在正常運營醫院內進行建筑更新的施工技術

鐘 杰

上海建工一建集團有限公司 上海 200120

1 背景工程概況

圖1 擬建建筑周邊環境

上海市第九人民醫院全科醫師培訓樓工程（以下簡稱本工程）位于上海市寶山區漠河路280號第九人民醫院東院內，地下2層，地上9層，開挖深度近10 m，場地地貌屬濱海平原類型，

擬建場地內存有原手術樓老結構，基坑施工前需先清除地下老基礎及老樁；本工程位于正常運營醫院內，西側緊鄰外科住院樓（地上8層，地下1層，無樁箱型基礎，埋深約4.8 m），基坑邊線距該外科住院樓僅3 m；東側緊鄰多層普通居民住宅（地上5層，天然基礎），最近距離為18.9 m；北側6 m處為內科住院樓（地上8層，地下1層，天然地基），且6 m范圍內地下還存在污水管（埋深3～4 m）；南側主要有院內停車場，東南角為高壓氧倉（地上1層，天然地基，距擬建培訓樓邊線約為6.3 m）。

綜上，本工程（圖1）周邊環境極其復雜，場地狹小，在建設過程中如何做到對緊鄰醫院內設施進行有效的保護、將施工對周邊的影響降到最低，成為本工程的重中之重。

2 院內更新項目特、難點分析

1）場地狹小、周邊環境復雜，地下清障難度大、風險高。本工程處在醫院內部，場地內有原手術室樓等老結構，部分含地下老基礎（埋深4～6 m），其中埋深最深的老基礎區域恰好緊靠西側正常使用中的外科住院樓，該處老基礎埋深近6.3 m，而外科住院樓為地下1層無樁基結構，處于正常運營使用中，在該區域清障施工會直接對外科住院樓帶來較大的安全風險。同時，本場地內還有大量φ300 mm樹根樁（約150根，建筑坐標不詳），樁長20 m，鋼筋籠采用6φ16 mm主筋，φ8 mm@200 mm螺旋筋，很大一部分的這些老樁影響后續工程樁及圍護結構施工，須選擇合理、經濟、高效的清障方法及回填方案以確保后續圍護、工程樁施工的質量，同時還要兼顧好院內正常的運營環境，這些都是院內更新項目經常碰到的難點。

2）新基坑緊鄰周邊建筑、管線，基坑施工階段變形控制要求高。本工程新建基坑周邊正常運營的醫院內建筑物眾多，且距離基坑較近，尤其是西、北側的內、外科住院樓2處建筑物都處在基坑1倍開挖深度以內，保護要求高；同時基坑周邊還有大量的院內雨污水管線及電力管線等，距離基坑在2.6～4.6 m范圍內，因此，新建樓基坑施工階段確保醫院內正常運營的建筑及管線安全任務重、難度大，對方案設計及施工組織都提出了極高要求。

3）正常運營醫院內對綠色、文明施工要求高。

3 施工關鍵技術與控制措施

3.1 院內老基礎清障處理方案和控制措施

因原手術室樓老基礎埋置深度深且距離外科住院樓僅3 m，方案一采用常規大開挖施工方案，變形不可控，開挖深度深，極有可能造成住院樓下水土流失，給運營中的住院樓結構帶來極大風險；方案二采用全回轉鉆機進行清障，其清障范圍大、工期長、成本高，如不能完全清除，會給后續圍護結構施工帶來風險，后期處理難度更大，故經過反復方案對比，最終采用了拉森鋼板樁結合高壓旋噴樁止水＋2道鋼支撐的保護體系（圖2），該方案施工高效，既考慮止水，又考慮有效圍護措施保證變形可控且經濟性較好，具體施工工序為：

