某地鐵上蓋項目設計施工中存在的問題與對策

0 引言

隨著地鐵線路的開通，城市需要為地鐵車輛的檢修配套許多車輛基地。在蓋下運用庫等已投入使用，需要在蓋上進行新方案的設計和施工，會出現(xiàn)區(qū)別于常規(guī)項目的問題和困難?；?，本文結合某實際工程，對一些共性問題進行探討。

1 項目介紹

該工程為福州地鐵2號線終點站蘇洋站車輛段和運營庫范圍，蓋下為已施工地鐵運用庫。為了上蓋物業(yè)開發(fā)。原規(guī)劃方案蓋上為一層車庫層和若干棟30層高層住宅、學校教學樓，上部采用剪力墻結構（多層采用框架結構），豎向構件在車庫層標高進行梁式轉換。車輛段和運用庫屋面（下文簡稱“蓋板面”）由結構縫分割成若干個獨立的結構單元，每個結構單元為一棟塔樓。本項目抗震設防烈度為6度，場地類別為Ⅲ類，基本風壓0.6kN/m，場地粗糙度為B類。蓋板面預留豎向墻柱插筋，插筋外設C10混凝土保護。原設計基礎采用800~1200mm直徑混凝土強度為C35的灌注樁。單樁承載力特征值為3300~9600kN。場地條件詳見圖1。

圖1 場地預留平面布置圖

原設計方案上部僅為初設階段，方案僅梁式轉換、位移比大于1.2，根據(jù)《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》（建質[2015]67號）規(guī)定項目未超限，前期并未進行超限設計預留條件。上蓋進行開發(fā)時，該工程蓋板面及其以下部分均已建成并投入地鐵運營使用。所有地鐵車輛檢修均停于該運用庫，因此，上蓋物業(yè)的開發(fā)施工不得對地鐵的正常運營產生影響，并且該工程也無條件進入運用庫對蓋板及其以下結構進行加固和維修。新的建筑戶型因市場變化產生較大的修改，修改后的平面與原蓋下墻柱完全錯位，必須設置轉換層來轉換上部豎向構件。根據(jù)上述的現(xiàn)狀條件，設計對原有的結構方案進行調整，主要有以下兩點的調整：

①原設計的局部梁式轉換無法滿足戶型調整后大量上下墻柱錯位問題，現(xiàn)改成厚板轉換，厚板厚度1.8~2.4m，增加戶型變化的靈活性（詳見圖2、圖3）。

圖2 原預留方案剖面圖

圖3 現(xiàn)調整方案剖面圖

②轉換層位置由車庫頂板往下移至蓋板面。減低轉換厚板的樓層位置，提高結構的經濟性（詳見圖4）。

圖4 砂墊層方案

高層區(qū)基于上述調整，根據(jù)《高層建筑混凝土結構設計規(guī)程》（JGJ 3—2010[S]）規(guī)定厚板轉換需要進行超限設計，轉換厚板、轉換梁、框支柱及框支剪力墻需滿足中震彈性、大震不屈服；轉換層以上底部加強區(qū)豎向構件中震抗剪彈性、抗彎不屈服，并滿足大震時的截面控制條件。

本次主要針對轉換厚板、上蓋打鑿、變形縫節(jié)點處理、荷載限制下的施工組織碰到的問題進行反思及總結。

2 項目難點分析以及處理

2.1 轉換厚板存在的問題以及處理措施

轉換厚板位于蓋板標高以上，原有預留荷載不足需要考慮脫縫、蓋板標高預留插筋不足需解決兩者有效連接、轉換厚板又屬于外露大體積混凝土施工，使得轉換厚板成為本項目一大難點。結合項目設計、施工過程中碰到的問題展開討論并進行分析總結。

①設計方案轉換厚板由車庫頂調整為運營庫蓋板標高，厚板貼著蓋板設置會對蓋下造成影響，原有蓋板位置梁板無法承擔轉換厚板傳來的荷載，容易引起蓋下大面積開裂。因此需要考慮采用厚板和蓋板脫縫的施工方案，減少厚板荷載對蓋板層梁板的影響。

