李 智

(廣州地鐵設計研究院股份有限公司， 廣東 廣州 510010)

0 引言

根據(jù)中國城市軌道交通協(xié)會最新發(fā)布的統(tǒng)計結(jié)果可知： 截至2017年底，中國內(nèi)地共有34座城市開通了城市軌道交通，開通線路共165條，運營總里程達5 033 km，其中，地鐵里程3 884 km，占比77.2%； 另外，全國共有62個城市的城軌交通線網(wǎng)獲批，規(guī)劃里程達7 424 km，共有56個城市開工建設城軌交通，在建線路長度約6 246.3 km[1]。

隨著各個城市地鐵的成網(wǎng)，地鐵周邊土地迅速升值，不少開發(fā)商紛紛在地鐵站周邊興建商場。以廣佛線為例，沿線涌現(xiàn)了樂峰廣場、金融城廣場、中海寰宇天下、南海萬科廣場、凱德廣場、NOVA嶺南站等已建廣場以及萬科悅都薈、新福港鼎峰等在建商場。萬科悅都薈及新福港鼎峰的地下商場設計與地鐵站接駁，南海萬科廣場連接通道目前正進行可行性研究，有意向與地鐵對接。

目前，雖然有學者對火車站與地鐵車站結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式進行了探討[2]，對車站局部改造設計與施工進行了研究[3-4]，但對地鐵改造方面的研究大多集中在隧道機械[5-6]、工程管理[7]、客流[8]、機電[9-10]、軌道及計算領域[11-14]，對改造方案的討論較少，且多為換乘站[15]及主體自身的改造[16]，很少涉及與外部地塊的同步改造。本文以佛山萬科廣佛線季華園站(萬科地塊)出入口及風亭改造設計項目(萬科悅都薈項目)為依托，針對改造設計中出現(xiàn)的相關(guān)問題，進行深入分析，根據(jù)周邊環(huán)境的變化，動態(tài)落實專家意見，提出了可供參考的改造方案，以期為類似的地鐵改造項目提供借鑒。

1 工程概況

1.1 項目概況

佛山萬科悅都薈項目位于禪城區(qū)汾江南路西側(cè)、城里大涌東側(cè)和影蔭路南側(cè)，規(guī)劃用地面積9 785 m2，總建筑面積87 132 m2。項目由4層地下室(其中2層車庫、2層商業(yè))、2層商業(yè)裙房以及2棟超高層(31層)辦公樓組成。塔樓總高度為160.10 m，地下室深度約為20 m，連續(xù)墻長約24 m，擬采用樁基礎。

季華園站是廣佛線的中間站，位于佛山市影蔭路與綠景一路之間的汾江南路上，呈南北向布置。本站設4個出入口，2組風亭及1座下沉式冷卻塔。其中，C、D出入口位于車站西側(cè)，已開通運營； A、B出入口位于車站東側(cè)，目前正在施工中，A出入口預計2018年底開通，B出入口預計2019年4月開通。改造前2組風亭及下沉式冷卻塔均位于車站西側(cè)，目前冷卻塔已完成臨時遷改。工程平面位置見圖1。

圖1 工程平面位置圖

1.2 改造原因

1)地鐵季華園站C、D出入口、2組風亭及下沉式冷卻塔侵入萬科悅都薈地塊，影響地塊建筑布置，導致塔樓及環(huán)形車道侵入地鐵下沉式冷卻塔及北端排風亭。2)應佛山萬科業(yè)主要求，悅都薈負2層需實現(xiàn)與地鐵C、D出入口的直接連通。3)改造前C、D出入口均為樓梯，未設置扶梯，不能較好地服務周邊居民； 悅都薈項目完成后，地鐵出入口樓扶梯改造難度加大，地鐵公司要求悅都薈建設時，同步對C、D出入口進行升級改造。

