廣州有軌電車琶醍站加固改造設計分析

劉會樂，陳應榮

（廣東省建筑設計研究院有限公司，廣東 廣州 510010）

1 工程概況

廣州有軌電車試驗段工程，始于萬勝圍，終于廣州塔，全長約7.7 km，共11 座車站。其中，琶醍站是利用珠江啤酒廠水泵房（圖1）的原有結構進行改造后的新車站建筑。珠江啤酒廠水泵房原結構為地下一層，局部設置地下夾層；地上為一層9 m 高的大空間，局部設置3 m 高的配電房。而車站結構利用了原水泵房的既有結構，完全保留了地下結構及地上框架結構，經改造形成兩層空間結構：①首層層高5.10 m，為開敞的車站空間。②二層層高3.74 m，標高為5.10 m，樓層板為新增結構板，形成新的二層配套商業空間。

圖1 原珠江啤酒廠水泵房

琶醍站主要通過地面斑馬線進出車站和過軌。車站長60.0 m，寬12.45 m，單側站臺寬3.0～7.8 m，覆蓋面積1237.1 m2，車站建筑面積1915.8 m2，總占地面積2255 m2。另外，車站有效站臺中心里程為ZDK9+166.500，其絕對標高為8.310 m，軌面標高為8.050 m。

2 基于等重原則的基礎設計

根據竣工資料顯示，本工程的基礎形式為筏板基礎，板厚1 m，地基持力層為原狀土拋石夯實，拋石夯實厚度為1 m。由于原有竣工資料未提供地基承載力要求，導致地基基礎無法進行檢測。但是，該工程結構已使用19年，沉降基本穩定。基于上述情況，本工程的基礎設計思路和原則如下：①新加結構重量與原有結構拆除重量盡可能相近，避免結構沉降或上浮，并控制新加結構重量與需拆除的墻體、設備及基礎、抽干蓄水等重量相當。②按照改造后的結構計算底板內力，去復核原有底板配筋。結構計算采用三維有限元模型進行計算，經復核，原底板配筋滿足要求，底板未做加固處理，且結構在施工過程及完工后都沒有發生沉降及上浮。

3 主體結構計算分析

3.1 工期控制的結構方案

受前期移交工作滯后的影響，且通車時間已定，導致改造施工的工期極短，因此，結構設計方案需要以工期為前提做好以下兩點：①盡可能利用原有結構，少拆除。②新加結構盡可能采用鋼結構，避開混凝土齡期問題[1]。

由于首層東區梁板截面較小，洞口多，不便加固，因此采用鋼結構代替梁板作為樓蓋；西側水泵區的大洞口也應采用鋼結構增設樓板；中間部分則保留原樓板，軌行區采用板底鋼架支撐進行加固，樓板不考慮受彎，僅考慮傳遞豎向壓力。新增的二層樓蓋以原有結構柱為支座，西側部分利用原有碼頭吊架做支座，不再設置立柱及基礎。此外，首層板完成改造后次日需通車，通車后再充分利用夜間時段對二層結構進行施工，因此二層需要采用鋼結構樓蓋。原結構剖面和改造后結構剖面分別如圖2、圖3所示。

圖2 原結構剖面（單位：mm）

圖3 改造后結構剖面（單位：mm）

3.2 化拉為剪的應用

在改造過程中，新增懸挑結構的柱子通常采用植筋后錨固技術進行施工，該技術的可靠性成為順利開展改造工作的關鍵。因此，琶醍站加固改造設計需要巧妙運用化拉為剪的思路，盡量利用抗剪連接，減少抗拉連接。而新加結構與原結構盡量采用簡支，避免在原有結構柱設置懸臂結構，如需懸臂的構件，可由新加結構向外延伸。二層懸挑結構平面布置如圖4所示。

圖4 二層懸挑結構平面布置

首層懸挑板需要在原有柱上設置懸臂梁，充分利用站臺高度差在柱側懸臂，通過錨栓抗剪實現懸臂，并按照規范計算得出植筋錨固深度為35d。另外，為了滿足植筋的錨固要求[2]，柱子兩側可直接采用對拉螺栓的方法。首層懸挑結構節點大樣及其實際施工節點大樣分別如圖5、圖6所示。

圖5 首層懸挑結構節點大樣（單位：mm）

圖6 首層懸挑結構實際施工節點大樣

3.3 混凝土抱箍節點的應用

車站結構的二層為加建結構，由于工期緊張，待有軌電車在夜間停運時立馬開展施工作業。而且二層橫向凈跨度大，長達12 m，為了便于施工，應采用鋼結構梁。在施工過程中，容易出現廢孔、鉆偏、孔斜、錨固深度不足或者打斷原有柱鋼筋等問題，嚴重降低了梁的承載力[3]。對此，設計時應巧妙采用“鋼結構+混凝土抱箍”節點的做法，在鋼梁下通過鑿毛、植筋、環箍等措施，在原有柱上增設混凝土抱箍節點[4]，使新舊混凝土的連接變得更為可靠，同時避免了植筋精度問題。在完成混凝土抱箍節點后，將鋼結構梁橫于上面，做好連接工作。綜上所述，應用混凝土抱箍節點可以充分發揮混凝土的抗剪承載力，原鋼梁與柱的植筋連接可以作為第二道防線，提高車站結構的安全性、可靠性。相比單邊后錨牛腿，該節點利用柱側的抗剪及抱箍的整體性進行抗彎，即便前期后錨鋼筋受拉失效，受力依然能得到滿足，具有良好的應用效果。同時，該節點作為外露結構構件點綴站臺空間而得到建筑師的認可。混凝土抱箍節點大樣如圖7、圖8所示。

圖7 混凝土抱箍節點大樣一（單位：mm）

圖8 混凝土抱箍節點大樣二（單位：mm）

3.4 高承載力低延性的應用

本工程柱子原設計為吊車柱，下段柱截面較大（600 mm×1000 mm），縱向間距僅6 m。雖然箍筋構造不符合現行規范要求，延性也較差，但考慮到結構層數少、柱截面大、抗彎抗剪承載力偏高，下段柱不做加固，可將高承載力低延性的概念與柱加固設計有效融合，從而減少不必要的改造工作[5]。而上段柱截面較小、屋面荷載改變后仍不滿足要求，則需要采用加大截面+箍板的方式進行加固。柱子加固大樣如圖9所示。

圖9 柱子加固大樣（單位：mm）

4 結語

（1）在加固改造過程中，為應對原有竣工資料未提供地基承載力的情況，可以遵循等重原則進行基礎驗算，避免結構沉降或上浮。

（2）新加結構與原結構盡量采用簡支，避免在原有結構柱上設置懸臂結構，如需設置懸臂結構，可以運用化拉為剪的思路，增強結構連接的可靠性。

（3）混凝土抱箍節點實施便利，傳力可靠，適用于對后錨可靠性有較高要求的工程。

（4）對于新的改造項目，因原結構的使用時間較長，使得前后相關結構的規范變化較大，若箍筋構造不滿足現行規范要求，其延性也較差，因此可以將高承載力低延性的概念融入加固設計中，以減少不必要的加固工作。