一開始有考慮采用120mm厚砂墊層進行隔離方案，澆筑完成后砂層的掏空以及木模板的回收難度很大，存在后期轉換厚板與蓋板層無法脫開的風險。項目進行中經過反復的論證調整為150mm厚聚苯板，通過計算后期筏板變形對蓋板層梁板影響可控。這樣既可以節(jié)約成本、方便施工、也降低了存在的風險。

②原蓋板區(qū)域預留荷載：恒載8kN/m；活載20kN/m。轉換厚板1800~2400mm，根據(jù)《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009-2012）規(guī)定進行計算在施工過程中混凝土強度還未達到要求時，原有蓋板處梁板無法承擔此部分自重荷載。故厚板分兩次澆筑，保證第一次澆筑厚度范圍施工階段荷載不大于原有蓋板預留荷載，待第一次澆筑的混凝土強度達到80%以上強度后方可澆筑第二次混凝土。整體成型后轉換厚板撓度對蓋下梁板產生的應力可控?？紤]厚板的整體性，兩層厚板中間設置抗剪鍵以及拉結筋，拉結筋的直徑適當加大，間距加密。

③蓋板位置預留插筋較少，無法滿足轉換厚板與框支柱的有效連接，設計中考慮大量插筋保證兩者的連接，但實際施工過程發(fā)現(xiàn)蓋板層鋼筋密集，植入難度非常大。后參建各單位聯(lián)合走場，專項討論，敲打過程保證預留鋼筋不被破壞，植筋位置由兩側調整為居中或者結合現(xiàn)場蓋下鋼筋情況繼進行處理，增加回字形剪力墻內部的填芯混凝土及鋼筋，保證整體鋼筋數(shù)量不變。

④厚板混凝土屬于大體積混凝土，且又是轉換結構，厚板的溫度控制、裂縫控制等要求嚴于常規(guī)大體積混凝土。

項目設計過程拉通各條線進行討論，針對其他項目進行調研，調整鋼纖維方案：以往鋼纖維主要使用在地坪，大多采用自卸方式，泵送混凝土案例較少，泵送鋼纖維容易堵管、結團，厚板鋼筋本身很密集，鋼纖維混凝土倒入后，很容易造成中間不密實，出現(xiàn)空洞，嚴重影響澆筑質量，調研了解后針對厚板大體積混凝土方案及分層澆筑方案進行專家論證會，采用分層澆筑、預埋冷凝管、溫度監(jiān)測等措施，嚴格控制混凝土的內部溫度。

2.2 地鐵上蓋打鑿情況及處理難點

預留柱墻外包混凝土的敲除、疊合梁鋼筋保護層敲除、以及變形縫位置的敲除保護均是需要特別注意的問題。

①地鐵蓋板層預留墻柱高度約2m，其中下部0.8m高度混凝土強度為C50，上部1.2m高度為C30強度混凝土（原設計為C15素混凝土），且下部0.8m范圍內柱墻配設加密箍筋，打鑿過程中易使柱墻主筋彎曲變形。預留墻柱混凝土強度等級較高，需要進行混凝土敲除，鋼筋保留利用。施工打爆過程中產生的振動，易導致蓋下運營車庫受到影響。基于以上，合理的敲打方案變顯得尤為關鍵。

項目開始考慮施工進度，柱頭全部采用60輪式小炮頭機打鑿。打鑿進度較快，但混凝土打鑿后，鋼筋損壞、缺失、彎曲嚴重，影響后期蓋上結構連接。使用機械進行調直，但調直速度較慢，且調直效果較差。