1.3 改造范圍

1)對下沉式冷卻塔進行遷移，最終將遷移至悅都薈裙樓樓頂； 2)升級改造季華園站D出入口，并與悅都薈負2層商業(yè)連通； 3)升級改造季華園站C出入口，并與悅都薈負2層商業(yè)連通； 4)對北端排風亭進行改遷，永久改遷至地塊北端。改造范圍如圖2所示。

圖2 改造范圍

2 常見問題分析

2.1 下沉式冷卻塔遷移

2.1.1 設計方案

受地塊大小限制，悅都薈塔樓1侵入下沉式冷卻塔范圍，需對冷卻塔進行遷移。遷移方案為： 1)在既有下沉式冷卻塔西側(cè)地面新建臨時冷卻塔，調(diào)試并確保冷卻塔正常工作。2)切斷既有冷卻塔與車站的聯(lián)系，將臨時冷卻塔與車站設備連通，隨后破除既有下沉式冷卻塔結(jié)構(gòu)。此步驟實施之前，需進行施工組織設計，進行多次預演，確保一次改遷到位。3)在悅都薈裙樓樓頂新建地鐵永久冷卻塔，鋪設管道，連接至地鐵車站。4)啟用永久冷卻塔，拆除臨時冷卻塔。

土建工程的重難點是破除既有下沉式冷卻塔基礎。設計解決思路為： 先切除悅都薈連續(xù)墻部位冷卻塔結(jié)構(gòu)，并填土恢復地面，然后施工悅都薈地下連續(xù)墻，開挖基坑，破除剩余未切除的結(jié)構(gòu)。具體方案為： 1)施工冷卻塔切割位置的拉森鋼板樁； 2)遷移既有冷卻塔至臨時位置，將冷卻塔底板、側(cè)墻分割，并切除對應結(jié)構(gòu)； 3)在臨時封堵風亭側(cè)墻處預埋套管，采用素土回填現(xiàn)有冷卻塔，并施工悅都薈連續(xù)墻； 4)開挖基坑，破除之前未破除的結(jié)構(gòu)。具體施工設計見圖3。

2.1.2 現(xiàn)場施工情況

破除既有下沉式冷卻塔基礎時，根據(jù)施工單位的要求及現(xiàn)場情況，動態(tài)優(yōu)化了施工方案，采用邊破邊填的方法，取消冷卻塔結(jié)構(gòu)外側(cè)的鋼板樁圍護。下沉式冷卻塔破除現(xiàn)場如圖4所示。

(a) 施工冷卻塔切割位置處的拉森鋼板樁

(b) 遷移既有冷卻塔至臨時位置，將冷卻塔底板、側(cè)墻分割，并切除對應結(jié)構(gòu)

(c) 臨時封堵風亭側(cè)墻處預埋套管，素土回填現(xiàn)有冷卻塔，并施工悅都薈連續(xù)墻

圖3既有下沉式冷卻塔破除設計圖(單位： mm)

Fig. 3 Demolition design of submerged cooling tower (unit: mm)

2.1.3 建設及運營管理

機電工程的重難點為： 冷卻塔遷移至悅都薈裙樓樓頂后，冷卻水泵揚程增大，日常運營維護以及與大樓物業(yè)的關(guān)系處理問題嚴峻。解決思路如下：

1)關(guān)于水泵揚程增大的問題，通過溝通協(xié)調(diào)，萬科地產(chǎn)與地鐵公司達成一致，即冷卻塔遷移至新的位置時，管路系統(tǒng)也會發(fā)生變化，需系統(tǒng)計算既有水泵選型是否滿足要求，不滿足時需對既有水泵進行改造、重新選型，同時需對配電部分(含電纜及環(huán)控柜開關(guān))進行評估改造。經(jīng)計算，原水泵揚程不滿足要求，因改造由萬科引起，萬科負責完成改造項目。

