在保護(hù)建筑下方的基坑蓋挖式快速施工技術(shù)

趙興波

上海建工一建集團(tuán)有限公司 上海 200120

在保護(hù)建筑下方進(jìn)行基坑開(kāi)挖時(shí)，樁基的施工是重點(diǎn)亦是難點(diǎn)。目前樁基的施工有2種方法，一種是直接在保護(hù)建筑下方進(jìn)行樁基施工[1-3]，另一種則是把保護(hù)建筑移位[4-6]，再在保護(hù)建筑下方施工樁基。

在保護(hù)建筑下方直接施工樁基，不可避免地會(huì)對(duì)上部保護(hù)建筑產(chǎn)生影響，樁基施工工藝要求高，成本和代價(jià)也昂貴。如果把上方保護(hù)建筑暫時(shí)移位后再施工樁基，做好首層結(jié)構(gòu)，然后及時(shí)把保護(hù)建筑回位，這樣不僅使樁基施工更方便，價(jià)格可觀，還可減少基坑施工對(duì)保護(hù)建筑的影響。

在傳統(tǒng)的深基坑工程施工中，土方一般采用挖機(jī)進(jìn)行清理運(yùn)輸，臨時(shí)混凝土支撐、分期墻則采用吊車清理運(yùn)輸，這種方法適合于施工操作面開(kāi)闊的工況。然而目前城市中心區(qū)的基坑工程開(kāi)發(fā)規(guī)模越來(lái)越大，為控制基坑變形往往采取分坑施工的方式，通常操作面比較狹小，特別是在蓋挖法施工中，還會(huì)面臨的一個(gè)問(wèn)題是臨時(shí)支撐、分期墻的拆除，會(huì)帶來(lái)大量的固體廢棄物，另外土方外運(yùn)的速度也較慢，將直接影響敏感環(huán)境下基坑施工的成敗。

本文從施工工藝的角度，詳細(xì)闡述了保護(hù)建筑下方基坑蓋挖式施工的流程，配套提出了輔助蓋挖式出土、拆除的分期墻等廢棄物的快速清運(yùn)技術(shù)，并成功地應(yīng)用于上海民立中學(xué)項(xiàng)目，取得了良好的工程實(shí)施效果。

1 工程概況

上海市靜安區(qū)大中里地塊地下室基坑分為13個(gè)分坑開(kāi)挖（圖1）。其中，3區(qū)包含4個(gè)基坑并采用逆作法施工，3-1區(qū)上方即是優(yōu)秀歷史建筑民立中學(xué)移位區(qū)。

圖1 基坑分區(qū)示意

原民立中學(xué)4號(hào)樓（威海路412號(hào)）于1999年9月23日被列為上海市“優(yōu)秀歷史建筑”。保護(hù)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)40 m、寬45 m，面積約為1 367 m2的基礎(chǔ)板以承托保護(hù)建筑?；A(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)建筑下方建4層地下室（圖2），開(kāi)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。

新基礎(chǔ)工程已經(jīng)施工完成，基礎(chǔ)板與保護(hù)建筑下方基坑支護(hù)體系的首道鋼筋混凝土支撐水平相連，與基坑圍護(hù)地下連續(xù)墻通過(guò)間隔布置的鋼筋混凝土傳力帶水平相連。保護(hù)建筑現(xiàn)采用樁基礎(chǔ)，整個(gè)受力體系穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)各構(gòu)件滿足承載力要求，基礎(chǔ)穩(wěn)固，能夠滿足基坑開(kāi)挖和地下室施工的要求。

圖2 民立中學(xué)立面示意

2 基坑蓋挖式快速開(kāi)挖

保護(hù)建筑下方基坑蓋挖式開(kāi)挖，通常是指在基坑施工前先將保護(hù)建筑從原址移離到平整場(chǎng)地上，待基坑樁基施工完畢，地面首層結(jié)構(gòu)澆筑且強(qiáng)度達(dá)到要求后，及時(shí)將保護(hù)建筑移到其首層結(jié)構(gòu)上，再進(jìn)行保護(hù)建筑地下室施工。

