预留物业开发条件下地铁车站的结构设计

预留物业开发条件下地铁车站的结构设计

摘要：研究目的：通过对上海轨道交通9号线松江新城站结构设计和计算，总结出城

市轨道交通预留物业开发条件地下车站结构设计的几条经验，为今后类似工程的设计提高参

考。

研究方法：车站基坑围护桩根据各开挖工况按竖向弹性地基梁计算，并计入围护结构的先期

位移值以及支撑的变形，上部结构由车站地下一层结构和结构底板下桩基联合组成复合深基

础，车站结构分别按横向、纵向弹性地基上的框架进行计算。

研究结果：松江新城站基坑开挖过程中围护桩变形较小，各项监测数值均在允许范围内，车站

整体刚度较好，结构整体沉降量较小，没有出现不均匀沉降。

研究结论：地铁车站作为上部物业结构基础的一部分与柱基础共同承担上部荷载的设计方法

是可行的，对于地铁车站与桩基组成的复合基础，设计中还有许多问题值得探讨，这是今后

工作的研究方向。

关键词：预留物业开发；结构设计；结论

近些年来随着城市地铁工程的大量兴建，地铁车站的形式也多种多样。许多车站

由于位于地块内，为了合理高效地利用土地资源，通常需要考虑地块的规划，结合物业开发进

行结构设计。本文将详细介绍上海轨道交通9号线松江新城站的结构设计。

1工程概况

上海轨道交通9号线一期工程松江新城站位于规划的松江新城中部，沪杭高速公

路以北的嘉松南路东侧绿化带下，车站西侧为“行政中心”和“市民广场”，东侧绿地规划为

低密度住宅，北端有规划的公交枢纽，是9号线一期工程的起点站。

车站结构全长212.85m,净宽17.6匹车站为地下一层、地上一层结构，标准段主

体结构底板埋深约为9%站台为岛式，宽度10m,在车站站厅层上预留4层物业开发荷载条

件。

车站基坑深为9.P9.6m,基坑宽21.2~22n1。本站采用明挖法施工，周围建筑物、

管线稀少，采用双排中700SMW劲性水泥土搅拌桩作为围护结构，基坑保护等级定为二级，车站

概况见图lo

2工程地质与水文地质

2.1工程地质

场地所处的地貌单一，属滨海平原，地势平坦、广阔。工程区域内主要为现有道

路、绿化、民宅等，并分布有明浜。

经勘察，场地土层自上而下分述如下：

填土，主要为素填土，含植物根茎。本层普遍分布。层厚1.51.8%层底标高

2.3~1.8m。

灰黄~青灰色粘土，可塑~软塑，局部为粉质粘土，土质尚均匀，上部含少量铁镒质,

中下部渐变为青灰色粘土，中~高压缩性。本层沉积正常，分布较连续，层厚0.7~l.4m,层底标

高1.2飞.6mo

灰色粘土，软塑，含有机质，土质尚均匀，局部为淤泥质粘土，高压缩性。本层沉积

正常，分布较连续。层厚6.9~9.3%层底标高-5.正-8.7m。

灰色淤泥质粘土，流〜软塑，土质尚均匀，局部为粘土，含云母和薄层砂，属高压缩

性土层。本层沉积正常，分布较连续。层厚4.0~6.8m,层底标高-ll.2~T3.3ni。

灰色粘土，软塑，夹少量片层砂，局部为粉质粘土。含较多有机质、泥钙质结核及

腐植质，高压缩性、高灵敏性土。本层连续分布。层厚7.7~9.0匹层底标高-20.「-22.3联

灰绿色粉质粘土，可塑，含铁镒质氧化物，高压缩性。本层分布不连续。层厚

1.4~3.3m,层底标高-21.6~-23.9m。

灰绿色粘质粉土，密实，稍湿，局部夹砂质粉土。本层分布不连续。层厚

1.2~3.7m,层底标高-23.9~-26.0m。

暗绿色粉质粘土，硬塑，含铁镒质氧化物，土质硬，中压缩性。本层分布不连续。

层厚4.4m,层底标高-24.8m。仅见于S3Zk-l孔处。

草黄色粉砂，密实，稍湿，上部夹砂质粉土。本层分布连续。层厚6.016.0%层

底标高-31.2~-39.9mo

