復雜地下結構拆除改造施工技術研究

茅利華（上海建工一建集團有限公司，上海 200120）

近年來，隨著我國經濟社會快速發(fā)展，很多既有商業(yè)建筑無法滿足城市核心區(qū)的功能需求，亟需進行改造升級，其中復雜地下結構的拆除改造是項目實施的重中之重。復雜地下結構拆除改造面臨著較高的變形控制要求，影響結構的施工質量，同時對項目安全風險與進度控制也有重大影響。鑒此，結合原華漕 214 地塊銀麗華公寓（商業(yè)）改造項目的復雜地下結構拆除改造施工，提出地下結構分區(qū)分塊拆除、組合使用拆除工藝、結構加固工藝等系列關鍵技術措施，總結了地下結構拆除改建施工技術以保證施工質量和進度要求，有利于提升大型地下結構的改造效率和施工安全，可為今后類似工程提供借鑒。

1 工程概況

華漕改造項目為原有商業(yè)建筑改建工程，項目地塊內原有一棟地上 4 F、地下 2 F 鋼筋混凝土框架結構 4 F 商業(yè)樓，部分商業(yè)拆除后改建為兩棟租賃住宅，保留部分商業(yè)改建為 2 F 配套設施用房，改建后地塊內共有兩棟 14 F租賃住宅、一棟 2 F 配套用房、用于商業(yè)和停車庫的 2 F地下室以及連接華漕地塊與良華地塊的地下連通道，改建后總建筑面積為 33 717.4 m2。項目改造后功能分區(qū)如圖1 所示。

圖1 項目改造后功能分區(qū)平面圖

2 施工難點及對策分析

2.1 結構拆除工程量大

本項目地下 B2 層高 4.8 m，地下 B1 層高 4.5 m，結構為鋼筋混凝土框架結構，設 7 級抗震防烈度等級，板厚為 120、150 mm，局部板厚 200 mm。表 1 為結構分區(qū)拆除情況。

表1 分區(qū)拆除情況

本項目結構拆除工作量大，如圖 2 所示。施工過程中涵蓋結構切割拆除工程、加固工程及新建工程，其中單件構件距地面高度較大、跨度大，施工難度較大。

圖2 拆除工程量大（框內部分）

2.2 變形控制難度大

本項目需先對結構加固，隨后拆除地下結構，再回筑地下室結構。地下結構拆除后，會導致地下室外墻成為懸臂結構，存在較大結構變形隱患，同時施工機械會對基坑邊緣帶來附加荷載，地下結構變形控制難度較大。

2.3 周邊環(huán)境保護要求高

項目周邊為成熟的城市街區(qū)，周邊環(huán)境保護要求較高。根據(jù)現(xiàn)場勘查，周圍環(huán)境對施工約束較多，對拆除揚塵、噪音及垃圾運輸有著嚴格要求。

3 復雜地下結構拆除改造施工方法

3.1 結構拆除施工

為將結構拆除施工對周圍環(huán)境的影響降至最小，設置拆除流程如下：

（1）保留原有部分軸處 B0B1 結構作為傳力體系；

（2）拆除其余地下所有結構，保留局部結構；

（3）回做住宅結構，形成 B2 結構后拆除留撐 B1結構，施工至 0 后，補缺施工縫。

3.2 地下室結構施工

地下室待結構加固完成具備施工條件后，即開展地下室結構施工。

地下室結構施工時，搭設 φ 48 鋼管腳手模板體系與綁扎鋼筋，最后澆筑混凝土；混凝土澆筑按照后澆帶劃分，先澆筑豎向構件，后澆筑梁板結構。材料垂直運輸依靠配置的ST 60/15 型塔吊，盲區(qū)采用汽車吊進行輔助吊運。

3.3 拆除期間基坑變形控制

因原地下圍護結構資料缺失，考慮到地下結構拆除后，地下室外墻成為懸臂結構，因此加強監(jiān)測及增加臨時支撐設施以控制外墻形變。地下結構拆除過程中，留設部分原有地下室結構作為結構傳力體系，如圖 3 中框內部分所示。

圖3 新建結構與原結構碰撞疊合圖

在中部留設區(qū)域 B1、B2 層間搭設滿堂 600×600 鋼管排架支撐，為混凝土澆筑及拆除運輸提供施工荷載支撐。

4 地下結構變形控制關鍵技術

4.1 地下結構分區(qū)拆除施工

地下結構分為兩個區(qū)域分別單獨進行拆除施工，如圖4 所示。先進行 1 號區(qū)域拆除施工，再進行 2 號區(qū)域拆除施工，2 號拆除期間穿插 1 號區(qū)域新建結構施工。