圖2 老基礎清障圍護設計方案示意

1）清理基礎外圍，采用15.0 m小企口拉森鋼板樁封閉老基礎，靠住院樓一側考慮后續地下連續墻及槽壁加固施工空間，鋼板樁必須考慮預留以上空間。

2）在鋼板樁與外科住院樓間采用φ800 mm@500 mm高壓旋噴樁進行止水帷幕加固，降低清障過程中外科樓側水土流失風險。

3）采用雙拼700 mm×300 mm的H型鋼圍檁和φ609 mm×16 mm鋼管支撐，先撐后挖，減少變形。

4）連續快速清障完成后，及時回填，因清障后為松散土體，考慮后續工程樁及地下連續墻圍護施工安全，回填時在土體中充夾8%水泥用量，分層壓實。

5）回填完成后，將坑內三側鋼板樁間隔樁拔，采用壓密注漿進行壓漿填充，靠外科住院樓側考慮拔出過程中可能帶來變形的風險，故采用了不拔除處理方式。

3.2 老樁清障方案及控制要點

3.2.1 老樁清障工藝選擇

針對新建基坑內存在大量老樁的問題，因拔除工作量大、費用高，拔樁產生的噪聲等對醫院內正常運營的環境影響較大，經多次與院方、設計討論分析，最終選擇了只處理對后續圍護及工程樁有直接影響的老樁，因老圖紙對老樁分布情況標注不詳細，首先需采用挖機結合人工來探明老樁分布，然后對與新建圍護與工程樁有直接影響的老樁進行有效標示及定位，過程中可通過局部調整工程樁布置等方式進一步減少拔除老樁的工作量。正式拔樁采用了振動沉管法拔樁工藝，該施工方法工效高、積極性好；在拔樁過程中采取跳躍式施工，減少對周邊環境的影響。清障過程中為確保后續工程樁、圍護樁施工質量，要求拔鋼套管過程中分層回填優質黏土，并用旋噴進行弱加固。

3.2.2 拔樁工藝流程

施工工藝流程：確定樁頭→振設鋼管→高壓射水射氣→吊拔樁體→回填樁孔→振動拔除鋼管→填平樁孔→加固土體。

1）埋設第1重護筒后，吊機定位。

2）第2重鋼套管在樁周快速切割切削，沉入深度超過原樁長（圖3）。

3）用專用設備將鋼絲繩鎖扣在樁底，從底部受力吊拔舊樁。

4）若原舊樁樁長較長，起拔到一定高度后，可以將其截斷分段拔除（圖4）。

3.2.3 控制要點

1）確定樁頭位置：考慮到樁頂埋深約2 m，開挖承臺時采取護坡或放坡措施，另配備水泵進行降水處理。

2）振動沉設鋼管：根據現場的實際情況，需加工含幾個水路和幾個氣路且足夠剛度的套管，用150 t履帶吊吊住135 kW零電流啟動的振動錘振動下沉鋼套管至樁底標高下50～100 cm處，在下沉過程中，控制好垂直度，下沉就位后移除固定在鋼套管頂部的振動錘。

3）高壓射水射氣：在下沉過程中，開啟空壓機和高壓水泵進行套管內樁側泥土的破碎置換和對樁體的沖刷清洗，直至樁被獨立剝離出來。

圖3 第2重鋼套管沉壓

圖4 分段拔除

4）吊拔樁體：將鋼絲繩（已預設在套管內某一深度）固定到下節樁的中下部，用150 t履帶式吊機收緊起吊拔樁并吊運至附近堆置場地。

5）鋼套管中水泥土回填：當拔除的樁達到設計標高后可以在鋼套管中進行8%水泥摻量的水泥土回填。

6）振動拔除鋼套管：啟動固定在鋼套管上的振動錘，使用150 t履帶式吊機起吊，邊振動邊拔除鋼套管。

7）斷樁預防及其處理：起拔老樁標高應考慮在樁底往上3 m左右，可防止樁的樁身受力不均而出現斷樁，能確保將整根樁拔起；在拔除前嚴格按照規程對套管內夾土采用高壓水沖高壓沖氣清除法進行施工，確保樁外側摩阻力降到最小限度，便于起樁；在加壓起吊過程中嚴格控制起升速度，以確保樁體的完整性；一旦出現斷樁情況，將采用重復下套管套牢斷樁樁身，然后固定吊點起吊拔除剩余樁體，確保拔樁徹底。

