将既有地下空间改造成为地铁车站的施工方法

摘要

一种将既有地下三层停车库改造成为二层地铁车站的施工方法，所述既有地下停车库包括顶板层、地下一层楼板、地下二层楼板、底板、立柱以及外墙；包括以下步骤：1)在既有地下三层停车库中设定改造区域；2)保留所述顶板层作为车站顶板层，保留所述地下一层楼板作为车站中板，保留所述底板作为车站底板；3)将所述地下二层楼板凿除层，并结合加固所述立柱。采用本发明的方法在不必进行管线搬迁和交通组织的前提下，“因地适宜、局部施工”，以较小的投资就可利用现有的地下三层车库建成地下二层地铁车站。

说明书

技术领域

本发明涉及城市地下施工方法，具体地，涉及利用地下停车库空间改造成为地铁车站的施工方法。

背景技术

地铁在城市发展中正扮演着越来越重要的角色。随着建设的不断深入，地铁车站的种种施工困难也日益凸现。根据《城市轨道交通设计规范》(DGJ08-109-2004)，地铁车站在土建方面一般的标准要求有三个方面：1)站厅层高不低于4250mm，站台层高不低于5770mm；2)岛式车站的宽度为16～22米、侧式车站的宽度为13.8～17.8米；3)柱网间距为8～11米。目前一般采用明挖施工，但在城市中心区域进行车站的明挖施工一般都会涉及到管线搬迁和交通组织问题，这不仅大大提高了车站本身的投资，也对周边商业造成巨大的影响。对此，国外曾尝试利用三圆盾构和矿山法进行地下车站的施工，但这些方法不仅造价昂贵，其本质上是否对软土地质(比如上海的土质)适用也尚需作进一步的研究。

而目前城市中心区域都会存在既有的地下空间，比如地下停车库。对于一般的三层地下室，比如三层地下停车库，其地下一层的层高一般在4.2米以上；其顶板和底板厚度也较大、有较高的强度；其柱网间距也较大，能适应车辆行驶。

因此，可能利用具有上述特点的既有地下空间，比如地下停车库，其地下一层的层高能够满足地铁车站在土建方面的第1个要求；同时，其顶板和底板一般无需采取任何措施即可作为车站的顶板和底板使用；再有，对其柱网经适当改造即可满足地铁车站的限界要求。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺陷以及对既有地下空间利用的可能，本发明的目的在于提供一种将满足一定条件的既有地下空间改造成为地铁车站的施工方法，特别是提供一种将既有地下停车库改造成为地铁车站的施工方法，在不必进行管线搬迁和交通组织的前提下，“因地适宜、局部施工”，以较小的投资就可解决整个车站的建设问题。

具体地，本发明提供的一种将既有地下三层停车库改造成为二层地铁车站的施工方法，所述既有地下停车库包括顶板层、地下一层楼板、地下二层楼板、底板、立柱以及外墙；包括以下步骤：

1)在既有地下三层停车库中设定改造区域；

2)保留所述顶板层作为车站顶板层，保留所述地下一层楼板作为车站中板，保留所述底板作为车站底板；

3)将所述地下二层楼板作为被凿除层，对所述楼板按等比例间隔划定多个矩形开挖区，并将所述矩形开挖区沿纵向跨度分为第一批开挖段和第二批开挖段，将所述各第一批和第二批矩形开挖区等比例划分成三段，即两端的支座部分段和中间的跨中段；

