緊鄰歷史古跡的地下博物館工程逆作法施工管理

1.上海建工二建集團有限公司 上海 200080; 2.上海建筑工程逆作法工程技術研究中心 上海 200080

1 工程概況

工程位于南京市秦淮區夫子廟內。博物館平面呈矩形，為全地下結構，中間為博物館本體，博物館本體與周邊結構脫開，中間為“回”字形天井和坡道（圖1）。博物館基坑面積約7 270 m2，周長約358 m，基坑挖深20.50 m，地下4層。圍護采用厚1 000 mm地下連續墻（深40 m）。

圖1 工程概況

2 工程難點

本工程屬于緊鄰歷史古跡的深基坑施工，且位于旅游景區內，文明施工要求高，結合工程難、特點決定采取周邊逆作法施工，工程的具體難點主要有以下幾點[1,2]：

1）工程北側基坑距離著名歷史保護建筑明遠樓最近處僅8 m，明遠樓兩側各有2棵古樹需要保護，古樹樹冠高大并且根系發達，容易受到施工影響。

2）工程4層地下室采用順作法施工，地下室周邊采用開放式逆作法施工，地下室部分在逆作法階段用大開孔的圓環支撐，圓環直徑達到46 m，正常使用階段將圓環支撐拆除，周邊逆作區域與本體順作區域之間完全脫開，形成一個開放式的結構形式。

3）工程深基坑挖深為20.50 m，計算發現③3層第1層承壓水對工程有影響，需要降承壓水。

3 施工技術管理

3.1 地下連續墻施工的技術管理

在施工前，做好施工區域的勘察工作，掌握水文地質條件、地下管線及相鄰建筑物位置、施工條件等情況。在挖掘之前，要清除地面和地下的障礙物。

根據工程地質資料，本工程地下連續墻槽段需進入④2層泥質砂巖2 m（中風化），普通抓斗難以啃得動。采用“抓鉆結合”的施工工藝，同時對成槽機進行改造，調整SG60成槽機的抓斗質量提升力、咬合力等技術參數，確保地下連續墻嵌入巖層2 m。單元槽段均采用“兩鉆一抓”的形式成槽。旋挖鉆機采用等寬鉆頭，專門針對④1及④2層采用鉆進取土的方式成槽，留2 m左右的導入段，保證成孔垂直度。抓斗采用短齒磨啃方式，提高工作效率。

3.2 基坑降水施工技術管理

本工程的基坑土層一定深度內含有潛水及承壓水，按照200 m2布置1口疏干井，共36口。設置井點時，控制井點避開立柱樁及坑底加固區。

基坑開挖過程中，需要降坑內淺層潛水及第③3層承壓水，在坑外適當布置第③6層應急回灌井兼水位觀測井，共8口。在坑外共布置淺層潛水及第③3層水位觀測井2口。監測水位，在水位變化出現異常時，及時查找原因，采取堵漏等應急措施。

降壓井根據水頭高度決定管口位置，盡量設在工作平臺層以下，并進行標識和保護。

3.3 “一柱一樁”施工的技術管理

本工程豎向支承柱（俗稱“一柱一樁”）采用臨時鋼立柱及柱下鉆孔灌注樁形式，其垂直度偏差應不大于1/500，以保證其成為結構永久柱對樓板不會產生較大的應力重分布。

鋼立柱為焊接鋼管柱，鋼管采用成品材料，對鋼管的拼接、焊接均按管理與技術要求進行，并對焊縫進行嚴格翻修檢查處理。

工程鋼管樁上部為φ1 200 mm、下部為φ900 mm，為減少提鉆次數，鉆孔時首先采用φ1 200 mm鉆頭鉆至設計位置，提鉆后再采用φ900 mm鉆頭鉆至終孔。采取樁孔垂直度保證措施，小鉆頭開始鉆進時，注意輕壓慢轉，待鉆進1～2 m后再以正常參數施工。

由于基坑較深，因此對立柱樁的定位、垂直度控制非常高，格構柱數量多，要求調垂技術必須快捷高效。經過實踐與實際情況綜合分析，選用激光傾斜儀實時測量+調垂盤法、先插法施工。

