冉家坝广场位于重庆渝北区龙溪街道冉家坝地块, 龙山景观大道北端, 新南路南侧。作为甲级写字楼3号塔楼位于地块中心位置, 为本区域内的标志性建筑, 5号、6号轨道线在其正下方由南至北穿过。3号塔楼采用钢筋混凝土框架-核心筒结构体系, 地上40层, 地下2层, 结构嵌固端为地下2层地面 (标高-9.30m) , 主体结构高193.0m (从嵌固端算起) , 标准层层高4.50m, 出屋面构架高13.50m, 总计算高度206.50m。

　　 结构设计使用年限为50年, 建筑结构安全等级为二级。建筑抗震设防类别在裙房屋顶及以下为乙类, 以上为丙类。重庆地区抗震设防烈度为6度 (乙类建筑按7度的要求加强其抗震措施) , 设计基本地震加速度为0.05g, 设计地震分组为第一组。场地类别为Ⅱ类, 特征周期为0.35s。基本风压为0.40k N/m² (50年重现期) , 承载力设计时按基本风压的1.1倍采用, 并考虑横风向风振的影响, 地面粗糙度为C类。地基基础设计等级为甲级。

　　 本工程地基持力层为中风化砂岩, 地质条件较好, 但由于轨道交通5号、6号线在其正下方通过, 因此基础设计较为复杂。为减少对轨道交通主体结构以及后期正常运行的影响, 本工程基础与轨道交通主体结构及基础脱开, 最小净距为170mm。

　　 根据轨道方的要求, 结合现状条件, 工程采用两阶4层现浇钢筋混凝土箱形基础作为上部结构的嵌固层, 基础剖面关系见图1, 同时采用桩筏和桩将筒体和相邻柱的内力传到轨道基础底标高以下。为确保楼板具有足够的平面内刚度, 以有效传递地震基底剪力, 上部结构嵌固端标高-9.30m处、嵌固端以下2层的第一台阶 (标高-18.40m) 处的板厚均为500mm, 标高-22.80m处的板厚为300mm, 标高-26.50m处的板厚为200mm, 楼板配筋均采用双层双向, 配筋率0.3%。采用剪切刚度计算的嵌固端楼层侧向刚度和相邻上部结构楼层侧向刚度的比值为2.44>2, 满足规范要求。清理基坑侧壁后, 在岩石基坑边坡和钢筋混凝土挡土墙间, 采用和挡土墙同强度等级的混凝土进行原槽浇筑, 使挡土墙和周围岩石紧密接触, 充分保证了结构嵌固端的嵌固有效性要求。

　　 为避免上部结构荷载对轨道交通主体结构的影响, 本工程采取了降低轨道交通结构基础持力层受力深度影响范围内的柱下挖孔桩及筒体桩筏基础下的挖孔桩的持力层埋深的处理措施。将轨道基础深度影响范围内的人工挖孔嵌岩桩的嵌固起始点均降至轨道交通结构基础及其抗滑键持力层标高以下2.0m, 对轨道交通结构基础持力层以上部分桩身采用隔离层, 使桩和岩石分离, 使桩不产生侧阻力。对桩身采取如下加强措施:纵筋除满足计算要求外, 最小配筋率按0.4%控制;桩侧采用了隔离剂处理位置及其下1.0m范围内, 将箍筋间距加密至100mm, 直径采用10mm, 并按四级抗震等级框架柱要求进行配置桩箍筋。

　　 满足上述要求的基础将上部结构的荷载直接传递于轨道基础下部的基岩中, 不会对轨道结构产生附加垂直应力。同时, 上部结构在地震作用下产生的基底剪力, 通过箱形基础外墙与岩石基坑间的原槽浇筑的混凝土, 传给了周围的基岩, 因而也不会对轨道结构产生附加水平剪力。综上所述, 本工程的基础设计不会对轨道交通主体结构造成不利影响。

　　 根据中铁第一勘察设计院集团有限公司提供的“冉家轨道交通区间结构计算荷载及基底力”可知, 本工程核心筒范围内轨道结构基底最大荷载为598k N。距离轨道边缘1.0m远时, 基底荷载衰减为401k N;距离轨道边缘2.0m远时, 基底荷载已衰减为234k N。根据岩石地基应力45°角的扩散效应, 距离轨道边缘大于2.0m后, 基底荷载已不再传至本工程基础。对距离轨道边缘2.0m范围内的基底荷载进行积分, 可得传递给3号塔楼基础的附加荷载为940k N/m。

　　 核心筒筏板基础下沿轨道方向桩距最大为3.2 m, 则单桩承受的最大附加荷载为940×3.2=3 008k N。上部结构传来的桩顶荷载为18 900k N, 加上附加荷载后, 承受的总荷载为21 908k N, 与单桩承载力特征值21 915k N相当。因此, 在附加荷载作用下, 核心筒下的桩的承载力仍满足要求。

