優秀歷史保護建筑下的地下結構蓋挖逆作施工技術*

上海建工一建集團有限公司 上海 200120

1 工程概況

上海市靜安區40#、46#大中里地塊綜合發展項目（圖1）東到青海路，南到威海路，西到石門一路，北到南京西路，原吳江路貫穿其中。吳江路以南為40#地塊，吳江路以北為46#地塊。地塊內的原民立中學4#樓為優秀歷史保護建筑（圖2）。

圖1 工程概況示意

該建筑于2009～2010年進行了整體移位施工，向東南方向平移57 m。新址下方建厚1.8 m、長45 m、寬40 m、面積約為1 367 m2的基礎板承托保護建筑。基礎板下由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。保護建筑下方擬建4層地下室，開挖深度20.2 m，待結構回作結束后將多余鋼立柱割除。

圖2 原民立中學4#樓

2 蓋挖逆作施工背景

民立中學建筑物下地下室結構需與周邊建筑地下室貫通，施工原設計為蓋挖順作法施工，待結構回作完成后再拆除相鄰中隔墻連接結構。

現因其周邊均已施工至上部結構，考慮施工對場地的需要，并加快相鄰地下室結構貫通速度，機電管線提早進場施工。為減小基坑變形、鋼立柱及房屋不均勻沉降的影響，民立中學地下室現采用蓋挖逆作法施工（圖3），基坑開挖時同步拆除相鄰地下室中隔墻連接樓板[1-3]。

3 蓋挖逆作關鍵施工技術

3.1 挖土及降水施工

民立中學地下室南面緊鄰威海路，其他3面緊鄰已完成的1-b、2-a、1-c區地下室，挖土施工時需同步拆除厚1 m的中隔墻。逆作施工時B0層結構板與民立中學基礎板連接，由于施工條件限制，為加快土方出土速度，在緊貼民立中學基礎板的北側及東側共設置3個出土口。

圖3 蓋挖順作工況（左）與蓋挖逆作工況（右）

挖土時根據出土口留設及挖土順序加以細化為1-1、1-2、1-3、1-4分塊（圖4）。1-2、1-3、1-4分塊同步開挖，周邊中隔墻同步跟進拆除，厚200 mm的C40素混凝土墊層隨挖隨澆。1-1分塊待上述區域挖土結束后，土方同時從周邊3個出土口運出。

民立中學正下方無法打設降水井，僅能在北側、東側及西側打設疏干井及降壓井，并在南側坑外輔以回灌井以減少降水對周邊馬路及建筑的沉降影響[4,5]。

3.2 墊層及底模施工

逆作每層結構均挖土至板底以下2.2 m，及時跟進澆筑厚200 mm素混凝土墊層并采用高2 m鋼管模板排架。由于民立中學西南角距出土口最遠，土方駁運距離較遠，經挖機多次翻土，土體較軟，可輔以竹笆鋪設后再澆筑素混凝土墊層。待此層結構達到養護強度后，先行拆除模板排架及墊層，而后進入下層土方開挖。

素混凝土墊層的及時澆筑不僅為豎向排架提供足夠承載力，也能成為臨時水平傳力構件，從而減少民立中學下方土體暴露時間，減少周邊地下連續墻及鋼立柱隆起變形。

3.3 逆作結構施工

在逆作臨時狀態下共有49根450 mm×450 mm×20 mm方管柱作為豎向受力構件，其中部分方鋼管柱將作為永久狀態下使用，需外包鋼筋混凝土形成900 mm×900 mm的勁性混凝土柱。方鋼管的設計垂直度需達到1/300，梁柱節點下施工50 cm柱帽。

逆作結構施工時的梁柱節點采用典型加腋節點（圖5），主梁鋼筋采用1∶6彎折后穿過方鋼管，并在當中加設2根構造鋼筋。加腋節點使梁縱筋完全避開鋼立柱，避免了鋼立柱開洞、焊接連接板等施工措施對鋼立柱的破壞。

混凝土澆筑采用在鋼管柱外留設2個φ150 mm的PVC套管，各層內襯墻、剪力墻中留設φ150 mm的PVC套管，間距1 000 mm，作為澆筑孔[6,7]。

圖4 出土口布置及分塊細化

圖5 梁柱典型加腋節點示意

4 監測變形分析

本工程地下室逆作施工位于保護建筑周邊及保護建筑基礎板正下方，施工時須對歷史建筑物進行保護，為此專設房屋沉降、立柱差異沉降、地下連續墻變形及水位監測，實施信息化施工。同時，加強對保護建筑區域下方的基坑監測，建立有效的監測網絡體系，并制定監測方案。根據監測數據，及時采取調整挖土、降水及結構施工方案。

施工前沿民立中學四周布置房屋沉降觀測點F224～F241，共18個測點（圖6）。對民立中學下方49根方鋼管柱布置立柱隆沉監測點（圖7）。

圖6 民立中學房屋沉降曲線示意

圖7 方鋼管柱立柱沉降曲線示意

監測數據表明，在整個蓋挖逆作施工過程中，鋼立柱和民立中學建筑物上浮值在20 mm左右，在最后一層施工時立柱和民立中學上浮值較大，民立中學東北側F236沉降點及下方立柱上浮值較大[8]。

1）原設計民立中學房屋沉降及立柱沉降值預估隆起20 mm左右，現場大部分測點約在20 mm，基本滿足設計預期結果。

2）B4層施工前為春節假期，基坑暴露時間較長，故沉降值較大；由于現場施工條件限制，民立中學下方土體只能從北側、東側先開挖，最后挖至西南側，東北側基坑土體卸載時間較長，隆起值偏大。

5 結語

1）現場實踐證明，實施過程中基坑挖土遵循時空效應原理“限時、對稱”開挖，可以有效地控制立柱及土體隆起，達到預期設計效果。本工程因條件限制只能在東側及北側挖土，造成民立中學東北角沉降略大。

2）降壓井應根據實際情況在建筑物四周均勻分布，降壓井運行過程中應每天監測坑內外水位變化及地下連續墻變形情況，必要時可進行坑外回灌井回灌工作。

3）結構施工時注意對保護建筑的臨時支護體系的保護，加強鋼立柱、房屋沉降、地下連續墻變形及坑內外水位變化的監測。