王偉茂（1.上海建工四建集團(tuán)有限公司, 上海 201103；2.上海建筑改建與持續(xù)利用工程技術(shù)研究中心, 上海 201103）

《上海市城市總體規(guī)劃（2017—2035 年）》提出：在城市有機(jī)更新總體背景下，優(yōu)化存量建設(shè)用地空間布局，加強(qiáng)土地集約復(fù)合利用，以公共交通向?qū)ч_發(fā)（Transitoriented Development,TOD）模式為導(dǎo)向，依托軌道交通站點(diǎn)、公交樞紐等空間，綜合設(shè)置各類公共服務(wù)設(shè)施的總體要求，既有地鐵車站更新改建逐步進(jìn)入行業(yè)視野。

上海市軌道交通 1 號(hào)線蓮花路站已運(yùn)營(yíng)超過 20 年，隨客流量提升出現(xiàn)現(xiàn)有站房建筑功能缺失、側(cè)式站臺(tái)站內(nèi)換乘不便等問題，已不能滿足當(dāng)前營(yíng)運(yùn)功能需求，以場(chǎng)站用地為基礎(chǔ)并體現(xiàn) TOD 模式的蓮花路站綜合利用改造于是順時(shí)而生。此次改擴(kuò)建將車站北側(cè)站房結(jié)合供地周邊公交首末站、社區(qū)配套和商業(yè)物業(yè)，建設(shè)綜合性軌道交通上蓋物業(yè)綜合業(yè)態(tài)，并在建成后實(shí)現(xiàn)站內(nèi)便捷換乘，創(chuàng)新了軌道交通綜合開發(fā)土地利用方式，是城市有機(jī)更新進(jìn)程中的典型案例，也成為軌道交通地上地下空間綜合開發(fā)利用節(jié)地的推薦模式。為此，本文以該項(xiàng)目為案例，研究城市有機(jī)更新中既有地鐵車站的更新改建施工技術(shù)難點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)，為類似既有地鐵車站改擴(kuò)建提供借鑒經(jīng)驗(yàn)[1]。

1 工程概況

蓮花路站復(fù)合利用改造包括原北側(cè)站房拆除、新建商業(yè)廣場(chǎng)、市政天橋連通和側(cè)式站臺(tái)互聯(lián)等內(nèi)容。新建蓮花路商業(yè)廣場(chǎng)總占地 17 617 m2，擬地下 1 層 8 537 m2、地上 5 層共 41 458 m2，北連市政人行天橋連廊、南接地鐵蓮花路站臺(tái)；基坑工程總面積約 9 117 m2、開挖深度約 7.2 m。其安全等級(jí)為二級(jí)，地鐵保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)環(huán)境保護(hù)等級(jí)一級(jí)、其余二級(jí)，支護(hù)結(jié)構(gòu)采用 SMW 工法+鋼筋混凝土支撐，地下結(jié)構(gòu)為型鋼混凝土結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)。蓮花路地鐵車站站臺(tái)改造，主要是通過站臺(tái)上蓋實(shí)現(xiàn)南北站臺(tái)、廣場(chǎng)之間的互連互通。

蓮花路站周邊環(huán)境復(fù)雜，日客流量約 10 萬人次，西側(cè) 14 條公交線路，北側(cè)為滬閔高架路和南方商城商業(yè)圈，南側(cè)為滬杭高鐵。

2 技術(shù)難點(diǎn)

受營(yíng)運(yùn)要求、現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，施工過程需要解決不停運(yùn)狀態(tài)的施工，臨近地鐵的基坑安全施工，狹小場(chǎng)地的地下、地上結(jié)構(gòu)施工和地鐵正常進(jìn)出站的側(cè)式站臺(tái)連通實(shí)現(xiàn)等技術(shù)難題。

2.1 要求全過程不停運(yùn)

蓮花路站北站臺(tái)原有 4 個(gè)出入口、2 個(gè)地下通道，實(shí)現(xiàn)進(jìn)出站人流通行、南北廣場(chǎng)之間連通。蓮花路站作為正在運(yùn)行的既有地鐵車站，在改造過程中須確保公共效益不影響，做到地鐵和公交在改造期全程不停運(yùn)，人流通行可暢通、地鐵安全可保證、公交樞紐可運(yùn)行。因此，施工期間需要保證足夠的車站出入口和南北廣場(chǎng)通道，站房拆除、站臺(tái)上蓋施工更不能影響地鐵線路安全運(yùn)行。

