鄰地鐵、鄰運河拆除工程中的配重混凝土應用

尹 良 高桂博 顧天熊

蘇州中固建筑科技股份有限公司 江蘇 蘇州 215152

既有建筑在拆除改造時會遇到抗浮問題，留下部分建筑物會導致抗浮不足。緊鄰地鐵的建筑受到限制條件更多，既有地鐵結構可能因鄰近基坑工程施工而產生變形，在一定程度上會對地鐵線路的正常運營產生影響[1-4]。緊鄰運河地下水位高，抗浮問題尤為明顯。鐵屑混凝土可有效解決因結構自重不足而引起的不均勻沉降問題，但使用鐵屑混凝土也帶來了材料運輸、結構散熱及成品養護等問題。

1 工程概況

蘇州某綜合體改擴建項目，總用地面積14 341.78 m2，總建筑面積15 074.98 m2，計容建筑面積9 052.24 m2，地上3層，地下1層。建筑占地面積3 445.61 m2，建筑高度16 m。建筑一側緊鄰運河，另一側緊鄰蘇州軌交1號線（圖1）。

圖1 項目周邊環境

本項目需要拆除原有建筑物上部結構，在原位進行新建。該建筑東側、南側分別為京杭大運河及其支流；結構邊線往北水平距離軌道交通僅4.2 m。該建筑所在位置周邊管線眾多，北側距離已建住宅較近，且問題最大的是無法采用降水抗浮的方案。拆除施工期間正值雨季，地下水位上升造成地下浮力增加，為確保地下室底板不因上部建筑拆除、恒載的減小而造成上浮，必須采取其他抗浮方案。

2 主要方案

該拆除重建項目采取了特殊的施工方案：保留原地下室，并進行加固改造，上部原建筑拆除至地下室頂板，主要區域柱拆除至地面指定標高時進行無損切割，待1層柱加固之后進行新建作業。

地上結構拆除前的建筑荷載與新建后的建筑荷載有一定的變化，為了保證地鐵軌道線路不受此建筑荷載變化影響，拆除前對底板進行永久配重施工，以平衡新建建筑前后的荷載變化。

圖2所示陰影區域采用鐵屑混凝土填充，包括原結構底板面標高－5.100～－4.650 m，容重不小于35 kN/m3，另建筑找平厚50 mm，完成面標高為－4.600 m。該設計的意圖為：陰影區域上部今后無恒載建筑，為一般種植區域，鐵屑混凝土將作為陰影區域地下室底板抗浮的恒載。根據設計要求，擬澆筑的鐵屑混凝土容重為35 kN/m3，商品混凝土供應商按相應要求提前進行適配，以滿足容重及強度等級要求。

圖2 項目施工區域

施工時，還需在地上結構拆除后，新建建筑前，對拆除部分的荷載做臨時配重抗浮。地下室改造完成后進行均布臨時堆載抗浮，配重堆載完成后再拆除原上部結構。

本項目地下室施工除了抗浮之外，還需考慮地下室防變形措施，地下室部分梁需要鑿除后置換為新結構，被拆除的梁處于靠近外墻的區域，拆除此區域梁需要防止外墻因地下水位較高、土壓較大而造成倒塌，拆除前須在外墻柱與框架柱之間設置2道臨時鋼梁，對原梁卸載。

整個上部建筑拆除、新建階段，對建筑周邊地下水位以及地下室配重區域進行不間斷監測，若地下水位超過預警值或者配重區域底板有異常情況甚至發生變形，應第一時間增加臨時配重塊，增加配重無效果的話直接底板開孔卸壓。并立即上報代建、監理、設計等相關參建單位。臨時配重塊可采用原建筑拆除的梁、柱等混凝土構件，現場沙石裝袋等。