2)關(guān)于日常運營維護與大樓物業(yè)的關(guān)系問題，根據(jù)國內(nèi)相關(guān)城市的類似工程經(jīng)驗，建議地鐵站提供冷卻塔用電，萬科物業(yè)負責對冷卻塔補水，并進行計量。建成后，萬科對冷卻塔進行圍擋，移交地鐵公司管理。

圖4 下沉式冷卻塔破除現(xiàn)場

2.2 D出入口升級改造并與悅都薈負2層接駁

2.2.1 設計方案

將原有樓梯改成兩扶一樓，并與萬科悅都薈地下2層商業(yè)接駁。土建工程重難點及設計思路為：

1)改造期間維持2個出入口處于正常運營狀態(tài)(目前僅C、D出入口開通運營)，設計時，未明確A、B出入口是否實施。設計思路為利用原預留接駁口在C、D出入口之間增設一個臨時出入口，然后進行C或D出入口改造。新增臨時出入口施工時，需對汾江南路進行管線遷改和交通疏解，對車站站廳層閘機進行改造。手續(xù)繁多，工期長，投資大。

2)出入口結(jié)構(gòu)凈寬僅5 m(見圖5)，按地鐵標準的兩扶一樓布置時，寬度不夠，需拓寬。但出入口西側(cè)為新風亭，東側(cè)緊貼內(nèi)部人防門及道路紅線，無拓寬條件。設計思路為采用非標準扶梯。

3)D出入口與南側(cè)排風亭凈距約為10 m(見圖6)，增設扶梯將導致出入口長度增加，D出入口與排風亭之間的距離將不滿足規(guī)范要求。設計思路為破除既有出入口出口段(含集水井段)，反向加長出入口。

2.2.2 重難點處理

1)出入口改造期間，需保證至少2個出入口處于正常使用狀態(tài)。解決方案為： 利用C、D出入口之間的原預留接駁口作為改造期間的疏散出口，再進行C或D出入口的改造；改造期間最不利情況為預留口與C出入口并存或預留口與D出入口并存，經(jīng)核實均滿足“站廳公共區(qū)內(nèi)任一點與安全出口疏散的距離不得大于50 m”的規(guī)范要求；同時，預留接駁口與主體相接處的寬度與C、D出入口相同(結(jié)構(gòu)寬度為5 m，裝修后凈寬為4.6 m)，滿足疏散要求；預留接駁口位于付費區(qū)內(nèi)，改造期間將在接駁口延伸出的通道內(nèi)設置臨時售檢票設施，解決臨時進出站問題，因此，不調(diào)整既有的售票機、進出站閘機等位置。

圖5 D出入口內(nèi)部現(xiàn)狀

圖6 D出入口外部現(xiàn)狀

該方案通過了相關(guān)專家審查，可保證改造期間出入口總疏散能力不低于改造前，滿足疏散要求。但目前C、D出入口改造尚未開始，東側(cè)A、B出入口在專家審查完之后一段時間開始施工。對于周邊環(huán)境的變化，最終確定的動態(tài)處理原則為： ①通過了解，汾江南路東側(cè)A出入口(D出入口對面)將于2018年底開通，B號出入口(C出入口對面)將于2019年4月左右開通。如A、B出入口能按時開通，則C、D出入口可分別在A、B出入口開通之后進行施工。該方案不需在C、D出入口之間加設臨時出入口，因此，可節(jié)約工期及工程投資。②若急于在A、B出入口運營之前對既有出入口進行改造或A、B出入口未能如期開通，則可先在悅都薈地下室內(nèi)建立單獨的臨時通道與D出入口進行接駁(D出入口已預留暗梁暗柱，滿足向西開洞的條件)，滿足疏散要求后，對D出入口進行局部隔斷，進行爬坡段改造施工。隔斷方法可參考魁奇路C出入口的改造方法，如圖7所示。③若A、B出入口因受征地等外部因素的影響，未能如期開通，且已按②法完成D出入口的施工，悅都薈急于完成C出入口接駁，則按原確定方案執(zhí)行，增加中部臨時出入口。