2.2 場(chǎng)地狹小施工部署受限

新建商業(yè)廣場(chǎng)基本覆蓋了規(guī)劃紅線范圍，施工配套地塊明顯不足，施工區(qū)域緊貼營(yíng)運(yùn)地鐵車站與地面線路，安全要求非常高。在“拆-建-聯(lián)”的總體過程中，交通翻交、施工場(chǎng)布難度非常大。場(chǎng)地條件苛刻，如新建商業(yè)廣場(chǎng)地下室結(jié)構(gòu)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)緊貼，致使側(cè)墻防水和混凝土澆筑施工難；要保證地鐵線路安全，上部結(jié)構(gòu)施工塔吊布置就會(huì)受限，履帶吊吊裝退行路線又無法形成有效的施工環(huán)路。

2.3 條件復(fù)雜安全要求高

基坑工程北側(cè)有蓮花路車站站臺(tái)和地面線，南側(cè)有地鐵電纜、市政天橋等，基坑邊線距蓮花路站臺(tái)僅 8.0 m 左右。本工程對(duì)象為東西狹長(zhǎng)形基坑，長(zhǎng)寬比約 7∶1，施工中對(duì)周邊道路、管線的保護(hù)，特別是與地鐵車站運(yùn)營(yíng)的配合更具技術(shù)難度。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

為了確保公共交通設(shè)施全過程不停運(yùn)、地鐵運(yùn)營(yíng)線路及站體安全和狹小場(chǎng)地低影響施工，本工程針對(duì)性地落實(shí)了多階段施工組織策劃、基坑工程工況數(shù)值模擬分析、鋼-鋼筋混凝土復(fù)雜結(jié)構(gòu)施工等多項(xiàng)施工技術(shù)，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況提出了側(cè)式站臺(tái)連通的實(shí)現(xiàn)技術(shù)路線。

3.1 施工組織策劃關(guān)鍵技術(shù)

3.1.1 三維策劃分析技術(shù)

本工程對(duì)既有車站進(jìn)行復(fù)合利用改造，為了全面適應(yīng)周邊復(fù)雜環(huán)境、有效落實(shí)施工組織策劃，采用無人機(jī)攝影全面采集周邊數(shù)據(jù)信息，建立三維點(diǎn)云模型，形成既有建筑和周邊環(huán)境總體信息模型，并利用三維點(diǎn)云模型和 SU 進(jìn)行施工階段三維策劃分析，見圖 1。

圖1 施工組織的三維推演策劃

3.1.2 施工組織與多階段交通翻交

為了地鐵站出入、南北廣場(chǎng)連通和地鐵-公交換乘人流有序，針對(duì)站房拆除、基坑工程、上部結(jié)構(gòu)三部分不同的施工階段，合理劃分施工區(qū)段、部署施工順序，確保了不停運(yùn)的實(shí)現(xiàn)。

(1) 站房拆除施工階段。站房拆除分為 3 個(gè)階段，通過增設(shè)鋼樓梯平臺(tái)確保南北 1 個(gè)通道和北站臺(tái) 2 個(gè)以上出入口的使用。

(2) 圍護(hù)及樁基施工階段。圍護(hù)與樁基分 4 個(gè)區(qū)段施工，與站房拆除銜接在封閉西側(cè)北 2 通道的情況下先開展 J-1 區(qū)南側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工，向西逐步推進(jìn)，并隨即設(shè)置跨基坑的臨時(shí)天橋與市政天橋連接?？缈优R時(shí)天橋隨西側(cè)北 2 通道開通使用，將車站出入人流和南廣場(chǎng)穿越人流均引導(dǎo)至滬閔路市政天橋，確保了整個(gè)基坑工程施工期間人流的疏導(dǎo)。見圖 2。

圖2 圍護(hù)與樁基施工區(qū)段劃分

(3) 基坑挖土施工階段?；拥?1 層挖土與支撐工程分為 10 個(gè)區(qū)段，第 2 層挖土按基坑設(shè)計(jì)重力壩分為 4 個(gè)區(qū)段，第 2 層挖土與地下結(jié)構(gòu)施工確保 W-1 區(qū)首先完成±0.000 結(jié)構(gòu)板以實(shí)現(xiàn)后期人流翻交。見圖 3。

圖3 基坑第 1 層挖土與支撐、第 2 層挖土的施工區(qū)段劃分

(4) 上部結(jié)構(gòu)施工階段。上部結(jié)構(gòu)施工分為 3 個(gè)區(qū)段進(jìn)行，以結(jié)構(gòu)分區(qū)為主要依據(jù)按結(jié)構(gòu)縫進(jìn)行劃分，以便于吊裝作業(yè)的順利實(shí)施。施工順序的確定：先施工 S-1 區(qū)建立地面內(nèi)部臨時(shí)通道、開放東側(cè)北 1 通道；然后關(guān)閉西側(cè)北 2 通道、拆除臨時(shí)天橋，施工 S-2 和 S-3 區(qū)，實(shí)現(xiàn)一次南北向人流通道的翻交。見圖 4。

