優(yōu)秀歷史保護(hù)建筑下的地下結(jié)構(gòu)蓋挖逆作施工技術(shù)*

上海建工一建集團(tuán)有限公司 上海 200120

1 工程概況

上海市靜安區(qū)40#、46#大中里地塊綜合發(fā)展項(xiàng)目（圖1）東到青海路，南到威海路，西到石門一路，北到南京西路，原吳江路貫穿其中。吳江路以南為40#地塊，吳江路以北為46#地塊。地塊內(nèi)的原民立中學(xué)4#樓為優(yōu)秀歷史保護(hù)建筑（圖2）。

圖1 工程概況示意

該建筑于2009～2010年進(jìn)行了整體移位施工，向東南方向平移57 m。新址下方建厚1.8 m、長(zhǎng)45 m、寬40 m、面積約為1 367 m2的基礎(chǔ)板承托保護(hù)建筑。基礎(chǔ)板下由49根450 mm×450 mm×20 mm方管柱支撐，底板以下為φ850 mm鉆孔灌注樁，部分兼作工程樁。保護(hù)建筑下方擬建4層地下室，開挖深度20.2 m，待結(jié)構(gòu)回作結(jié)束后將多余鋼立柱割除。

圖2 原民立中學(xué)4#樓

2 蓋挖逆作施工背景

民立中學(xué)建筑物下地下室結(jié)構(gòu)需與周邊建筑地下室貫通，施工原設(shè)計(jì)為蓋挖順作法施工，待結(jié)構(gòu)回作完成后再拆除相鄰中隔墻連接結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)因其周邊均已施工至上部結(jié)構(gòu)，考慮施工對(duì)場(chǎng)地的需要，并加快相鄰地下室結(jié)構(gòu)貫通速度，機(jī)電管線提早進(jìn)場(chǎng)施工。為減小基坑變形、鋼立柱及房屋不均勻沉降的影響，民立中學(xué)地下室現(xiàn)采用蓋挖逆作法施工（圖3），基坑開挖時(shí)同步拆除相鄰地下室中隔墻連接樓板[1-3]。

3 蓋挖逆作關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1 挖土及降水施工

民立中學(xué)地下室南面緊鄰?fù)Ｂ罚渌?面緊鄰已完成的1-b、2-a、1-c區(qū)地下室，挖土施工時(shí)需同步拆除厚1 m的中隔墻。逆作施工時(shí)B0層結(jié)構(gòu)板與民立中學(xué)基礎(chǔ)板連接，由于施工條件限制，為加快土方出土速度，在緊貼民立中學(xué)基礎(chǔ)板的北側(cè)及東側(cè)共設(shè)置3個(gè)出土口。

圖3 蓋挖順作工況（左）與蓋挖逆作工況（右）

挖土?xí)r根據(jù)出土口留設(shè)及挖土順序加以細(xì)化為1-1、1-2、1-3、1-4分塊（圖4）。1-2、1-3、1-4分塊同步開挖，周邊中隔墻同步跟進(jìn)拆除，厚200 mm的C40素混凝土墊層隨挖隨澆。1-1分塊待上述區(qū)域挖土結(jié)束后，土方同時(shí)從周邊3個(gè)出土口運(yùn)出。

民立中學(xué)正下方無法打設(shè)降水井，僅能在北側(cè)、東側(cè)及西側(cè)打設(shè)疏干井及降壓井，并在南側(cè)坑外輔以回灌井以減少降水對(duì)周邊馬路及建筑的沉降影響[4,5]。

3.2 墊層及底模施工

逆作每層結(jié)構(gòu)均挖土至板底以下2.2 m，及時(shí)跟進(jìn)澆筑厚200 mm素混凝土墊層并采用高2 m鋼管模板排架。由于民立中學(xué)西南角距出土口最遠(yuǎn)，土方駁運(yùn)距離較遠(yuǎn)，經(jīng)挖機(jī)多次翻土，土體較軟，可輔以竹笆鋪設(shè)后再澆筑素混凝土墊層。待此層結(jié)構(gòu)達(dá)到養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度后，先行拆除模板排架及墊層，而后進(jìn)入下層土方開挖。

素混凝土墊層的及時(shí)澆筑不僅為豎向排架提供足夠承載力，也能成為臨時(shí)水平傳力構(gòu)件，從而減少民立中學(xué)下方土體暴露時(shí)間，減少周邊地下連續(xù)墻及鋼立柱隆起變形。