針對小炮頭機打鑿存在的問題，及時調整打鑿方案，采用人工的打鑿方式對蓋上預留墻柱進行打鑿，空壓機避開預留柱筋從柱子四周向內打鑿，將墻柱上部面層混凝土與預留鋼筋分離即可，再打鑿柱腳混凝土使墻柱混凝土與原結構斷開，采用切割的方式切除錨固筋/箍筋，最后使用繩索套住墻柱混凝土起吊，運出場外破碎，該做法有效減小對蓋下地鐵運營庫的影響，且柱筋受損較小，但人工打鑿效率過低，兩個工人每天僅能打鑿約1根700mm×700mm左右的矩形柱。

②項目敲打過程突發(fā)狀況比較多，洋房區(qū)域采用疊合梁，需要有大量鋼筋植入蓋下梁柱內，施工過程發(fā)現(xiàn)蓋下梁鋼筋非常密集，植筋難度很大；同時，面層混凝土強度等級C40，敲打效率很低，后調整轉換梁連接方案為兩側與原有結構鋼筋焊接，中間采用植筋（或者焊接）方案，降低施工難度。

③地鐵原有蓋板與外圍道路完全脫開，地鐵車輛段上蓋平臺由于地鐵車輛段和蓋上建筑開發(fā)時序的不同，存在兩種不同的雨水排水系統(tǒng)。后期上蓋建筑開發(fā)后，上蓋平臺作為物業(yè)小區(qū)的地面，需設置服務于上蓋建筑的室外雨水排水管網(wǎng)，上蓋物業(yè)未開發(fā)時，上蓋平臺作為地鐵車輛段的屋面，需設置臨時屋面雨水排水系統(tǒng)，上蓋建筑施工期間需維護利用好臨時上蓋屋面雨水排水系統(tǒng)。上蓋平臺排水管已由原下部總包施工完成，該排水系統(tǒng)的保護是上蓋物業(yè)施工過程中需要特別注意的。施工過程在原保護蓋上增加一道5mm×5mm密目鐵絲網(wǎng)以防止敲打的混凝土碎渣進入管道；將裝滿碎石塊編織袋放置與管道口上方，防止打爆混凝土直接掉至落水口并對其造成破壞、并起到過濾作用；施工前，標識出排水管位置，在離排水管四周5m范圍內禁止用機械打爆作業(yè)，使用用人工清理；施工前，對管理人員及作業(yè)人員進行原屋面拆除交底，在管理人員的指揮下下才能對排水管周邊的混凝土進行施工作業(yè)。

2.3 變形縫節(jié)點處理反思

車輛段和運用庫屋面由永久結構縫分割成若干個獨立的結構單元，結構縫兩側主體結構分為先后施工，先施工的結構縫，由于中埋式止水帶阻斷，外側模板需要分成兩段加固，下半段側模板可與梁側模拉結加固，上半段側模板無處對拉加固，強行施工完成后，結構縫成型質量效果極差，同時外貼式止水帶位置由于上部砼厚度不足，板面易產生裂縫，后期滲漏風險較大；而且后施工的結構縫，下半段側模板施工時可操作空間僅120mm左右寬，工人難以操作，無法施工。

針對施工問題，及時調整，采用“上反式”伸縮縫做法的基礎上，借鑒以往項目的施工經驗，在反坎兩側增加止水鋼板，加強防滲漏效果，調整后的做法優(yōu)點：操作空間大，可分段施工，成型質量及防滲漏效果好，減小受到地鐵投訴的風險。

施工過程充分考慮提前敲打蓋板標高結構縫的施工風險，減少行車跨越結構縫，盡量待車庫層施工完成后再進行結構縫處理。如果沒有辦法避免時，注意敲打過程混凝土碎塊的清除，及時采取措施：采用泡沫板嵌縫，上口采用1厚鍍鋅鐵板伸縮縫蓋板，油膏嵌縫，面層澆筑100厚混凝土保護層，再采用18厚的鋼板鋪路。保證行車施工過程不會出現(xiàn)雨水往運營庫下灌風險。