3 永久配重抗浮

設計要求該項目地下室澆筑材料容重達到35 kN/m3，但常規混凝土容重一般在24 kN/m3，無法達到設計要求。集料的表觀密度對混凝土的容重影響最大，利用合理的配比來提高孔隙的使用，如采用粉碎后鋼渣。本工程采用鐵屑混凝土，通過調整配比，孔隙率控制在1%以內，由水泥、鋼渣粉、沙子等配重材料結合而成，使該鐵屑混凝土滿足設計要求。

3.1 澆筑前積水處理

在鐵屑混凝土施工前，地面面層鏟除之后發現，地下室出現大量的積水滲水情況，最終選定采用排水板的疏水施工方案。

在鐵屑混凝土澆筑前先做1層排水板（圖3），四周設盲溝，滲水通過排水板的空隙流入盲溝，再通過盲溝流入集水坑。由于排水板鋪設在鐵屑混凝土下方，所以在排水板的材料選擇上還要考慮承重問題，選擇合適的排水板，并在節點位置予以加強。

圖3 排水板

3.2 鐵屑混凝土的運輸

該項目位于市區交通擁堵區域，為了保證混凝土連續澆筑以及避免運輸過程中的離析，澆筑過程全部集中在傍晚以后，保證混凝土澆筑的連續性。

3.3 鐵屑混凝土的澆筑

在本項目施工過程中遇到的問題是，由于鐵屑混凝土容重較大，澆筑攤鋪不易進行，同時鐵屑混凝土水化熱量較大，必須采取措施增加散熱。解決方案是施工時采用挖機等機械輔助攤鋪，人工找平的方案。澆筑混凝土應連續進行。

鐵屑混凝土澆筑不需要過度振搗，以免鋼渣下沉，表面產生大量浮漿，只需要采取二次抹壓工藝，以確保整個高度混凝土的質量。

底板加固鐵屑混凝土采取跳倉澆筑，將待澆筑區域分為3個施工段，澆筑順序如圖4所示，此澆筑順序也減少了混凝土的散熱量。

圖4 混凝土澆筑順序

4 臨時配重抗浮

本項目部分區域的抗浮方式采用加載臨時配重。提前預制配重塊，配重塊均為0.5 m3（1.0 m×1.0 m×0.5 m），充分考慮工程所在地高峰期貨車禁區等客觀因素，實行錯峰運輸，提前1～2 d將配重塊運抵施工現場。

根據平面布置，將堆載分為3個區域，每個區域又根據實際情況劃分成為若干小單元。

根據荷載不同，3個區域根據計算，均布荷載進行堆放。堆載過程中實時監控，整個堆載區基本完成首層堆載后進行首次檢查，整個堆載區基本完成后進行第二次檢查、測算。以此類推，根據不同區域、不同配重要求，配載至設計要求。在上部結構拆除前各區域均須完成1/2堆載量，上部拆除完成50%時各區域均須完成全部堆載量。

整個上部建筑拆除、新建階段，對建筑周邊地下水位以及地下室配重區域進行不間斷監測，若地下水位超過預警值或者配重區域底板有異常情況甚至發生變形，應第一時間增加臨時配重塊，增加配重無效果的話直接底板開孔卸壓。并立即上報代建、監理、設計等相關參建單位。臨時配重塊可采用原建筑拆除的梁、柱等混凝土構件，現場沙石裝袋等。

5 結語

1）本工程涉及多種工序方法的交叉施工，周圍環境較為復雜，地質環境條件不利，拆除項目受周邊環境影響大，通過交叉施工，化繁為簡，保證施工過程中建筑的安全。

2）從項目的拆除改造情況來看，該項目地下室改造施工效果良好，邊拆除邊監測，從監測結果可知，配重的施加較合理，保證了建筑的安全，也對地鐵無影響。

3）以鐵屑混凝土做永久配重，輔以臨時配重抗浮的方案有效，對地鐵正常運營無不利影響，地下室無形變。

4）以鐵屑鐵渣做重骨料混凝土在經濟效益和施工效果上取得良好的成果，同時也解決了在施工過程中所遇到的一些問題，如底板滲水、混凝土運輸、水化熱等，為以后類似工程項目施工積累了經驗。