立柱樁均進行樁端后注漿，通過預設在樁身內的注漿導管和樁端注漿器壓密注漿。注漿管隨鋼筋籠同時下放，并做注水試驗嚴防漏水。

3.4 土方開挖施工的技術管理

本工程挖土階段按照工作量對基坑劃分為4個區域（圖2），按照1→3→4→2的順序進行跳倉施工。首層土方采用大開挖的形式進行開挖。第2、第3層土采用長臂挖機利用3個取土口及中心圓環支撐進行取土。第4、第5層土采用電吊及長臂挖機結合在B0板進行取土。

圖2 基坑分區及取土口布置

土方開挖前將深井管、格構柱及“一柱一樁”位置告知土方開挖單位。柱、井管處嚴禁單側開挖，兩側高差不超過1 m，避免柱、井管的側向變形。柱、井管四周50 cm范圍內禁止用機械開挖。開挖過程中嚴禁挖土機械盲目施工，傷及柱、井管。

采取井點降水措施，并在地面及坑內設明溝和集水井相結合的排水措施。挖土過程中，保證地下水位離挖土面1 m以上，為保證排水效果，應配上足夠潛水泵進行明（暗）排水。挖土深度應嚴格控制，不許超挖。

挖土過程中要注意對鋼筋的成品保護，并合理安排挖土路徑，減少翻土量，避免對土體的重復碾壓。根據進度要求，合理安排取土口的打開數量，提高出土效率。

3.5 大跨度梁早拆模技術管理

本工程地下室施工，采用九夾板作為模板。各層結構施工搭設1.80 m支撐排架，支設模板，綁扎鋼筋并澆筑混凝土。

國家標準規定，拆除底模時，當板、梁、拱、殼類構件跨度大于8 m時，要求構件混凝土強度達到混凝土立方體的設計抗壓強度標準值的100%以上時才可進行拆模。

本工程通過合理安排流水，保證混凝土的拆模強度，特殊部位采用吊筋結構，通過在框梁與框柱相交處設置吊筋單元，實現對框梁的支撐，在逆作法施工有限的操作空間內，能夠讓跨度≥8 m的框梁只需達到設計強度的75%就能夠提前拆模，加快模板的周轉時間（圖3）。

圖3 主梁提前拆模示意

3.6 逆作法設計協調

通常逆作法項目存在主體結構設計和圍護設計2家單位，由于逆作法的設計施工一體化的特點，必須從技術角度，把2家設計單位和施工單位統一協調起來。一般要求參建各方中的1家有比較強的技術和經驗，當然也可以聘請專業的咨詢單位參與。對設計分工上，主體結構設計首先可以按常規設計，圍護和施工單位根據結構圖提出逆作法的深化設計和要求，主體設計考慮圍護設計的意見做調整和修改，有矛盾的地方，各方進行協調。最終所有涉及主體的設計內容都需要結構設計人員確認。開設計協調會是非常關鍵也是非常有效的推進措施，尤其有經驗豐富的單位參加，可以很快確定設計方案，達到最優的效果。

在設計的過程中，必須充分考慮施工的工藝要求，采用合理的施工工藝[3-6]。

4 信息化監測與安全控制

信息化監測技術是逆作法施工的重要保障手段，通過每天對監測數據的梳理和判斷，及時調整施工方案。監測內容要根據具體部位和保護等級要求設置。重點保護區域的布點要可靠、數量要足夠；對一般性區域，重點監測標志性位置。在保障監測效果的前提下盡可能節約成本。

本工程重點監測地下管線沉降水平位移、圍護墻頂垂直水平位移、圍護墻和土體傾斜、鄰近建筑物沉降，部分監測數據如表1所示。在整個逆作法施工的過程中，周圍管線最大沉降為11.20 mm，周圍地表最大沉降6.30 mm，基坑最大位移7.13 mm。周邊管線、建筑及圍護的日變形量及累計變形量均在設計、監測限度值的范圍內[7]。

表1 監測數據

5 結語

通過采用針對逆作法技術管理控制措施，南京科舉博物館工程在僅僅12個月的時間內，完成了包括樁基圍護、地下室主體結構、地上3層裙房主體結構、機電安裝以及裝飾裝修工程。在保證質量的基礎上，工程也取得較高的經濟效益，以“一柱一樁”技術管理為例，采取激光調垂比傳統立式調垂架節省16%左右的成本。

本文的逆作法施工技術管理控制措施對于基坑逆作法工程的順利進展具有重要借鑒意義。