城市中心街區地下綜合體項目設計重難點分析

朱鑫龍

[同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司，上海200092]

0 引言

進入新時代以來，經濟建設發展有了長足進步，人民生活水平也有了顯著提高。往日城市所提供的基礎設施也越發不匹配人民對未來生活的憧憬。因此對既有城市中心街區的道路及商業的更新提上了日程。在有關地下綜合體項目設計的研究中，不同學者有不同的觀點表達。譚勇[1]指出，地下綜合體項目的設計應當遵循開放性、整體性、整合性三個原則。廖康君[2]進行地下綜合體項目的設計，認為還需要從空間結構的角度進行考慮。牛斌[3]則在其研究中指出，在地下綜合體建設的過程中，需要進一步提升其對外聯絡的屬性。延安二道街地下綜合體項目成為本文的研究背景，通過介紹該項目設計中的重點難點，為后續類似項目提供經驗。

1 項目概況

本項目位于鳳凰山北麓到延河邊北濱路之間的區域，基地位于延安市中心街區，南起南門廣場西南側，北至延大附院東北角與西溝橋交會處，總長約為1.2km，標準段結構寬度為16m，局部擴寬至19.4m，地下一層為商業綜合，地下二層為車行道（隧道、地下聯絡道、環廊），結構高度約10m。標準段地下結構埋深約12.15m，坡道埋深約為0～12.15m 二道街負一層地下商業部分不僅和南門廣場地下商業和港匯地下商業街相連通，而且與同期規劃建設奧特廣場地下商業和抗大廣場地下商業相連通。二道街負一層商業的連通功能改變了延安地下商業各自為政的現狀，構建出了延安城市地下商業城。二道街地下道起點接南門口街南大街交叉口，終點接北大街北門口街交叉口。車道規模為由南向北單向雙車道。地道分別與奧特廣場地下車庫、抗大廣場地下車庫相銜接。

二道街是延安核心城區的主要道路，是商業中心，旅游集散中心，溝通各組團和紅色旅游的必經之路。地下空間的開發，不但可提升二道街在核心城區的通行能力，同時又為兩側商業帶來新的活力，為當地居民提供了快速便捷通道；而且可形成聯系各組團的發展軸，提高了通行效率，提升城市活力。因此，本項目建設為各組團的聯系和互動提供了必要紐帶。延安市中心街地下城市綜合體項目應做到凈化、亮化、綠化、美化及暢通，交通秩序井然，滿足周邊地區發展需要，整體景觀為之一新，達到城市品位高、城市形象佳、城市風貌好的目標。項目位置圖如圖1 所示。

圖1 項目示意圖

圖2 標準斷面示意圖

2 項目難點概述

本項目結構設計難點主要體現在以下幾點：需連接既有商業體；下穿既有構筑物；負一層與負二層設計年限不同等。

2.1 設計原則

（1）在具體的結構設計過程中，需要盡可能地貫徹落實國家的各項政策和原則，以更為科學可靠經濟合理的方式，完成施工建設的各項任務。

（2）在具體的結構設計過程中，需要充分了解當前工程建設的具體條件，根據目標施工地點的水文情況和周遭地理環境，制定出更具有可行性的安全結構以及施工方案。只有如此，才能夠讓目標施工地點的結構設計更加科學合理。

（3）具體的結構設計不僅要滿足防水防災的各項要求，還需要與城市規劃的具體發展方向相一致。

（4）在結構設計過程中，相應的空間尺寸需要與管線以及其他各類設備的關鍵性參數相貼合，只有如此，才能夠降低設計過程中出現各類失誤的概率。

（5）由于本項目的特殊性，隧道作為基礎設施部分，其安全等級往往會被劃分成一級，設計使用年限基本上為100 年。而地下商業部分的安全等級，則會被劃分成二級，設計年限50年。但又由于這兩個不同設計年限的構筑物關聯在同一個結構體里，設計時基本按照偏安全的一面去考慮設計。

（6）在具體結構設計過程中，還需要對抗震性能進行深入的研究和分析，大部分情況下，抗震防裂度都需要到達6 級左右。且在隧道結構設計過程中，需要花費更多的時間和精力，盡可能按照更高一等級防震分類來進行結構設計，否則難以滿足后續的使用要求。

