地铁车站与上盖物业开发不均匀沉降分析与解决措施

郭少贤 王同华

(北京城建设计发展集团股份有限公司，北京 100037)

地铁车站与上盖物业开发不均匀沉降分析与解决措施

郭少贤 王同华

(北京城建设计发展集团股份有限公司，北京 100037)

介绍了筏板基础与单桩基础沉降计算方法，结合杭州地铁某车站附属结构与上部物业开发合建工程，探讨了地铁车站与开发地块建筑共建的差异沉降控制技术，以确保地铁运营阶段不出现因沉降差过大而导致房屋开裂现象的发生。

地铁，物业开发，差异沉降

0 引言

城市轨道交通工程作为大中城市重要的基础设施，不仅改善城市交通拥堵问题，提高城市运作效率，还能有效利用地下空间，一定程度上引导土地合理开发利用，带动城市发展。目前国内已有36个城市向国家主管部门上报了城市轨道建设发展规划，至2015年前后建设96条线，建设线路总长超过2 500 km，总投资超过1万亿元。

地铁的建设极大地带动周边地块的开发，杭州作为历史文化名城，主城区道路由于历史、建制、规划等综合原因，红线宽度都较小，也未考虑建筑物退让红线距离。目前杭州在建的2号线、4号线、5号线站点中很多地铁车站主体基坑距离道路两侧建筑不足10 m，部分站点附属结构完全侵入道路两侧建筑，为保证地铁建设如期实施，在不牺牲地块单位利益的前提下，不得已采用了拆除原有建筑后与风亭、出入口合建的方案。但合建的方案存在拆复建建筑与地铁结构体量、荷载、基础型式不一样，导致两者差异沉降过大，因此有必要在设计时就采取措施将差异沉降控制在规范允许值范围内，避免地铁运营阶段出现沉降差过大导致房屋开裂等被动局面。

1 工程概况及地质条件

杭州地铁2号线某拆复建工程因车站出入口、风亭侵入既有2层沿街商铺，车站附属结构施工前考虑对原有建筑进行拆除，待附属结构施工完成后原址复建。风亭、出入口基坑深度约8.9 m，顶板覆土约2.8 m厚，围护结构采用600 mm厚地下连续墙，插入比约1.7，基坑坐落在④-2淤泥质粉质粘土夹粉土层中，坑底采用φ850 mm@600 mm高压旋喷满堂处理。复建建筑为3层办公楼，结构长104.4 m，宽7.72 m，高11 m，总建筑面积2 275 m2，沿纵向设置一道温度伸缩缝，缝宽100 mm，采用钢筋混凝土框架结构。除部分柱子落在车站出入口、风亭外，其余柱子均采用单桩基础。

因项目所处地层以④-1，④-2，④-3，⑥-1，⑥-2，⑥-3等深厚淤泥质粘土为主，这些土层具有高含水量、高压缩性、高灵敏度、低透水性、低抗剪强度等特点，为解决房屋与风亭、出入口的差异沉降，车站主体与附属之间设变形缝脱开，除与风亭、出入口合建的柱子外，其余柱子采用单桩基础，桩长约35 m，进入⑩-2含砂粉质粘土层。1层楼面设置180 mm厚楼板，同时适当加大各层梁、板尺寸以增加房屋抗变形能力。

地铁车站示意图见图1。

2 差异沉降计算

2.1 风亭沉降计算

取较为规整的风亭为例进行计算，风亭基坑深度按8.9 m计，水位埋深为1.2 m～3.80 m，水位按地面以下2.5 m考虑(平均值)。因此，回筑后近期工况，水位按坑底8.9 m，长期工况按地面以下2.5 m计。

1)基底压力计算。

覆土+结构自重+活载：P覆土+P结构自重+P活载=(315.2×2.5×18.5+315.2×0.3×8.5+23 220.2)/411.38+24=117.84 kN/m2；

置换的土层总重:8.9×18.5=164.65 kN/m2>117.84 kN/m2；

置换的结构自重小于土自重，需考虑回弹再压缩的沉降量。

2)回弹变形量计算。

回弹变形根据GB 50007—2011建筑地基基础设计规范5.3.10条公式计算。

其中，pc=2.5×18.5+6.4×8.5=100.65 kN/m2；基底附加压力p0=53.84 kPa。

基础宽按11.73 m，长按33.5 m计。风亭底板下土层参数见表1。

表1 风亭底板下土层参数表

计算结果见表2。

表2 土层的附加应力pz及土自重应力pcz的计算表

所以，回弹变形量为169.32 mm。

3)回弹再压缩变形量计算。

GB 50007—2011建筑地基基础设计规范公式5.3.11中有部分参数无法获得，故仅能根据基底平均压力同土自重应力的比值进行简算。

基底平均附加压力为53.84 kN/m2,53.84/100.65×169.32=90.58 mm。

因此，回弹再压缩变形量为90.58 mm。累计回弹量为169.32-90.58=78.74 mm，因风亭四周在顶板位置设有与地墙连接的抗浮压顶梁，故实际回弹量微乎其微。