2)針對地鐵出入口寬度不夠的問題，在滿足各項技術(shù)要求的情況下，通過與自動扶梯供應商溝通，將自動扶梯的寬度1 900 mm優(yōu)化為1 780 mm，保證中部樓梯寬度不小于1 200 mm，該方案得到了專家認可。

3)針對排風亭與出入口距離小于10 m的情況，采取專家提出的意見，通過加長飛頂、人員側(cè)出的方式解決。出入口飛頂由目前廣佛線的標準長度14.2 m加長到22.1 m，僅向人行道一側(cè)開口，以滿足與排風亭的距離要求，同時具有雨棚的功能。改造后D出入口的效果圖如圖8所示。

圖7 魁奇路站C出入口隔斷施工

Fig. 7 Separation construction of entrance/exit C at Kuiqi Road Station

圖8 改造后D出入口效果圖

2.2.3 建設及運營管理

機電工程重難點： 由于地鐵及商業(yè)運營時間不統(tǒng)一，存在建成后接口位置如何管理的問題。針對接口管理問題，建議參考廣佛線魁奇路站與新福港鼎峰的接駁模式，地鐵側(cè)與商業(yè)側(cè)各設置1道防火門及防盜門(如圖9所示)，地鐵公司和商業(yè)中心根據(jù)各自的運營時間進行管理，注意接口位置預留FAS、BAS互聯(lián)互通管線通道即可。

圖9 接口位置防火門、防盜門設置圖

2.3 C出入口升級改造并與悅都薈負2層接駁

2.3.1 設計方案

本設計方案中需在悅都薈負2層新建垂直電梯，新建垂直電梯與萬科悅都薈地下室合建，并與地鐵C出入口接駁。土建工程重難點為： 1)C出入口現(xiàn)狀為三折跑樓梯，接駁位置標高大于悅都薈負2層樓面標高，且未預留暗梁暗柱，因此，需對C出入口折跑段進行整體改造，統(tǒng)一按悅都薈樓面標高接駁； 2)起坡點位置降低增加了地鐵爬坡段的高度及長度，原位復建時，口部將侵入悅都薈塔樓消防登高面，不滿足要求。因此，需對C出入口、新風亭全部進行改造，以加長坡道長度，滿足爬高需要。改造前的C出入口設計圖及現(xiàn)場情況如圖10所示。

2.3.2 重難點處理

針對C出入口的改造，結(jié)合專家審查意見，確定了C出入口和新風亭的改造方案。由于既有的C出入口樓梯最下面一梯段會影響無障礙通行需求(新增的無障礙電梯與站廳層地面仍需通過樓梯過渡)，功能有缺失，故仍需對C出入口樓梯進行整體改造。但根據(jù)相關(guān)建議，最終將新風亭保持原狀，爬坡長度不夠問題通過東移起坡點解決，以縮短改造工期，降低實施風險。改造后的C出入口設計圖如圖11所示。

(a) 設計圖 (b) 現(xiàn)場情況

圖10 C出入口設計圖及現(xiàn)場情況(單位： mm)

Fig. 10 Design drawing and on-site photo of entrance/exit C (unit: mm)

圖11 改造后的C出入口設計圖(單位： mm)

2.3.3 建設及運營管理

參考D出入口的建設及運營管理方案執(zhí)行。

2.4 北端排風亭改遷

2.4.1 設計方案

排風亭改造相對復雜，由于改造過程中要保證地鐵的正常運營，因此，需要分步驟進行。具體為： 1)實施臨時排風亭； 2)封堵既有排風道，并破除既有排風亭； 3)實施永久排風道、排風亭； 4)將永久排風亭與原有風道連接，并封堵臨時排風道。

