淺析歷史建筑地下室擴建的結構穩定性保證措施
——以中國大戲院修繕項目為例

沈林保

（上海住總集團建設發展有限公司 上海 200011）

1 項目概況

為了進一步滿足修繕后的大戲院的舞臺功能需求，即滿足設備間及舞臺樂池升降的空間需要，設計要求將原有地下室進行擴建（加大、加深）。改造開挖深度為3.0m 和3.70m（3.0m 深度為臨近原有戲院基礎位置，3.7m 深度為臨近戲院內側場地位置）；新建舞臺區基坑面積約346m2，基坑周長約76m。由于建筑歷經百年滄桑，墻體、結構較多存在開裂、變形、缺損等隱患，在對舞臺區域的原地下室擴建的過程中采用科學、合理的技術措施以保證歷史建筑的整體結構穩定性是本工程的重點和難點。

2 方案的提出

經過現場詳細勘察，提出了如下技術措施以保證地下室擴建施工期間的結構穩定性：

（1）施工前對薄弱的老墻體進行臨時支撐；

（2）對毗鄰地下室的老墻體基礎增加靜壓錨桿樁+混凝土地冠梁進行加固；

（3）選用合理的圍護樁形式以保證施工期間對土體的最小擾動和對建筑的最小影響；

（4）對基坑以下土體采用真空井點降水結合壓密注漿以確保土方開挖時基坑穩定性；

（5）為了確保全過程的建筑結構穩定性，對地下室擴建范圍的原結構柱進行臨時扛抬架空。

上述主要涉及的施工流程：

3 方案的實施

3.1 針對“施工前對薄弱的老墻體進行臨時支撐”的實施

由于與地下室毗鄰的北墻體高度達26m 且為單片墻，已有一定的變形、開裂現象，故在地下室擴建施工前對其進行臨時支撐以增強其側向強度，防止其傾斜、倒塌。

具體做法如下：增設的斜向支撐采用φ219×8mm 的無縫鋼管，在三層結構部位。同時在增加鋼管斜向支撐的北墻沿圈梁側面水平安裝20#槽鋼，槽鋼與圈梁、立柱采用M14 化學螺栓連接，間距1m，鋼管支撐端部與槽鋼圈梁焊接。由于舞臺臺口大梁（高2.5m）施工前根據現場勘察發現有豎向裂縫，故斜向支撐采取了穿過臺口梁與室內原四層結構平面鋼桁架焊接成一體（圖1、圖2），以增強其整體安全性。

3.2 針對“對毗鄰地下室的老墻體基礎增加靜壓錨桿樁+混凝土地冠梁工藝”的實施

圖1 臨時支撐

圖2 現場臨時支撐

為了保證與地下室基坑毗鄰的墻體的穩定性，在基坑開挖前，對北外墻采用錨桿靜壓樁進行基礎加固，施工時為降低對原基礎的擾動，樁位開孔采用機械靜力鉆孔。為了增強基礎的整體穩定性（圖3），在錨桿靜壓樁頂部封樁后采取通長混凝土地冠梁進行施工，地冠梁與原筏板基礎的連接采用@200，二級φ12mm 鋼筋雙向植筋連接。其中：錨桿靜壓樁采用了φ219×8mm 的無縫鋼管，樁長25m，間距850mm 布設，見圖4。

3.3 針對“選用合理的圍護樁形式以保證施工時對土體的最小擾動和對建筑的最小影響”的實施

在施工前，對現場及基坑特點進行了全面的分析和勘查，主要歸納如下：

（1）本項目基坑挖深較淺，規模也較小，且位于建筑物內部，施工器械選擇受限，同時要求對原建筑物要加強保護，防變形要求較高。

（2）基坑圍護結構平面形狀不規則，對圍護結構平面布置較為不利。

（3）考慮對原建筑的加固，施工周期長，對控制基坑變形不利。

（4）本工程地處鬧市區，施工場地受限，水位較高需設置止水帷幕。

圖3 錨桿樁及地梁剖面

圖4 錨桿樁的分布

（5）上海屬軟土地區，本工程基坑開挖深度內均以軟弱的粘性土為主，變形控制難度大，基坑圍護成本較高。

基于上述特點，進一步擬定三種圍護樁方案，見表1。

經過上述優劣分析，從對建筑、土體的影響；施工工期、對周邊環境的影響、造價等綜合考慮，最終選擇方案一：Ⅳ號小齒口拉森鋼板樁（采用Ⅳ型9.0m 長密扣拉森鋼板樁）。由于其缺點是施工時會產生一定程度的振動，因此在施工前對墻體做好合理的臨時支撐、加強對墻體的監控、在壓樁過程中旁站監護人員密切注意垂直度控制等技術措施以確保振動錘絕對不能觸碰到外墻等原結構件，完全可以保證將不利因素降低到最小，見圖5、圖6。

3.4 針對“對基坑以下土體采用真空井點降水結合壓密注漿以確保土方開挖時基坑穩定性”的實施

為了基坑施工安全，并防止基坑開挖過程中發生流砂、管涌現象，并有效防止坑底土出現“橡皮土”現象，因此在開挖前對基坑進行地基壓密注漿加固以及真空井點降水處理。待基坑圍護樁完成后在既有筏板基礎上機械開孔，孔距1.00m，線距8m，排列方式“梅花”展布套管，注入深度為3.1m（-3.4～-6.5m），見圖7。降水和開挖配合進行，采取隨挖隨降，并確保降水深度始終在開挖面以下500mm 左右且每天二次進行沉降觀察。

圖5 鋼板樁施工剖面

圖6 鋼板樁施工

圖7 真空井點降水布設以及地基壓密注漿區域（陰影部位）

3.5 針對“為了確保全過程的建筑結構穩定性，對地下室擴建范圍的原結構柱進行臨時扛抬架空”的實施

為了保證施工期間老建筑的整體穩定性，對基坑開挖時施工區域內的兩根混凝土立柱必須先保留。但由于基坑開挖標高為-4.400，而現有柱子基礎底標高為-2.870，現有柱子基礎下部需掏空1.6m，故基坑開挖之前對現有柱子基礎采取了扛抬架空的辦法，見圖8～圖10：柱子基礎扛抬架空采用4 根φ219×8mm 靜壓錨桿樁，打樁深度32m，并在原有的混凝土柱四側增加牛腿橫梁支撐，來承擔原有柱的軸力。

4 結論和展望

通過采用了前期臨時鋼支撐保護老墻體、靜壓錨桿樁加混凝土地冠梁增強老墻體基礎穩定性、因地制宜選擇合理的圍護樁形式、重視對開挖部位的土體加固和降水、采取抬杠法確保施工期間原結構體系和老建筑受力的完整性等技術措施，解決了在歷史保護建筑中擴建地下室的同時不破壞其結構穩定性的技術難點。這種貫穿全過程、全方位、多角度的綜合性保護措施經實踐證明是行之有效且科學合理的。隨著國家對歷史保護建筑修繕的日益重視，許多歷經百年的老建筑將面臨修繕后的再利用，對其后改結構的復原或是因功能提升而做的局部結構調整等工作將會非常普遍，本文論述的這種在施工過程中不影響老建筑整體結構穩定性的技術保征措施可對這些類型的施工給予拋磚引玉或參考指導的作用。

表1 圍護樁方案優劣比選

圖8 老混凝土柱平面位置

圖9 抬杠法臨時支撐立柱

圖10 施工