灰色粉砂，密实，稍湿，夹薄层粘土，局部为砂质粉土，分布连续。层厚6.0~8.8m,

层底标高-42.4~-47.4mo

灰色粉质粘土，软塑，夹少量薄层砂。高压缩性土，分布连续。层厚0.7〜4.3m,层

底标高-46.7~-49.Omo

灰色粘质粉土，密实，稍湿，夹薄层粘土，分布连续。层厚1.5~2.7叫层底标高-

49.2~-49.6mo

灰色粉质粘土，可塑，夹少量粉砂。局部粘、砂互层，中、高压缩性土。本层埋深

较大，未被揭穿。

综上所述，本工程场地范围内，上、中部地层土质较软，地层沉积尚属正常，连续

性较好；中部地层局部为非正常沉积土层；下部地层土质较好，地层沉积尚属正常，连续性较好

[1]0

2.2水文地质

本次勘察中测得各勘探点地下水位埋深为0.30~L05mo本工程场地浅部地下水

属潜水类型，受大气降水及地表径流补给，其水位动态为气象型。本工程场地中深部分布有承

压含水层：草黄色粉砂层与灰色粉砂层，水位动态较稳定。通过对本工程场地附近浅部地下水

和深部地下水的水质分析，其结果表明本工程地下水对混凝土无腐蚀性。

3围护结构选型与设计

3.1围护结构选型

车站基坑深为9.广9.61）1,基坑宽21.2~22唳本站采用明挖法施工，周围建筑物、

管线稀少，按照安全、可靠、适用、经济、技术先进的原贝L本基坑工程采用SMW劲性水泥

土搅拌桩作为围护结构[2]。

3.2围护结构设计

3.2.1围护桩入土深度及基坑稳定性检算

围护桩的入土深度主要通过整体稳定性、抗倾覆、抗隆起、抗渗等综合因素确

定。车站围护桩的入土比为1：1.05。

根据上海市标准《基坑工程设计规程》（DB08）—61—97）及《城市轨道交通设

计规范》（DGJ08—109—2004）的有关规定进行检算，车站基坑各项稳定性安全系数均满足要

求。

3.2.2支撑体系

基坑支撑体系采用钢管横撑+钢围楝的形式，同时为增强水泥土搅拌柩整体稳定

性，在桩顶部设置一道钢筋混凝土圈梁,截面为800mmX1200mm。基坑沿深度方向设三道横

撑，横撑平面间距一般为3.5%第一道撑撑在冠梁上，采用（（（（（（（（（（（（（（（钢管，第二、三道

撑撑在腰梁上，采用（（（（（（（（（（（（（（（钢管,腰梁采用双拼400mmX400mmH型钢。

3.2.3地基加固与坑内降水

车站底板下土层较差（C.①指标很低），经计算，车站基坑坑底抗隆起不满足要

许范围内.结构计算以8m柱距的弹性地基框架作为计算单元，上下结构共同进行分析。如何

考虑箱基与桩基的共同作用及各自承担的荷载怎样进行分配是计算中应该考虑的重要问题。

计算中考虑箱基与桩基共同分担荷载，以充分发挥地基承载能力。桩基的基床系数根据上海

软土层的多根钻孔灌注桩的p-s试验曲线，进行数理统计，取K=1.0X106kN/m3,底板下地基

土的基床系数K=5.0X103kN/m3。对于上部结构与下部结构的整体结构受力分析，应用中

国建筑科学研究院结构所的建筑结构PKPM系列软件----TAT程序和大型有限元分析

计算软件SAP84进行了计算分析。桩基承载力和地基承载力的计算采用上海市《地基基础设

计规范》中的相关公式进行计算分析。

将车站结构分别按横向、纵向弹性地基上的框架进行计算，合理地选择基床系数

k值，可得出底板的竖向位移，并可求出横向、纵向的差异沉降，计算结果均在1.5cm范围以

内。

4.5结构构造措施

由于车站上方沿纵向地面建筑高低参差不齐，底板反力不均匀，车站又能引起较

大的纵向不均匀沉降。为控制不均匀沉降，在设计中采取了如下的一些结构构造措施：(1)在

设计计算中严格控制绝对沉降值，只有绝对沉降值小，才能减少差异沉降；(2)适当增大基础底

板的厚度以抵御基础底板沿纵向反力的不均匀。

5结论