2.1 工藝流程

本工程基坑即3區(qū)開(kāi)挖階段，相鄰1-a區(qū)、1-b區(qū)、1-d區(qū)、2-a區(qū)和2-b區(qū)已完成地下結(jié)構(gòu)。考慮到基坑中隔墻拆除對(duì)施工進(jìn)度的影響，開(kāi)挖時(shí)先開(kāi)挖中隔墻附近的土方，以便于先行鑿除中隔墻，而鄰近保護(hù)設(shè)施的區(qū)域邊坡留土壓載，以控制基坑變形。待本層中隔墻基本鑿除到位后，再快速開(kāi)挖邊坡留土。土方開(kāi)挖過(guò)程中隨挖隨澆筑臨時(shí)墊層，分塊鋪設(shè)短排架并施工主體結(jié)構(gòu)。具體施工流程為：

1）工況1：施工完成基坑立柱和立柱樁（圖3）。待樁基成型達(dá)到強(qiáng)度后，根據(jù)施工方案，大開(kāi)挖首層土，挖土完成后施做首層結(jié)構(gòu)（圖4）。本工程工況1前期已完成。

圖3 施工完成基坑立柱和立柱樁

圖4 施做首層結(jié)構(gòu)

2）工況2：首層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到要求后，把保護(hù)建筑移回到首層結(jié)構(gòu)上，并與首層結(jié)構(gòu)連接完畢后，即可開(kāi)挖基坑第2層土（圖5）。土方開(kāi)挖過(guò)程中，挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，隨即施工墊層并及時(shí)完成地下1層結(jié)構(gòu)的施工（圖6）。

圖5 保護(hù)建筑下方土方開(kāi)挖

圖6 施做地下1層結(jié)構(gòu)

3）工況3：地下1層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后開(kāi)挖基坑第3層土，土方開(kāi)挖過(guò)程中，挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，施工墊層并及時(shí)完成地下2層結(jié)構(gòu)。

4）工況4：地下2層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后開(kāi)挖基坑第4層土，土方開(kāi)挖過(guò)程中，挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，施工墊層并及時(shí)完成地下3層結(jié)構(gòu)。

5）工況5：地下3層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后開(kāi)挖基坑第5層土，土方開(kāi)挖過(guò)程中，挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，施工墊層并及時(shí)完成底板的施工（圖7）。

圖7 地下結(jié)構(gòu)施工完成

2.2 廢棄物快速清運(yùn)技術(shù)

蓋挖法開(kāi)挖時(shí)，暗挖的出土速度和效率直接決定了蓋挖法施工的成敗。如果暗挖的速度快，主體結(jié)構(gòu)的跟進(jìn)也就快，時(shí)空效應(yīng)引起的基坑變形就小。除了常規(guī)的預(yù)先留設(shè)通風(fēng)口、安裝大功率渦流風(fēng)機(jī)、設(shè)置專用的防水照明線路等措施，使照明和通風(fēng)設(shè)施得到改善，創(chuàng)造有利的暗挖施工作業(yè)條件；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和施工組織在首層結(jié)構(gòu)梁板上合理布置車輛運(yùn)行路線，并對(duì)在基坑內(nèi)部進(jìn)行暗挖施工的挖土機(jī)和駁運(yùn)工具進(jìn)行合理的安排外，為了加快出土的速度，專門研制了蓋挖法施工中的快速清運(yùn)技術(shù)。本廢棄物快速清運(yùn)技術(shù)還有利于拆除的分期墻、支撐等廢棄物的外運(yùn)施工。