2.4.2 重難點處理

參考2.3.2節(jié)C出入口升級改造并與悅都薈負2層接駁技術(shù)的重難點處理。

2.4.3 建設及運營管理

土建工程重難點： 新建排風道與悅都薈地下室建設工期同步，存在同時建設的問題。針對排風亭的建設問題，由萬科統(tǒng)一協(xié)調(diào)，因改造由萬科負責，不存在投資分攤等問題。因此，在悅都薈基坑設計時，地鐵改造設計單位提資給基坑設計單位即可。設計時將排風道納入基坑設計中同步實施，后續(xù)排風亭改遷時，只需打通接口即可，項目驗收后移交給地鐵公司。

2.5 臨近地鐵施工

2.5.1 設計方案

悅都薈地下連續(xù)墻與地鐵地下連續(xù)墻的關(guān)系圖如圖12所示。悅都薈圍護結(jié)構(gòu)采用1.2 m的連續(xù)墻(兼作永久結(jié)構(gòu)墻)，緊鄰地鐵，需要合理確定墻邊與地鐵連續(xù)墻的距離(簡稱“兩者距離”)。設計思路為： 1)考慮原地鐵地下連續(xù)墻施工時有外放，并存在鼓包現(xiàn)象，應適當加大兩者距離； 2)考慮到兩墻之間的土體在悅都薈連續(xù)墻成槽后無法自穩(wěn)，需全部灌注素混凝土充填，為控制工程量，應盡量縮小兩者距離。結(jié)合上述2條原則，地鐵改造設計考慮兩者距離為0.5 m。

D為鋼支撐直經(jīng)，t為鋼支撐壁厚。

圖12悅都薈地下連續(xù)墻與地鐵地下連續(xù)墻關(guān)系圖(單位： mm)

Fig. 12 Relationship between Yueduhui underground diaphragm wall and metro underground diaphragm wall (unit: mm)

2.5.2 現(xiàn)場施工情況

悅都薈連續(xù)墻成槽施工前，由于各種原因，悅都薈地下連續(xù)墻與地鐵地下連續(xù)墻的凈距由0.5 m調(diào)整為0.3 m，成槽時出現(xiàn)地鐵連續(xù)墻侵入槽內(nèi)約8 cm的情況，耗費人力及時間進行修槽，影響施工進度。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

通過對地鐵附屬結(jié)構(gòu)的改造設計分析，得出了目前既有地鐵附屬結(jié)構(gòu)改造中常見問題的一種解決思路，供設計、施工單位及業(yè)主參考。主要結(jié)論如下：

1)對周邊條件受控的改造項目，可進行非標準設計。

2)既有地鐵附屬結(jié)構(gòu)改造施工前，非標準設計的相關(guān)參數(shù)需滿足地鐵設計要求，并經(jīng)專家審查后方可實施。

3)施工方案及設計方案可根據(jù)周邊環(huán)境的變化動態(tài)落實專家意見，使改造更加人性化、經(jīng)濟化，避免不必要的投資。

4)建設時，宜以開發(fā)商作為改造主體，地鐵公司負責對相關(guān)技術(shù)方案進行把關(guān)，建成后，開發(fā)商將相關(guān)地鐵部分移交地鐵公司管理。雙方可在合建合同中明確建設及運營期間的管理事宜。

3.2 建議

1)相關(guān)主管部門可組織編制地鐵改造設計規(guī)范，對常見的地鐵改造問題進行歸類。

2)對既有地鐵結(jié)構(gòu)破除、臨近既有地鐵結(jié)構(gòu)工程等施工方案，建議由原地鐵施工單位實施或邀請其對施工方案進行審查，減小施工風險。

3)地鐵公司組織梳理各線已改造案例，編制常見的建設、運營問題的處理原則。

4)由于受現(xiàn)場施工進度的影響，目前無相關(guān)改造施工監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以此為切入點進一步研究改造施工中對地鐵位移控制的關(guān)鍵施工技術(shù)，以便更好地指導后續(xù)方案設計。