济南某地铁车站与周边地块结建的结构设计

Building Structure Vol.50 S2 Dec. 2020 济南某地铁车站与周边地块结建的结构设计

罗文浩

（同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司，上海 200092）

［摘要］ 地铁车站建设与周边地下空间开发联系日益紧密。以济南礼耕路站为例，详细介绍了车站与周边地块结建的设计方法：地铁与地块基坑同步开挖、不同步开挖、在已施工完成车站单侧大范围开挖基坑引起的偏载等不同工况下的基坑围护结构设计，以及车站附属结构进入周边地块裙房结构时如何解决二者之间的差异沉降引起的裂缝等关键问题。本工程的设计方法及现场施工经验，可为以后的地铁与周边地块结建项目提供借鉴与参考。 ［关键词］ 地铁车站；周边地下空间开发；结建；设计方法

中图分类号：TU354 文献标识码：A 文章编号：1002-848X(2020)S2-0141-05

Structural design of a subway station and surrounding plots combined construction in Jinan

LUO Wenhao

(Tongji Architectural Design (Group) Co., Ltd., Shanghai 200092, China)

Abstract: The construction of subway stations is increasingly linked to the development of surrounding underground space. Jinan LiGeng Road Station was taken as an example to introduce the design method of the metro station and surrounding block construction: synchronous excavation in the foundation pit, asynchronous excavation, and large-scale excavation of the foundation pit on one side of the completed metro stations. Key issues such as the design of the foundation pit retaining structure under different conditions, e.g. unbalanced loading, and the cracks caused by the differential settlement when the auxiliary structure of the station enters the podiums of the surrounding plots. The design method and on-site construction experience of this project can provide reference experience for future subway and surrounding plots combined construction projects.

Keywords: subway station; surrounding underground space development; combined construction; design method

0 引言

随着我国城市现代化的快速发展，国内越来越多的城市修建了地铁，地铁已成为现代化城市的交通命脉和生命线工程，是城市现代化的标志之一[1]。然而，由于土地资源的有限性，地铁建设就不可避免的与地下空间开发联系起来，二者之间的结合问题已迫不及待的需要解决。在北京、上海、广州等一些城市已把地铁车站建设与地下空间开发紧密结合起来[2]以实现地下空间的最优化利用。

本文以济南礼耕路站与周边开发地块结建的设计方法及施工组织，来探讨地铁车站与周边开发地铁的设计方法，以期为后续的工程应用提供借鉴与参考。 1 工程概况

1.1 概述

济南礼耕路站为3号线与6号线的T型换乘车站。其中3号线车站沿奥体西路南北向设置，为地下二层车站，开挖深度约17.5m，车站总长为208.8m；6号线车站沿规划礼耕路东西部设置，

为地下三层车站，开挖深度约24.2m，车站总长

为194m。其中，3号线车站主体结构及南北两侧的区间隧道已先期施工完成。车站的1号出入口及1号风亭位于3号线车站的西南侧，沿车站南北向布置，为地下一层，开挖深度为11m，总长度约83m；4号出入口及2号风亭位于3号线车站的西北侧，沿车站南北向布置，为地下一层，开挖深度为11m，总长度约95m；6号出入口及4号5号风亭位于6号线车站的南侧，沿车站东西向布置，为地下一层，局部为地下二层，长度约132m，开挖深度为11m，地下二层为17.8m；5号出入口位于6号线车站的西北侧，沿车站东西向布置，为地下一层，开挖深度为11m，总长度约48.5m。

6号线车站南侧为济南平安商务区的地下两层（开挖深度约11m）、地面六层商业的A4、A5地块，车站的1号出入口及1号风亭、6号出入口及4号5号风亭均位于该地块内，且该地块与

作者简介：罗文浩，硕士，工程师，一级注册结构工程师，Email: ******************

142 建筑结构 2020年

图1 车站与地块的平面位置图

地铁车站附属结构工期同步；6号线车站北侧为济南绿地金融中心带两层地下室（开挖深度约11m）的A4地块，车站的4号出入口及2号风亭、5号出入口位于该地块内，该地块与地铁车站附属结构工期不匹配，且设计方案尚未最终确定。车站与地块的平面位置关系如图1所示。 1.2 工程地质与水文参数

车站所在场地为山前冲洪积平原地貌，地形由南向北逐步降低。钻探深度范围内揭露第四系地层以粉质黏土、含碎石粉质黏土、碎石、胶结砾岩为主，第四系地层下伏奥陶系灰岩及泥质灰岩。地层参数如表1所示。