圖4 上部結(jié)構(gòu)施工區(qū)段劃分圖

3.2 基坑工程施工關(guān)鍵技術(shù)

3.2.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化與深化

(1) 圍護(hù)結(jié)構(gòu) SMW 工法。原地鐵站房拆除后其原范圍留有條形基礎(chǔ)，需進(jìn)行開槽清障回填，然后施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)。為保證緊鄰站臺(tái)的安全，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)外 3 m 范圍用 300 厚 C 20 混凝土、雙層雙向鋼 φ 8 @ 250 加固地坪。

(2) 支撐棧橋與立柱樁。在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上結(jié)合施工需求對(duì)支撐棧橋進(jìn)行優(yōu)化，主要有 3 個(gè)方面：要求施工場(chǎng)內(nèi)交通的部署形成閉合雙向有效線路，支撐外側(cè)增加 500～1 100 mm 的懸挑板帶；根據(jù)人流、公交和翻交需要增加基坑西首 J-4 區(qū)局部的蓋板，確?；邮┕るA段公交站運(yùn)行；增設(shè)臨時(shí)跨坑天橋，充分利用支撐立柱樁與格構(gòu)柱，實(shí)現(xiàn)了“三樁合一”的效果，即樁基礎(chǔ)、立柱樁和天橋基礎(chǔ)。

3.2.2 基坑工程綜合安全分析與控制技術(shù)

表1 基坑施工階段工況與數(shù)值模擬要點(diǎn)

圖5 周圍土體豎向位移（最大沉降 21.4 mm）與車站不均勻沉降情況云圖（最大沉降 17.05 mm）

圖6 圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移云圖（北側(cè)15.5 mm、南側(cè)15.0 mm）與支撐軸力圖（最大軸力 1 032 kN）

根據(jù)數(shù)值分析結(jié)果確定總體挖土施工路線，W-1 區(qū)、W-3 區(qū)同時(shí)開挖，W-3 區(qū)從中間開始、向東西兩側(cè)退挖，W-1 從東往西開挖；待 W-1 區(qū)、W-3 區(qū)底板混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，開挖 W-2 區(qū)、W-4 區(qū)，W-2 區(qū)從西往東退挖，W-4 區(qū)從西往東退挖。嚴(yán)格控制開挖長(zhǎng)度，減少基坑長(zhǎng)邊效應(yīng)，并及時(shí)進(jìn)行墊層及底板施工，分段開挖按 1∶2 坡度二級(jí)放坡留土、并采取相應(yīng)的護(hù)坡措施，分層開挖厚度控制在 3.0 m。

另外，以數(shù)值分析結(jié)果對(duì)標(biāo)監(jiān)測(cè)布點(diǎn)位置，充分掌握每個(gè)測(cè)點(diǎn)、測(cè)線在相應(yīng)施工階段應(yīng)有性狀和最大值，動(dòng)態(tài)跟蹤并用以指導(dǎo)基坑挖土施工。另外，計(jì)算結(jié)果顯示，盡管南側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)為密插型鋼但理論變形值仍較大，為此第 2層挖土施工時(shí)對(duì)基坑南側(cè)采取局部留土制措施，確?；邮┕るA段地鐵車站和周邊環(huán)境的安全。該理論分析結(jié)果與實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也較為一致，如圖 7 所示。左圖從左向右依次為 C 21、C 19 和 C 17 的計(jì)算曲線（已反轉(zhuǎn)方向）。需要指出，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采自 W-1 和 W-3 施工期間（C 19 在 W-3 中），因此監(jiān)測(cè) D 19 沉降槽較為明顯，其余與計(jì)算分析結(jié)果略有不同。見圖 7。

圖7 計(jì)算地表沉降曲線與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比圖

3.3 結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)

3.3.1 地下結(jié)構(gòu)施工

(1) 地下室側(cè)墻緊貼圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)。控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)垂直度，在圍護(hù)結(jié)構(gòu) SMW 工法成樁時(shí)地鐵保護(hù)區(qū)范圍下沉速度宜控制在 0.5～0.8 m/min，提升速度宜控制在 1 m/min 內(nèi)，噴漿壓力 ≤0.8 MPa，控制好成樁垂直度。單邊無螺桿支模，采用單邊支模，模板加工為單側(cè)，中間無對(duì)拉螺桿支模。防水層先施工處理，先在圍護(hù)樁面層鋪設(shè)一層模板保護(hù)層，然后將反應(yīng)性自粘三元乙丙防水卷材鋪設(shè)至模板保護(hù)層上，再澆筑混凝土外墻。