（7）大部分鋼筋混凝土構件都會出現裂縫，因此需要對裂縫的寬度加以限制，如果裂縫寬度超出了警戒值，那么不僅會影響到后續施工建設，質量還會影響到目標項目投入使用后的安全性能，但需要注意的是，不同環境條件下的裂縫限度是存在一定差別的，技術人員需要具體問題具體分析。

（8）在抗浮計算的過程中，技術人員需要考慮極限情況并借此來確定安全系數，如果施工階段結構的抗浮能力并不滿足要求，技術人員就需要通過一些方法降低地下水位，來提升目標結構的抗浮性能，否則很容易在相應結構投入使用的過程中，出現各類突發情況。

（9）在具體的隧道結構過程中，需要設置變形縫，但由于隧道結構較為特殊，因此技術人員需要根據地層條件與結構方面的條件變化來確定精細的設置方案，確保變形縫兩側結構不會產生嚴重差異方面的問題。與此同時，在具體變形縫寬度和間距設置過程中，還需要切實考慮防水或抗震方面的具體要求。

（10）如果結構基底有特殊土質情況的，需要及時進行地基處理，在選擇具體處理方法時，要綜合考慮項目各方面因素確定最后的方案，并結合實際情況采取現場試驗、現場采集等措施完成地基處理工作，確保基底能夠變得更為安全合理。

（11）由于本項目現場在中心城區，因此技術人員在支護體系結構設計中，應當根據不同現場情況進行優化，來保證周圍建筑物和本項目施工的安全，爭取讓支護結構設計更貼合當前目標施工路段的實際情況。只有如此，才能夠讓目標施工路段的穩定性和強度得到充分保障。

2.2 結構方案

隧道結構均采用現澆鋼筋混凝土結構，共分4 種截面形式：進、出隧道的敞開段采用整體式U 型槽結構；暗埋段帶商業段采用單箱雙層共三艙矩形箱涵斷面；道路變寬段采用單箱雙層共雙艙矩形箱涵斷面；暗埋段匝道段采用單箱單艙矩形箱涵斷面。

在隧道兩端，地面道路進出隧道與隧道暗埋段間銜接段采用整體式U 型槽結構，為單向雙車道行駛，斷面型式如下圖所示。在隧道兩端，地面道路進出隧道與隧道暗埋段間銜接段采用整體式U 型槽結構，為單向雙車道行駛。

地道斷面，斷面寬度為16m，地下一層為商業，地下二層為城市地下道路，道路部分橫斷為單向雙車道行駛。地下二層剩余空間可考慮按地下一層，商鋪附屬庫房、物業辦公用、設備機房等功能設置。在車道轉彎處加寬段頂板采用橫向布置密梁的結構形式。

在車道展寬段，箱室單艙跨度增加，采用雙層共2 艙斷面。最寬段單跨長度達到13.1m，頂板采用密梁布置，梁高1m，間隔3m，覆土深度按照2m 計。

2.3 關鍵節點結構方案

2.3.1 下穿節點斷面設計分析

本項目與港匯商業體相交處，地下商業部分與港匯既有地下一層建筑打通連接，地下二層聯絡道下穿港匯，斷面形式如圖3 所示。

圖3 下穿港匯節點橫斷斷面示意圖

環廊結構構造尺寸：頂板厚0.9m，底板厚0.8m，側墻厚0.8m，總寬度16m。

恒載：環廊頂板受到的覆土恒載；環廊頂板受到的港匯商業體結構自重恒載；環廊跨中頂部港匯中排柱等代集中恒載。

活載：等代地面車輛超載20kN/m2；港匯商業樓面活荷載3.5kN/m2；環廊跨中頂部港匯中排柱等代活載。

底板約束為土彈簧，用有限元軟件MIDAS 建模計算極限、正常狀態下的斷面彎矩、軸力、剪力分析可知：本節點的控制截面有地下二層環廊頂板跨中截面和地下二層環廊頂板中支點大跨側截面兩處。經計算分析可知，增加1 排D32@100+1 排D32@200 即可基本滿足設計要求

