相交點必須與繞城公路地下通道共建施工。

2 結構設計思考

根據道路的設計等級和功能要求，該節點處繞城公路主線為雙向8 車道；接入南京南站北廣場落客平臺的匝道為雙向6 車道加2.5 m 硬路肩，采用單箱四室結構類型,結構總寬度達74.85 m。

軌道交通三號線從南京南站出發,自西南至東北走向下穿繞城公路地下通道,所涉范圍為8 m 暗埋段及100 m 敞開段；豎向上，三號線由南向北逐漸下行，而繞城公路地下通道由西向東逐漸上抬,兩者間距逐漸加大。其平面、橫斷面的相對關系如圖1、圖2 所示。因此，控制節點為西南角，地下通道的底板與軌道交通三號線結構框架的頂板需共用以滿足地鐵三號線的凈空要求，即地下通道結構的底板作為軌道交通結構的頂板（見圖3）。其余段,地道底板明顯高于限界，在限界上方設置橫隔板優化軌道交通三號線側墻受力（見圖4）。

圖1 地下通道與三號線相對平面圖

圖2 地下通道與三號線相對橫斷面圖

圖3 地下通道與三號線相對關系縱斷面圖一

圖4 地下通道與三號線相對關系縱斷面圖二

結構分析采用Midas Civil 結構分析軟件，同時考慮地下通道與軌道交通三號線結構及下部樁基，計算模型如圖5 所示。上部為繞城公路地下通道結構,軌道交通隧洞（矩形斷面）位于結構下部，為一整體結構。由于埋深比較大，布置了大量的鉆孔灌注樁抗浮，模型中亦按實際情況考慮了抗拔樁的布置。計算結果表明,由于存在大量的鉆孔灌注抗浮樁，在軌道交通隧洞側墻位置不存在明顯的應力增長。另外，盡管暗埋段頂上有覆土，可不設抗拔樁，但是，為降低暗埋段與敞開段之間變形、受力差異至可接受范圍，該連接相應增設鉆孔樁。

圖5 計算模型

3 圍護結構施工步序研究

根據地下通道與軌道交通之間的豎向關系，基坑整體采用“坑中坑”的形式。標準段地下通道基坑（以下稱“淺坑”）開挖深度約為10 m，采用兩道預應力裝配式魚腹梁的內支撐系統；地鐵三號線落低段（以下稱“深坑”）的總開挖深度約為19 m，采用鉆孔灌注樁圍護,樁頂錨入地道底板。深坑開挖之初，淺層地道底板未澆筑，無法連接深坑圍護樁時，深坑需設置兩道支撐。在地鐵上蓋區以外部分結構底板施工完成、連接圍護樁后即可拆除第一道支撐，上部留出敞開口以便于下部結構施工。待共建節點完成后，錨入的圍護樁可發揮整個結構的抗浮作用。三號線落低深坑內設置一道鋼支撐。

施工步序為：

第一步：施工淺坑、深坑的圍護墻，格構柱及第一道支撐（見圖6）。按序開挖至淺坑底、設置深坑第一道混凝土支撐并向下開挖，同時對具有條件的區域澆筑墊層及底板，其中淺坑底板與深坑圍護鉆孔樁固定, 底板上主筋設置接駁器及施工縫防水措施，以防與后做區連接接縫后期產生滲漏水（見圖7）。

圖6 施工步序（1）

圖7 施工步序（2）

第二步：拆除深坑第一道鋼筋混凝土支撐。按常規明挖施工法隨挖隨撐，開挖深坑至坑底,本案例中設置一道鋼支撐（見圖8）。澆筑三號線左右線底板及底板間、底板與圍護墻間低標號素混凝土傳力帶；達到強度后撤除三號線深坑鋼支撐, 依靠底板支承、地道底板的拉結兩個固定點，抵抗鉆孔樁發生水平位移（見圖9）。

圖8 施工步序（3）

圖9 施工步序（4）

第三步：澆筑三號線剩余側墻及頂板,隧洞左右線之間、隧道與圍護樁之間仍填筑低標號素混凝土，防止填筑土體無法壓實，對三號線結構產生過大水平荷載。澆筑地鐵三號線上蓋區地道底板，與兩側已做段按施工縫方式連接形成完整連續體；拆除淺坑第二道支撐,將結構做至地面（見圖10）。割除三號線隧洞內型鋼格構柱，拆除地道以上的格構柱及第一道支撐,完成本節點。

圖10 施工步序（5）

需要說明的是，本案例中所提上部地道采用的二道預應力裝配式魚腹梁的支撐系統，不在本次討論范圍內。

4 主要結論

本文對南京南站北廣場繞城公路地道與規劃軌道交通三號線的共建設計理念及施工步序進行介紹，希望對將來類似工程的設計分析有一定借鑒意義。

（1）影響區包含暗埋段和敞開段不同形式時，該范圍不建議設置變形縫及施工縫，應采用密集短樁控制豎向差異沉降、水平向收縮變形。

（2）隧道寬度大、浮力大，建議抗拔樁采用“短而密”的形式，可有效減少局部應力集中。

（3）地道淺坑底板與地鐵三號線深坑圍護樁固定連接,相輔相成，底板作為圍護樁的拉結錨固端，圍護樁反過來作為底板結構的抗浮工程樁。

（4）軌道交通左右線間、地下通道外墻與圍護樁間填筑低標號素混凝土，確保壓實度滿足要求且避免填土過程中對地鐵結構產生過大水平荷載，以策安全。