圖4 拆除施工平面布置圖

1 號塊、2 號區(qū)域拆除過程中主要施工機械為靜力液壓切割裝置，對于每層拆除部位下搭設鋼管扣件排架支撐。

4.2 拆除全程結構變形分析

建立有限元模型分析拆除施工過程中地下結構內力及變形情況。根據(jù)實際拆除工況分別建立 B0 與 B1 層梁、板結構平面模型。模型單元按照結構設計圖中的截面尺寸取值，梁截面主要有 450×650、300×550、200×400 mm等，B0 板板厚為 180 mm，B1板板厚為 120 mm。計算結果如圖 5 所示，結構最大水平變形為 12.33 mm，小于DG/TJ 08—61—2018]《基坑工程技術規(guī)范》規(guī)定的 0.3%H=27 mm。

圖5 結構水平變形云圖

4.3 地下結構高效拆除施工

針對本工程特點，在保留與拆除的部位必須采用靜力切割以保證結構的完整性。考慮結構安全性和施工工期，采用不同系列的切割設備和工具，并結合現(xiàn)有的、成熟的切割工藝技術對本工程實施無損性拆除。結構拆除施工工藝對比列于表 2。

表2 結構拆除施工工藝對比

（1）金剛石繩鋸切割工法。采用金剛石繩鋸切割工法進行地下 B2 層框架保留梁板與拆除的梁板之間的切割施工。主要施工特點為：①采用金剛石作研磨材料，所以可以切割分離任何堅硬物體。②切割是在液壓馬達帶動下進行的，液壓泵運轉平穩(wěn)，切割過程中震動和噪音都很小。③切割過程中高速運轉的金剛石繩索，采用水冷卻，產生的循環(huán)水可以搜集重復利用。

（2）金剛石圓盤鋸切割工法。采用金剛石圓盤鋸切割工法進行 B0 及以下梁板縱橫向切割。主要施工特點為：①金剛石圓盤鋸切割面光滑整齊；②切割中鋸機的移動方向受軌道控制，切割位置準確；③無振動、低噪音、環(huán)保、安全無污染。

（3）金剛石薄壁鉆（水鉆）切割工法。采用金剛石薄壁鉆（水鉆）切割工法進行地下 B1、B2 層 A～C 軸和 F～H軸之間保留結構與拆除結構之間分離及局部小范圍的樓板拆除。低噪聲、無振動、無粉塵污染。對結構無不良影響，使用簡單、靈活，施工速度快。

（4）液壓剪破碎拆除工法。上述工法范圍外的部分建筑結構，切割的構件在指定場地集中破碎。主要施工特點為：①噪聲低、施工速度快，對建筑結構無不良影響。②破碎中可保留破碎區(qū)單向鋼筋 0.5 m 以內。

4.4 地下結構加固施工技術

為保證施工過程中的結構安全，需對未拆除部分的地下結構進行加固施工，本項目加固區(qū)域為 B1 層梁板柱的補強，通過碳布、粘鋼等加固。

（1）粘貼碳纖維加固施工。粘貼碳纖維加固施工的主要步驟為：表面處理→涂刷底膠→修補找平→膠料配制→粘貼碳纖維→表面防護→檢驗。

（2）粘鋼加固施工。粘鋼工程主要是應用于混凝土梁縱向鋼筋或箍筋不足加固、原有連梁或因新開洞的加固等，主要施工步驟為：表面處理→膠料配制→粘貼→加壓→固化及養(yǎng)護→防護處理→檢驗。

5 實施效果分析

本項目留設部分原有地下室結構作為結構傳力體系，將地下結構分為兩個區(qū)域分別進行拆除施工，考慮結構安全性和施工工期，采用不同系列的切割設備和工具實施無損性拆除。本工程采用了有效的結構拆除施工工藝，降低了施工過程中地下結構的變形，把施工對周邊環(huán)境的影響降低至最低，取得了較好的工程效果。

6 結 語

本項目在實施過程中，通過將地下結構分區(qū)分塊拆除、組合使用拆除工藝、結構加固工藝等系列關鍵技術措施，實現(xiàn)了復雜地下結構高效拆除，保證改造過程中結構變形符合規(guī)范要求，將施工對周邊環(huán)境影響降至最低。本項目在簡化施工工藝、降低施工對環(huán)境影響、節(jié)約工程造價等方面，達到了高質、高效、節(jié)約的綠色施工要求，經驗可供同類型既有建筑改造工程參考。