在負一層港匯的柱位處，在環廊頂板內考慮設置結構暗梁，將跨中頂部柱子的豎向力由暗梁傳遞到箱涵側墻，再由箱涵側墻向下進行傳遞，使得結構傳力更加安全、合理。

2.3.2 二道街交小東門街處奧特地庫匝道入口

二道街地下空間在與小東門街相交處，地下二層環廊由主線分出單車道接入南側奧特地庫，因此，地下商業頂板跨度增加。因情況各不相同，則交叉口北側、交叉口處、交叉口南側這3 個區域的頂板進行結構布置方案設計。

（1）交叉口北側

在交叉口北側，出地庫匝道與主線并道，地下商業層頂板為單跨13.3m 的大跨，由于行車視線的要求，不可增設中隔墻。在此處負一層頂板采用橫向布置密梁的結構形式：梁高1m，梁寬1m，間隔3m 布置，如圖4 所示。

（2）交叉口處

地下二層環廊在地庫入口處，道路三角區內可以設置結構柱，在地下商業頂板縱橫向布設框架梁，從而降低負一層頂板跨度，布置形式如圖4 所示。

在交叉口處，有一排水渠橫跨二道街頂板。為了滿足排水標高要求，在排水渠交會處需進行頂板降板設計，降板區域為平面示意圖中陰影區域。在降板區域兩側設置梁截面尺寸為寬1m，高1.6m；南側梁截面尺寸為寬0.8m，高1.4m。

（3）交叉口南側

在交叉口南側分道路匝道處，由于道路進地庫匝道前進方向無行車視線要求，沿線增設中隔墻，將地下商業大跨頂板分割成兩小跨，結構布置與標準斷面處類似。

3 項目施工注意事項

本工程作為超長結構的典型，設計采用一些措施方法來保證由于結構超長而引起的裂縫是十分有必要的。

在本項目施工過程中，需要進行基礎混凝土澆筑，為了確保澆筑工作達到理想狀態，需要在澆筑工作開始之前，進行地基清除方面的各項操作。只有完成地基灌溉方面的各項任務，才能讓混凝土濕度得到進一步的保障。在大部分情況下，混凝土澆筑都會采用分層方式，因此在底層水泥固化之前，需要迅速進行下一次的表面處理，并與此同時，在水泥中完成減水劑添加方面的工作，這能讓基礎混凝土澆筑質量得到更進一步的提升。在具體的混凝土養護期間，要盡可能地防止裂紋產生，因此具體的澆筑施工需要與振搗作業方式相貼合，工作人員需要在振搗期間，完成混凝土澆筑方面的優化工作，在具體的分層振搗階段，為了讓上下層之間的連接變得更為牢固，技術人員需要控制振搗桿的深度，確保振搗桿深度達到7cm 左右。

在結構分段等關鍵部位需設置后澆帶以及膨脹加強帶也是有效減少超長結構裂縫的好辦法，后澆帶的位置可采用比較原來位置高一個標號的膨脹系數稍高的混凝土去澆筑，同時為了保證其強度充分，可以在保留后澆帶在相應位置完工后50d 左右，當所設置的后澆帶在對應結構處的不均勻沉降位置時候，此時應盡可能找到兩側結構沉降相對穩定時，再去澆筑，屆時做好結構觀測，保證誤差最小最優，同時每次后澆帶澆筑時候要滿足后澆帶的混凝土溫度與原來結構澆筑時溫度相同，做好溫度管控。施工后澆帶的兩側結構也要做好相應的支撐體系，保證后澆帶的有效性。

4 結論

本文以延安二道街地下綜合體項目為例，論述了在市中心街區建設地下綜合體時結構設計難點問題，同時得出以下結論：

（1）合理的分析設計，保證了本項目的順利建設工作，也確保了該工程有著可靠的耐久性和安全性。

（2）在既有街區范圍內建設地下綜合體，一定要考慮周圍構筑物的建筑安全性和可靠性，把最不利荷載組合作為設計時的關鍵信息。

（3）希望后續的城市建設中，能有更多“未雨綢繆”的舉措，適度超前規劃，以便做些利國利民的好工程。