8）舊樁處理和承臺坑回填：對拔出的舊樁不宜久堆現場，宜及時外運。考慮到探樁挖出的基坑要密實回填，并加固處理，可用水泥土回填加固處理，方便以后施工機械的作業和移位，現場破碎樁頭后的建筑垃圾分層密實回填，多余垃圾及時外運。做到落手清，拔樁結束做到地平場清設備出場，基本上恢復原狀。

3.3 新基坑方案優化及變形控制措施

本工程共地下2層，基坑圍護周長190 m，基坑開挖面積2 470 m2，基坑普遍開挖深度約10.4 m，基坑不大，但因周邊正常運營的內、外科住院樓2處建筑物、大量的院內雨污水管線及電力管線都處在基坑1倍開挖深度以內，故對基坑的圍護設計方案、圍護及開挖回筑階段施工控制都提出了極高的要求，在項目實施階段主要進行了以下各個方面的優化及控制。

3.3.1 圍護設計方案

針對特殊的環境保護要求，采用地下連續墻方式代替鉆孔灌注樁＋止水帷幕的圍護體系，將2棟住院樓側地下連續墻加厚至1 m并適當提高插入比，以提高該側剛度；為了減少降水對周邊環境的影響，在地下連續墻兩側增加超深止水帷幕，隔斷上部微承壓水；坑內被動區裙邊進行滿堂加固，坑底以下加固區域水泥摻量予以適當提高，加強坑底被動區土壓力，坑底至第2道支撐底面采用低水泥摻量加固，確保能順利開挖，在保護建筑區域加固體結合深坑進行加寬。

3.3.2 圍護及開挖階段控制措施

圍護施工階段針對以往三軸槽壁加固和地下連續墻成槽階段極易引起對開挖前的土體擾動造成周邊建筑物沉降，故本工程參考地鐵側深基坑施工要求，在所有工藝正式施工前進行試成槽工作并適時檢測土體變形，確定了三軸槽壁和地下連續墻施工的各類控制參數，在正式施工時依據參數進行施工控制。

開挖階段，為加快挖土進度，減少基坑暴露時間，在設計允許的條件下，提高了支撐的混凝土強度等級，從而減少支撐養護時間、加快施工速度。土方開挖嚴格遵循“對稱、分層分塊開挖，先撐后挖”的要求進行施工。施工過程中加強監測，通過基坑監測數據指導施工，一旦發現基坑圍護結構變化大、影響安全時，立即采取相應的措施，確保基坑施工安全。

3.3.3 回筑階段施工方案優化

由于本工程為地下2層，地下2層換撐達到設計強度后需拆除第1道支撐做地下室頂板，則地下連續墻無支撐懸臂將達到6 m以上的高度，這將引起圍護結構較大的變形，對2棟外科住院樓和管線保護極其不利，因此在優化施工時，考慮局部不碰永久結構柱、外墻的第1道短邊方向的支撐及圍檁進行保留，增加圍護結構剛度，在地下室頂板達到設計強度后再拆除，從實施情況來看，取得了不錯的效果[1-3]。

4 結語

在正常運營的醫院內進行建筑更新是目前上海市中心城區醫院功能、設施再升級必須面對的問題，在本工程實踐中，通過在清障階段、基坑施工階段采取一系列合理方案、施工工藝和控制措施，通過周邊建筑的信息化監測反饋，有效地控制了清障階段和基坑階段的變形，保證了緊鄰建筑的安全及正常使用，可為類似工程提供借鑒。