2.4 合理地利用現(xiàn)有荷載條件進行施工組織

場地較為狹小，蓋下一圈消防車道相當于讓整個蓋板形成一個孤島，合理地規(guī)劃紅線內場地，結合場地現(xiàn)有荷載預留條件進行施工組織顯得尤為關鍵。項目前期需要提前了解蓋上荷載的預留情況，“蓋板面”原預留有施工車輛行經荷載20kN/m，塔吊荷載60kN/m，結合此部分荷載范圍進行地庫層施工堆載、走車、施工塔吊布置等，確保每棟樓附近有施工道路，確保項目材料轉運效率。項目管控中需要在出入口位置設置地磅，做好限載的要求，保證原有蓋板的安全性。施工過程中也要對地鐵運行庫及沿線實時進行監(jiān)測，確保在安全的前提下合理的利用場地條件。

施工車庫層時，蓋板位置車道局部已經被模板支撐占用，由于從蓋板標高轉頂板初期，頂板混凝土未達到強度，無法上車，且本項目周邊無施工便道環(huán)路供材料加工、堆放，因此將項目高層區(qū)中間由北向南的原蓋上預留施工通道（寬度約11.5m）位置作為臨時材料堆放加工場，保證塔吊位置均能覆蓋到位。待地下室強度滿足要求后，施工走車以及堆場可慢慢轉移至車庫層頂板。

3 結論

隨著城市的發(fā)展，地鐵線路越來越完善，以后涉地鐵項目也會越來越多?？紤]地鐵和上蓋物業(yè)的施工先后順序，以及地鐵對位移、震動的敏感性。此類上蓋物業(yè)開發(fā)自帶其特殊性和困難點。

①設計施工應提前對原有條件進行了解，避免因了解不充分，安排不合理導致后期項目運轉過程出現(xiàn)卡殼和安全風險。如上案例，因蓋上預留荷載限制，施工行車以及塔吊位置均受限，工程策劃應提前考慮此部分影響；設計消防水池、化糞池位置、堆坡等均需要提前介入考慮。施工組織也合理利用原有條件，施工通道盡可能設置于永久消防車道處。

②設計施工應更加緊密的聯(lián)系溝通，轉換厚板、結構縫處理等均需要綜合施工可行性、蓋下實際情況進行不斷調整、研究、比選，各維度進行評判。如上案例，轉換厚板與蓋板的脫縫經歷過聚苯板被否定，水膜和砂層的可行性分析，鋼梁吊鋼板的成本分析，到最后邀請國內專家大師進行把關最終確定采用聚苯板方案。地鐵車輛段與上部住宅開發(fā)同步進行，避免后期無效敲打亦是此類地塊開發(fā)應思考的方向。

③合理的應急機制在此類項目顯得尤為關鍵，區(qū)別于常規(guī)項目，原總包施工偏差，施工質量不可靠，預留條件變化等等均需要有快速準確的反饋通道。如上案例，在敲打完成后發(fā)現(xiàn)其中有一棟樓預留條件整體相對原設計圖紙偏差2米多，個別柱子還出現(xiàn)板上預留插筋情況。發(fā)現(xiàn)問題后總包進行多次復測、邀請第三方測量單位進行蓋下掃描、積極溝通地鐵地保辦及地鐵設計單位進行復核處理，討論處理方案后及時進行總平變更。

④合理的穿插以及不斷調整的節(jié)點排布是保證按時完成首開的重要手段。設計階段方案需要滿足蓋下結構復核、地保評估、超限專家會、相對常規(guī)項目的方案報地鐵審批；施工階段需要大體積混凝土澆筑專家會、施工方案地保評估等；現(xiàn)場敲打出現(xiàn)狀況也需要及時對時間可行調整。及時調整時間安排，不斷需要各條線進行補位、提速保證項目順利進行。

⑤地鐵上蓋項目應思考利用不同的材料、工藝和方案達成項目的需求。比如可以考慮采用鋼結構減輕結構荷載避免大范圍轉換梁的加固；亦可思考利用減隔振措施減輕對下部結構的影響。采用“卸載”的方式提高整個結構的安全性。