(2) 復(fù)雜節(jié)點(diǎn)處。地下室結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)有多種復(fù)雜形式，對(duì)型鋼混凝土柱、矩形鋼管混凝土柱、型鋼混凝土梁結(jié)構(gòu)采取不同的處理技術(shù)。鋼柱-混凝土墻連接節(jié)點(diǎn)用鋼筋彎成 L 型與鋼管柱焊接連接，鋼柱-型鋼混凝土梁連接節(jié)點(diǎn)用鋼筋與鋼柱兩側(cè)鋼牛腿焊接連接，鋼柱-混凝土梁連接節(jié)點(diǎn)梁增設(shè) 1∶6 加腋外側(cè)鋼筋繞過鋼柱，中間鋼筋與鋼柱利用接駁器連接。

3.3.2 上部鋼結(jié)構(gòu)吊裝作業(yè)

(1) 吊裝作業(yè)總體設(shè)計(jì)?？紤]地鐵運(yùn)行安全的因素，上部結(jié)構(gòu)吊裝作業(yè)不設(shè)置塔吊，由于場(chǎng)地施工按“分段施工、流水作業(yè)”整體吊裝思路，采用 5 臺(tái) 100 t 履帶吊，上部結(jié)構(gòu) 3 個(gè)施工區(qū)段分別采取了不同的吊裝作業(yè)路線。

(2) 頂板加固。上部鋼結(jié)構(gòu)吊裝是在頂板上進(jìn)行施工的，為了確保吊車開行路線和結(jié)構(gòu)板的安全，要對(duì)洞口、錯(cuò)臺(tái)采取施工加固措施。洞口加固：Φ 200×10 鋼管、20 號(hào)工字鋼、10 號(hào)槽鋼、16 mm 鋼板、15 cm 厚路基箱做成臨時(shí)鋼平臺(tái)；錯(cuò)臺(tái)處理：Φ 200×10 鋼管、20 號(hào)工字鋼、16 mm 鋼板、Φ 12 mm 鋼筋做成可移動(dòng)坡道，坡度 ≤15° 確保吊車爬行穩(wěn)定。

(3) 特殊構(gòu)件吊裝。對(duì)上外斜柱、懸挑梁采用臨時(shí)支撐、拉索，保證吊裝臨時(shí)就位，拼接安裝形成永久結(jié)構(gòu)后再拆除臨時(shí)固定裝置，確保特殊構(gòu)件施工安全和定位準(zhǔn)確。見圖 8。

圖8 上端外斜鋼柱的吊裝施工

3.4 側(cè)式站臺(tái)連通施工關(guān)鍵技術(shù)

目前，對(duì)于側(cè)式站臺(tái)的連通設(shè)計(jì)尚未明確，按鋼結(jié)構(gòu)考慮，為保證地鐵 1 號(hào)線的正常運(yùn)行，待蓮花路商業(yè)廣場(chǎng)建成后再進(jìn)行南北站臺(tái)連通施工，按照總體技術(shù)路線可在新建廣場(chǎng)與站臺(tái)之間建立高于地鐵接觸網(wǎng)的施工鋼平臺(tái)，然后采用頂推法分階段就位或轉(zhuǎn)體法一次性就位完成站臺(tái)連接通道結(jié)構(gòu)，新建站臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)與站臺(tái)既有結(jié)構(gòu)之間通過后錨固錨板方式實(shí)現(xiàn)可靠連接[4]。

4 結(jié) 語

本文以蓮花路商業(yè)廣場(chǎng)項(xiàng)目為例，初步探討了 TOD 思路下既有地鐵車站復(fù)合利用改造施工的施工組織、基坑工程和結(jié)構(gòu)施工與連接等施工關(guān)鍵技術(shù)問題。

(1) 借助三維方式推演和策劃了施工組織部署，以設(shè)置臨時(shí)天橋的方式解決地鐵、公交的“不停運(yùn)”、要求人流交通有序的問題。

(2) 對(duì)于安全環(huán)境要求高的問題，采用數(shù)值分析評(píng)估了基坑工程施工階段工況，以理論結(jié)果結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)了基坑施工，確保了地鐵車站及其他周邊環(huán)境的安全。

(3) 在考慮到場(chǎng)地狹小、地鐵安全的雙重情況下，設(shè)計(jì)了履帶吊吊裝作業(yè)路線和特殊復(fù)雜構(gòu)件的吊裝作業(yè)工法，實(shí)現(xiàn)了異形鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件拼裝施工。

(4) 在確保地鐵安全運(yùn)行的要求下，初步提出了以橋梁頂推法解決的地面?zhèn)仁秸九_(tái)上部聯(lián)通技術(shù)路線。