车站场区内无地表水体穿过。且根据地勘报告，勘察期间钻孔深度范围内未揭露地下水。 2 围护结构设计

2.1 工程难点

（1）地铁3号线车站主体基坑、主体结构均已施工完成，且车站主体顶板上已完成管线回迁、

层号 1 2 3 4 5 6 7 8 土层名称 杂填土 粉质黏土 碎石 胶结砾岩 含碎石粉质黏土 全风化泥灰岩 强风化泥灰岩 中风化灰岩 地层参数表 表1

qsk/kPa 重度γ/(kN·m–3) c/kPa φ/°18 18.4 21.0 22.0 19.5 18.2 22.0 27.0 10 26 0 40 32 25 50 350 10 18 35 38 20 20 32 39 10 50 85 100 75 60 150 320 覆土等工作。沿3号线车站南北向布置的1号出入口及1号风亭长度达到83m，平安商务区的A4地块要与该附属结构同步开挖，车站主体东西两侧的土压力严重不平衡，容易导致车站主体结构发生单边偏载剪切破坏。

（2）地铁3号线车站主体南北两侧的盾构区间均已洞通，且铺轨工作已完成。1号出入口及1号风亭的南端与车站南端头平接，距离车站与区

第50卷 增 刊

建筑间隧道接头仅2m，车站与区间隧道接头处易发生拉裂破坏；4号出入口及2号风亭的北端已超出车站范围，与已施工完成的区间隧道平面距离仅为3.5m（如图2所示），坑底在区间隧道顶下方，该附属基坑开挖期间，由于土方卸载，易造成隧道管片发生隆起和斜向挤压破坏。

图2 4号口与临近区间平面图

（3）由于北侧的绿地金融中心A4地块与地铁6号线车站施工工期不匹配，车站主体基坑开挖期间，车站南侧平安商务区A4地块土方与车站同步开挖卸载，6号线车站在150m长范围内两侧的土压力严重不平衡。 2.2 围护结构选型

考虑到以上诸多问题，经与两侧地块开发单位及相应设计单位多轮商讨对接，从基坑安全、施工工期、经济性等多方面考虑，本工程围护结构采取以下设计方案：

（1）平安商务区的A4、A5地块与地铁附属结构同步开挖施工，其未与地铁交接的部分采用桩锚结构及土钉墙围护结构，与1号出入口及1号风亭交接的A4地块东侧采用多级放坡开挖，由于该附属沿车站方向长度较长，为减小单侧基坑开挖对已建成的车站主体结构的偏载影响，将该附属83m长范围的土方分成三段开挖卸载，即先开挖施工中间段，待中间段结构施工完成并达到强度后方可开挖施工两侧基坑。同时，为减小本附属南端基坑开挖施工对车站与北侧区间隧道接头的影响，在南端附属平接车站主体结构23m长范围内采用ϕ800@1200长度18m的钻孔灌注桩加两道ϕ609×16的钢管支撑作为支护结构。

（2）4号出入口及2号风亭位于绿地金融中心A4地块内，地块暂无施工计划。该附属北段有26.6m长的范围已超出车站范围，与已施工完成的区间隧道平面距离仅为4.5m。因此，本附属的西侧采用采用多级放坡开挖，超出车站范围邻

结构 143

近区间侧采用Φ1200@1500长度19m的钻孔灌注桩加1道锚索作为支护结构，同时在超出车站范围邻近区间地面做200mm厚加强混凝土板并与周边的圈梁、地面有效拉结以减小基坑开挖对已施工完成的区间隧道的影响，支护剖面如图3所示。

图3 4号口临区间侧支护图

同时，由于该附属也位于3号线车站的西侧，为减小车站单侧大范围开挖土方卸载导致车站主体结构发生单边偏载剪切破坏，因此要求本出入口需在南侧1号出入口1号风亭顶板结构达到强度后方可开挖施工。

（3）6号线车站主体基坑恰好位于两侧地块之间，南侧的平安商务区的A4、A5地块与地铁工程同步开挖施工，但北侧的绿地金融中心A4地块尚无施工计划，故从地面至两侧地块坑底约11m高范围南侧采用多级放坡并与南侧地块同步开挖土方，北侧采用放坡土钉墙围护体系。车站自两侧地块坑底至自身坑底的坑中坑部分采用ϕ1000@1500长度24m的钻孔灌注桩加两道内支撑作为支护结构，支护剖面如图4所示。对于下部的坑中坑上部单侧有较大土压力存在，为减小北侧土因圆弧滑动对下部围护结构产生破坏，同时根据相关规范要求[3]：采用两种支护结构形式时，其结合处应考虑相邻支护结构的相互影响，且应有可靠的过渡连接措施。故在下部基坑的顶部设置300mm配筋混凝土板，以实现上下支护结构的有效连接。