4)加固所述立柱；

5)将所述第一批开挖段凿除，其中首先将跨中段凿除，再将两端的支座部分段凿除；

6)按上述5)的方法将所述第二批开挖段凿除；

7)重复上述步骤5)和6)，甚至整个地下二层楼板被凿除。

较佳地，在步骤4)中，在所述立柱四个棱上包覆角钢，并通过辍板相连。

较佳地，还包括对作为车站中板使用的地下一层楼板进行结构进行复核，并在其上表面浇筑混凝土叠合层或在下表面贴置碳纤维予以加固。

较佳地，还包括当盾构到达所述地下车库外墙时，在所述外墙上相对应处凿出洞，以实现地铁区间隧道与车站的连接。

较佳地，将所述盾构外壳置于所述外墙内，同时在所述外墙洞上设置环形钢筋混凝土洞门圈。

附图说明

图1是既有地下空间的断面示意图，其中该地下空间可以是三层的地下停车库；

图2是立柱加固侧视图；

图3是图2所示立柱加固后的A-A向截面图；

图4是图1所示被凿除层的平面图，并示出了凿除步骤一；

图5是图4所示被凿除层的平面图，并示出了凿除步骤二；

图6是图4所示被凿除层的平面图，并示出了凿除步骤三；

图7是既有地下三层停车库改造成二层结构后的断面示意图；

图8是图7所示改造结构中原地下车库下一层楼板叠合层加固结构的示意图；

图9是图7所示改造结构中原地下车库下一层楼板碳纤维加固结构的示意图；

图10是改造结构中侧墙与盾构连接示意图；

图11是改造成的二层地铁车站示意图，该车站是岛式车站；以及

图12是改造成的二层地铁车站示意图，该车站是侧式车站。

具体实施方式

以下结合附图具体描述本发明的施工方法，参见图1，该图是既有地下空间的断面示意图，其中该地下空间可以是三层的地下停车库，如上海徐家汇地区港汇广场地下停车库。该地下停车库现有的结构和尺寸是：地下一层层高在4.2米以上，可满足地铁车站站厅层的需要；顶板和底板厚度较大，无需采取其它措施即可作为车站的顶板和底板使用；柱网间距较大，经适当替换即可满足地铁车站的限界要求。因此，港汇广场地下停车库适合改造成二层地铁车站，如图7所示。

再如图1所示，现有地下停车库包括顶板层1、地下一层楼板2、地下二层楼板3、底板4以及立柱5。在改造过程中，由于不改变原结构布置体系，荷载亦无变化，所以保留原顶板层1作为车站顶板层。地下一层楼板2可作为车站中板，但由于地铁车站的设计荷载大于一般民用建筑，在改造完成之后，经对原结构进行复核，可在该层楼板2上表面浇筑混凝土叠合层21或在梁板下表面贴置碳纤维21’以对该楼板进行加固，这两种加固结构如图8和图9所示。

由于一般地铁车站的站台层层高将近6米，因此可采取凿除原地下二层楼板3，该楼板即为下文所称的被凿除层，以将原三层结构改造成二层结构以使改造后层高可符合站台层高的要求。为避免凿除过程中产生的附加内力和变形，应按照“对称、分段、平衡”的原则有序进行施工。以下结合附图，详细描述本发明的凿除步骤。

参见图4，图中所示是被凿除层3的平面图。首先，对该楼板按等比例间隔划定多个矩形开挖区；再如图5所示，将这些矩形开挖区沿纵向跨度分为第一批开挖段31和第二批开挖段32，在图中，第一批开挖段31如阴影所示，第二批开挖段32如空白所示，同时，每一开挖段31、32又在横向跨度上等比例划分成三部分，即两端的支座部分段31a、31a’、32a、32a’和中间的跨中段31b、32b。在凿除时，首先凿除第一批开挖段31，即阴影所示部分，其中，在凿除每一段时先将跨中段31b凿除，再将两端的支座部分段31a、31a’凿除。如图6所示，当第一批开挖段31已被全部凿除(图中空白所示部分)，再将第二批开挖段32(阴影所示部分)全部凿除。同样地，在凿除每一段时先将跨中段32b凿除，再将两端的支座部分段32a、32a’凿除。经过如上所述的凿除步骤之后，即将原地下三层的车库结构改造成二层结构。

由于凿除了原地下二层楼板3之后，使原立柱计算长度大大增加，承载能力也随之降低，因此需在凿除地下二层楼板之前对立柱5予以加固。较佳地，如图2和3所示，为防止加固后立柱断面过大，本发明采用钢结构体外加固法，即在现有立柱5四个棱上包覆角钢6，并通过辍板7相连。

在本发明的施工方法中，由于原地下车库的底板4采用常桩基承台，厚度较大，比之一般的地下二层车站底板有更高的刚度和耐久性，故予以保留以作为车站底板。

经过本发明的上述施工步骤后，原地下三层停车库可改造成如图7所示的二层地铁车站，该车站是如图11所示的岛式车站。当然，也可以是如图12所示的侧式车站。

较佳的，在此改造后的车站中不再专设端头井，而是车站端部作为盾构接受井。如图10所示，当盾构到达原地下室外墙7时，在外墙7上相对应处凿出洞71，以实现地铁区间隧道与车站的连接。考虑到减小对既有地下室影响和实际施工的需要，在完成区间隧道与车站的连接后将盾壳8废弃于外墙内不再取出，同时在外墙洞上设置环形钢筋混凝土洞门圈9，而方便地形成一区间隧道与车站结合门。

从上文所做的描述中可知，采用本发明的方法在不必进行管线搬迁和交通组织的前提下，“因地适宜、局部施工”，以较小的投资就可利用现有的地下三层车库建成地下二层地铁车站。