3.3 逆作結(jié)構(gòu)施工

在逆作臨時(shí)狀態(tài)下共有49根450 mm×450 mm×20 mm方管柱作為豎向受力構(gòu)件，其中部分方鋼管柱將作為永久狀態(tài)下使用，需外包鋼筋混凝土形成900 mm×900 mm的勁性混凝土柱。方鋼管的設(shè)計(jì)垂直度需達(dá)到1/300，梁柱節(jié)點(diǎn)下施工50 cm柱帽。

逆作結(jié)構(gòu)施工時(shí)的梁柱節(jié)點(diǎn)采用典型加腋節(jié)點(diǎn)（圖5），主梁鋼筋采用1∶6彎折后穿過方鋼管，并在當(dāng)中加設(shè)2根構(gòu)造鋼筋。加腋節(jié)點(diǎn)使梁縱筋完全避開鋼立柱，避免了鋼立柱開洞、焊接連接板等施工措施對(duì)鋼立柱的破壞。

混凝土澆筑采用在鋼管柱外留設(shè)2個(gè)φ150 mm的PVC套管，各層內(nèi)襯墻、剪力墻中留設(shè)φ150 mm的PVC套管，間距1 000 mm，作為澆筑孔[6,7]。

圖4 出土口布置及分塊細(xì)化

圖5 梁柱典型加腋節(jié)點(diǎn)示意

4 監(jiān)測(cè)變形分析

本工程地下室逆作施工位于保護(hù)建筑周邊及保護(hù)建筑基礎(chǔ)板正下方，施工時(shí)須對(duì)歷史建筑物進(jìn)行保護(hù)，為此專設(shè)房屋沉降、立柱差異沉降、地下連續(xù)墻變形及水位監(jiān)測(cè)，實(shí)施信息化施工。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)保護(hù)建筑區(qū)域下方的基坑監(jiān)測(cè)，建立有效的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系，并制定監(jiān)測(cè)方案。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)采取調(diào)整挖土、降水及結(jié)構(gòu)施工方案。

施工前沿民立中學(xué)四周布置房屋沉降觀測(cè)點(diǎn)F224～F241，共18個(gè)測(cè)點(diǎn)（圖6）。對(duì)民立中學(xué)下方49根方鋼管柱布置立柱隆沉監(jiān)測(cè)點(diǎn)（圖7）。

圖6 民立中學(xué)房屋沉降曲線示意

圖7 方鋼管柱立柱沉降曲線示意

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，在整個(gè)蓋挖逆作施工過程中，鋼立柱和民立中學(xué)建筑物上浮值在20 mm左右，在最后一層施工時(shí)立柱和民立中學(xué)上浮值較大，民立中學(xué)東北側(cè)F236沉降點(diǎn)及下方立柱上浮值較大[8]。

1）原設(shè)計(jì)民立中學(xué)房屋沉降及立柱沉降值預(yù)估隆起20 mm左右，現(xiàn)場(chǎng)大部分測(cè)點(diǎn)約在20 mm，基本滿足設(shè)計(jì)預(yù)期結(jié)果。

2）B4層施工前為春節(jié)假期，基坑暴露時(shí)間較長(zhǎng)，故沉降值較大；由于現(xiàn)場(chǎng)施工條件限制，民立中學(xué)下方土體只能從北側(cè)、東側(cè)先開挖，最后挖至西南側(cè)，東北側(cè)基坑土體卸載時(shí)間較長(zhǎng)，隆起值偏大。

5 結(jié)語

1）現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明，實(shí)施過程中基坑挖土遵循時(shí)空效應(yīng)原理“限時(shí)、對(duì)稱”開挖，可以有效地控制立柱及土體隆起，達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)效果。本工程因條件限制只能在東側(cè)及北側(cè)挖土，造成民立中學(xué)東北角沉降略大。

2）降壓井應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況在建筑物四周均勻分布，降壓井運(yùn)行過程中應(yīng)每天監(jiān)測(cè)坑內(nèi)外水位變化及地下連續(xù)墻變形情況，必要時(shí)可進(jìn)行坑外回灌井回灌工作。

3）結(jié)構(gòu)施工時(shí)注意對(duì)保護(hù)建筑的臨時(shí)支護(hù)體系的保護(hù)，加強(qiáng)鋼立柱、房屋沉降、地下連續(xù)墻變形及坑內(nèi)外水位變化的監(jiān)測(cè)。