144 建筑结构 2020年

图4 6号线车站主体基坑支护图

3 内部结构设计

3.1 工程难点

（1）车站的1号风亭、6号出入口及4号5号风亭出地面部分均设置于平安商务区的A4、A5地块地面裙房结构中，地铁与地块的部分内部结构重叠，但考虑到二者之间设计原则不同且由于荷载布置的不同引起的差异沉降也不一，因此需重点解决如何避免地铁与地块连通处结构由于差异沉降造成的裂缝问题。

（2）车站的4号出入口及2号风亭出地面部分设置于绿地金融中心A4地块地面裙房结构中，但该地块近期无施工计划。因此，除了如1）所述需解决差异沉降导致的裂缝外，还需要解决如何确保地铁功能完整性的同时又不影响地块后续建设的可行性。

3.2 内部结构设计与处理措施

地铁车站的主要结构和使用期间不可更换的结构构件按设计使用年限为100年的要求进行耐久性设计，两侧地块的按50年设计使用年限来设计，故两侧地块与地铁连接范围的裙房结构按照地铁相关要求来设计。

（1）考虑两侧地块建筑结构与地铁车站间的差异沉降，且两侧地块与地铁车站为不同的施工单位，兼顾施工可行性，将车站1号出入口及1号风亭、4号出入口及2号风亭、6号出入口及4号5号风亭与车站主体之间设置变形缝，将附属结构与车站主体结构脱开，并以变形缝为地铁与地块的施工分界线。同时，位于地块裙房内的附

属结构底板下方设置沉降调节桩，以减轻地块不均匀沉降的影响。

（2）绿地金融中心A4地块尚无施工计划，车站4号出入口及2号风亭出地面部分又亟需施工建设，经多轮协商，确定以下设计方案：为满足地铁的使用功能，地块设计单位配合地铁完成地铁附属进入地块裙房范围的结构设计，由地铁施工单位来具体实施，并预留好地块后期施工的条件。

4 施工监测数据

由于本工程基坑安全等级、周边环境保护等级要求较高，除设计过程中充分考虑各种风险源，在实际施工过程中对每一施工步续的实时监测要求也较高。表2为本工程施工监测的主要数据，可以看出围护结构的变形及对周边环境的影响都相对可控，由此也印证了本工程设计的合理性。

施工监测主要数据

1号出入口及 1号风亭 监测项目 表2

4号出入口及 6号线主体基坑 2号风亭 累计最累计最累计最控制值控制值控制值大值大值大值/mm /mm /mm /mm /mm /mm 3.85 10 18 –18 –18 — –4.9 –5.16 –7.87 10 18 –18 –18 16.61 9.7 –9.2 — 21 18 –18 –18 桩体测斜 桩顶水平位移 1.75 边坡沉降 地表沉降 –4.52 –7.18 注：1）水平位移“+”表示向基坑内，“–”反之；2）沉降“+”

表示上升，“–”反之。

第50卷 增 刊 建筑5 结论

礼耕路站与两侧地块结建部分已全部完成施工，目前该站已投入使用，由于尽可能的兼顾了地铁与地块的施工工期、施工便利性及经济性等方面，取得了较好的社会效益。

受制于泉水保护这一关键问题，济南地铁建设起步较晚，类似工程在济南地区尚属首例，因此本项目的顺利实施可为日后同类工程提供以下借鉴和参考：

（1）地铁车站与周边地块在基坑同步开挖、不同步开挖以及在已施工完成车站单侧大范围开挖基坑引起的偏载等不同工况下的基坑围护结构设计。

（2）当车站结构进入周边地块裙房结构时如

结构 145

何解决二者之间的设计标准及差异沉降引起的裂缝等关键问题。

（3）当地铁结构与周边地块裙边结建时，地块裙房结构与地铁结构同步建设、不同步建设时的设计及施工方法。

参 考 文 献

[1] 初振环, 王志人, 陈鸿,等. 紧邻地铁盾构隧道超深基

坑设计及计算分析[J]. 岩土工程学报, 2014, 36(zk1): 60-65.

[2] 陈寿长. 上海某地铁车站与周边地块开发共建的结构

设计[C]// 大型建筑钢与组合结构国际会议. 上海, 2014.

[3] 建筑基坑支护技术规程: JGJ 120—2012[S]. 北京: 中

国建筑工业出版社, 2012.