4)风亭底板地基处理后沉降计算。

1号风亭坑底已满堂加固3 m，考虑加固体下方存在深厚下卧层，为减小远期风亭沉降，风亭底板下采用φ850 mm@1 800 mm高压旋喷处理，旋喷桩桩长18 m，桩身穿越④-2，④-3，⑥-1，⑥-2，⑥-3层土进入⑦-1粘土层不小于2.5 m,28 d桩身混凝土抗压强度要求fcu≥1.00 MPa，处理后桩间土承载力特征值按fsk=100 kPa取值。查JGJ 79—2012建筑地基处理技术规范得出桩间土承载力发挥系数为0.40，单桩承载力发挥系数为0.90，桩端端阻力发挥系数为1.00，桩身强度折减系数为0.33。

a.复合地基承载力计算。

由JGJ 79—2012建筑地基处理技术规范式7.1.5-3，知单桩竖向承载力特征值为：

Ra=up∑qsilpi+αpqpAp=2.670 4×(14×2.45+14×4.50+16×2+18×4.4+14×2.1+56×2.55)+1×0.567 5×220=1 141.44kN，按Ra=1 140 kN取值。

荷载效应标准组合时基底平均荷载pk=53.84kPa，pk

b.复合地基变形计算。

荷载效应准永久组合时基础底面平均压力为：

pk=53.84kPa。

按GB50007—2011建筑地基基础设计规范表5.3.7，由b=11.70，得Δz=1.00。

沉降计算深度按“地基规范”式5.3.7由程序自动确定，zn=20m。

复合土层的分层与天然地基相同，各复合土层的压缩模量等于该层天然地基压缩模量的ζ倍：

Espi=ζEsi。

根据GB50007—2011建筑地基基础设计规范表K.0.1-2可得到平均附加应力系数。

计算的分层沉降值见表3。

表3 分层总和法沉降计算表

表3中l1=L/2=16.75m,b1=B/2=5.85m，z=22.00m范围内的计算沉降量∑Δs=53.97mm，z=21.00m～22.00m(Δz=1.00m)，土层计算沉降量Δsn′=1.18mm≤0.025∑Δsi′=0.025×53.97=1.35mm，满足要求。

查《建筑地基处理技术规范》表7.1.8得Ψs=0.474。

最终的沉降量S1=Ψss′=Ψs∑Δsn′=0.474×53.97=25.60mm。

2.2 拆复建工程桩基沉降计算

Nk=(Fk+Gk)/n=(1 308+1.6×1.6×1.5×20)/1=1 384.8kN﹤Ra=1 788.2kN，满足要求。

表4 单桩沉降计算

2.3 1号风亭与拆复建桩基差异沉降计算

根据上述计算结果，1号风亭结构自重小于开挖出的土体自重，近期风亭结构以回弹变形为主，风亭四周在顶板位置设有与地墙连接的抗浮压顶梁，且拆复建工程在风亭竣工后实施，风亭竣工后基坑土体已完成绝大部分土体回弹变形，可以认为近期风亭向上的位移为0。故只考虑最不利的远期风亭自身的沉降。远期风亭沉降值S1=25.60mm，②轴交轴处单桩基础沉降S2=20.868mm，该柱与风亭混凝土墙间的计算跨度为3.87m，倾斜率为(25.60-20.868)/3 870=0.12%<0.3%，满足GB50007—2011建筑地基基础设计规范表5.3.4框架结构对高压缩性土0.3%的要求。

3 结语

通过上述对杭州某地铁车站附属结构与上部物业开发合建工程计算分析可以看出:针对地上物业开发与地铁车站或附属结构同期合建的特点,从理论角度采用合理的计算方法对不同基础型式结构差异沉降进行计算分析;并根据计算结果,在设计上进行适当调整,可将上部物业开发工程与地铁车站合建工程因基础型式不同产生的差异沉降控制在规范允许的范围内,以确保地铁运营阶段不出现因沉降差过大导致房屋开裂等被动局面。本文所提及的工程因存在不同基础型式，分别对两种基础进行了沉降分析计算，对风亭底板大筏板基础因所处深厚软土层采用了旋喷桩穿越软弱土层的地基处理法减小基础远期沉降，对风亭之外的单桩基础采取控制桩长，将桩基持力层从-2含砾中细砂调整至⑩-2含砂粉质粘土从而适当增加桩基沉降，使之与风亭之间的差异沉降控制在最小值，且大大降低工程整体造价。

[1]GB50007—2011，建筑地基基础设计规范[S].

[2]JGJ79—2012，建筑地基处理技术规范[S].

Abstract: The paper introduces the settlement calculation methods for the raft foundation and single piles, explores the differential settlement controlling technique of metro stations and development buildings by combining with the auxiliary structures and upper property development projects at some station of Hangzhou Metro Station, so as to ensure no settlement caused by the oversized differential settlement which will lead to cracks on houses in the subway operation stage.

Key words: subway, property development, differential settlement

On differential settlement control of metro station with the property development

Guo Shaoxian Wang Tonghua

(BeijingUrbanConstructionDesign&DevelopmentGroupCo.,Limited,Beijing100037,China)

2016-03-16

郭少贤(1984- )，男，硕士，工程师； 王同华(1983- )，女，硕士，工程师

1009-6825(2016)15-0074-03

TU921

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