　　 同理对周边柱下的挖孔桩进行分析, 以 (18) 轴上的ZJ06桩为例。上部结构传来的桩顶荷载为26 623k N, 附加荷载940×8.4=7 896k N, 则总荷载为34 519k N, 小于单桩承载力特征值99 278k N, 则柱下的桩承载力满足要求。

　　 根据以上计算分析可知, 在考虑了轨道交通主体结构产生的附加荷载后, 本工程基础仍能满足荷载叠加后的承载力要求。因此, 可以认为轨道交通主体结构对本工程基础影响较小, 基础安全性足够。

　　 轨道交通系统中, 随着列车的移动, 车轮与轨道接触会引起轨道周期性的振动, 车轮在轨道接缝处也会引起冲击振动。这些振动经轮轨、道床、隧道结构、周围的土层向四周传播, 激起附近建筑物产生二次振动。轨道振动主要以横波、纵波和表面波的形式传播, 其中表面波占主要地位, 对地面及建筑物的影响主要是竖直方向的振动。振动的传播与车辆条件、轨道线路状况、地基地质条件、建筑物距离、建筑物特性等因素有关, 因此, 轨道振动引起的动力响应及波的传播特性不尽相同, 振动及其传播规律较为复杂, 且具有地域性。本工程中, 轨道系统的振动, 通过基岩直接传给上部结构, 产生结构噪声。地铁列车运行振动在地面建筑内产生的结构噪声的频率一般为20~200Hz, 频率峰值为50~80Hz, 声级范围为35~45d B^[1]。

　　 振动在建筑物内逐层衰减, 随楼层的增加, 每层减少1~4d B。因此, 评价振动对本工程的影响时, 依据建筑功能的不同, 应考察距基底垂直距离最近的商铺和办公室楼面处的噪声水平, 分别记为预测点A (商铺) 和预测点B (办公室) 。距基底垂直距离最近的商铺为3号塔楼地下1层, 距基底垂直距离最近的办公室为3号塔楼地上3层, 二者距离基底的垂直距离分别为23.10m和40.30m。

　　 有关研究表明, 轨道列车以60km/h的速度在隧道内通过时, 在隧道壁面产生的结构辐射振动加速度级为 (67±2.5) d B^[2]。由此可求得在该工况下, 隧道壁面振级对应的振动速度为1.12×10^-4m/s。根据结构辐射噪声的预测公式 (式 (1) , (2) ) ^[3], 可计算出上部建筑内的线性声级, 从而得出相应预测点的A计权声级, 即等效声级。

　　 式中:L_pr为地铁隧道上部建筑内的声压级;L_ar为地铁列车通过时隧道上部建筑地板的振动加速度级;为倍频程中心频率。

　　 式中:L_a为地铁列车通过时隧道壁面产生的对应不同频带下的加速度级;C_g为大地传播振动时的振动衰减;C_gb为大地和建筑间振动传递的衰减;C_b为建筑内的振动衰减。

　　 结构振动峰值频率出现在40~100Hz之间, 分别计算出与其对应的等效声级, 见表1。由表1可见, 单列地铁通行产生振动时, 预测点A的最大等效声级为45.8d B, 预测点B的最大等效声级为40.9d B。考虑到四列地铁同时通过的概率极低, 现计算两列地铁同时通过时产生的噪声叠加。预测点的预测叠加等效声级计算公式^[4]如下:

　　 式中:L_eq为预测叠加等效声级;L_eqg为声源在预测点的等效声级贡献值;L_eqb为预测点的背景值。

　　 根据式 (3) 的计算, 两列地铁同时通过时, 预测点A的等效声级为48.8d B, 小于《民用建筑隔声设计规范》 (GB 50118—2010) (简称隔声规范) 中商店类的高要求标准50d B;预测点B的等效声级为43.9d B, 小于隔声规范中多人办公室类的低要求标准45d B。同时, 列车轮轨与道床之间设置有隔振垫, 最大可能地减小了对相邻建筑的影响。因此可以认为, 虽然轨道交通系统对本工程建筑使用功能有不良影响, 但均在隔声规范可接受范围以内, 结构舒适性足够。

　　 本工程基础设计成果通过了重庆市基础工程专项专家论证会的方案论证及相应的施工图审查, 并已施工完毕。目前, 轨道5号、6号线开通运营已接近5年时间, 由于基础设计较为合理, 本工程后续结构的施工对轨道运营未造成不利影响。

　　 地铁上盖建筑结构设计的基本点是要控制好轨道系统对上部建筑的影响。本工程采用刚度较大的箱形基础, 并采用将箱形基础与轨道结构分离的设计方式, 既保证了上部建筑的嵌固需要, 又最大程度地限制了轨道对上部建筑的影响。通过近5年的使用观察, 轨道系统及上部建筑 (已建部分) 的状态均良好, 结构噪声水平较小, 整体性能达到设计要求。