廢棄物清理運(yùn)輸技術(shù)（圖8）包括門架式吊車、運(yùn)輸箱、電動(dòng)平板車等。基坑覆蓋式開(kāi)挖時(shí)，在各層結(jié)構(gòu)樓板的同一位置設(shè)置預(yù)留洞，在預(yù)留洞上方安裝門架式吊車。開(kāi)挖出的土方，拆除的臨時(shí)混凝土支撐、分期墻破碎后，用運(yùn)輸箱裝滿，運(yùn)送到預(yù)留洞處。預(yù)留洞口處通過(guò)門架式吊車上的電動(dòng)葫蘆將滿載的運(yùn)輸箱吊出地面并放置在電動(dòng)平板車上。

圖8 廢棄物清理運(yùn)輸裝置立面示意

電動(dòng)平板車有專門的導(dǎo)軌供其運(yùn)行，通過(guò)導(dǎo)軌把滿載的運(yùn)輸箱運(yùn)至既定的裝車點(diǎn)（圖9）。

圖9 廢棄物水平運(yùn)輸示意

在裝車點(diǎn)處，利用吊車將運(yùn)輸箱上的廢棄物裝車，運(yùn)離現(xiàn)場(chǎng)（圖10）。

基坑地下室施工時(shí)，廢棄物清理運(yùn)輸?shù)牧鞒倘缦拢旱叵陆Y(jié)構(gòu)施工時(shí)，樓板同一位置預(yù)留洞口→地面層樓板強(qiáng)度達(dá)到要求，洞口上方安裝吊車和水平運(yùn)輸裝置→用運(yùn)輸箱裝廢棄物，吊車把裝滿的運(yùn)輸箱從洞口吊出地面，移至水平運(yùn)輸裝置處并把該處空的運(yùn)輸箱吊回洞口處→水平運(yùn)輸裝置把滿載的運(yùn)輸箱送至裝車點(diǎn)，并把空的運(yùn)輸箱運(yùn)回→集中滿載的運(yùn)輸箱，用運(yùn)輸車輛運(yùn)走。

圖10 廢棄物吊運(yùn)裝車示意

廢棄物清理運(yùn)輸技術(shù)的要點(diǎn)是：每臺(tái)門架導(dǎo)軌吊車配備2個(gè)運(yùn)輸箱，一個(gè)運(yùn)輸箱將廢棄物外運(yùn)至指定裝車點(diǎn)并由其他吊車裝車，然后空載返回；同期另一個(gè)運(yùn)輸箱在地下室裝載廢棄物并由門架導(dǎo)軌吊車吊運(yùn)至地面，2個(gè)運(yùn)輸箱按照先到先停原則停放于卸車點(diǎn)，后到的運(yùn)輸箱停放于卸車點(diǎn)附近。根據(jù)廢棄物的總方量，在預(yù)算工期時(shí)計(jì)算出每天的清理運(yùn)輸量，單層面積劃分為若干清理運(yùn)輸區(qū)，每個(gè)區(qū)設(shè)立一套獨(dú)立的用于地下工程的廢棄物清理運(yùn)輸裝置。

3 工程應(yīng)用效果

經(jīng)實(shí)踐，保護(hù)建筑下方基坑覆蓋式快速開(kāi)挖技術(shù)成功地應(yīng)用于上海市靜安區(qū)40號(hào)大中里地塊民立中學(xué)項(xiàng)目中，完成了地下空間開(kāi)發(fā)并很好地控制了保護(hù)建筑的不均勻沉降。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，城鎮(zhèn)化的快速推進(jìn)，眾多優(yōu)秀的保護(hù)建筑不僅需要修繕和加固，還面臨再次開(kāi)發(fā)和遷移的問(wèn)題?？上驳氖墙?jīng)過(guò)眾多工程實(shí)踐，建筑遷移技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。本文著重闡述保護(hù)建筑下方地下空間開(kāi)發(fā)的成套技術(shù)，通過(guò)利用地下主體結(jié)構(gòu)作為支撐結(jié)構(gòu)，先把保護(hù)建筑移位再移回，實(shí)現(xiàn)了下方基坑的順利施工，具有很好的推廣和應(yīng)用前景。