优秀历史保护建筑下的地下结构盖挖逆作施工技术*

上海建工一建集团有限公司 上海 200120

1 工程概况

上海市静安区40#、46#大中里地块综合发展项目（图1）东到青海路，南到威海路，西到石门一路，北到南京西路，原吴江路贯穿其中。吴江路以南为40#地块，吴江路以北为46#地块。地块内的原民立中学4#楼为优秀历史保护建筑（图2）。

图1 工程概况示意

该建筑于2009～2010年进行了整体移位施工，向东南方向平移57 m。新址下方建厚1.8 m、长45 m、宽40 m、面积约为1 367 m2的基础板承托保护建筑。基础板下由49根450 mm×450 mm×20 mm方管柱支撑，底板以下为φ850 mm钻孔灌注桩，部分兼作工程桩。保护建筑下方拟建4层地下室，开挖深度20.2 m，待结构回作结束后将多余钢立柱割除。

图2 原民立中学4#楼

2 盖挖逆作施工背景

民立中学建筑物下地下室结构需与周边建筑地下室贯通，施工原设计为盖挖顺作法施工，待结构回作完成后再拆除相邻中隔墙连接结构。

现因其周边均已施工至上部结构，考虑施工对场地的需要，并加快相邻地下室结构贯通速度，机电管线提早进场施工。为减小基坑变形、钢立柱及房屋不均匀沉降的影响，民立中学地下室现采用盖挖逆作法施工（图3），基坑开挖时同步拆除相邻地下室中隔墙连接楼板[1-3]。

3 盖挖逆作关键施工技术

3.1 挖土及降水施工

民立中学地下室南面紧邻威海路，其他3面紧邻已完成的1-b、2-a、1-c区地下室，挖土施工时需同步拆除厚1 m的中隔墙。逆作施工时B0层结构板与民立中学基础板连接，由于施工条件限制，为加快土方出土速度，在紧贴民立中学基础板的北侧及东侧共设置3个出土口。

图3 盖挖顺作工况（左）与盖挖逆作工况（右）

挖土时根据出土口留设及挖土顺序加以细化为1-1、1-2、1-3、1-4分块（图4）。1-2、1-3、1-4分块同步开挖，周边中隔墙同步跟进拆除，厚200 mm的C40素混凝土垫层随挖随浇。1-1分块待上述区域挖土结束后，土方同时从周边3个出土口运出。

民立中学正下方无法打设降水井，仅能在北侧、东侧及西侧打设疏干井及降压井，并在南侧坑外辅以回灌井以减少降水对周边马路及建筑的沉降影响[4,5]。

3.2 垫层及底模施工

逆作每层结构均挖土至板底以下2.2 m，及时跟进浇筑厚200 mm素混凝土垫层并采用高2 m钢管模板排架。由于民立中学西南角距出土口最远，土方驳运距离较远，经挖机多次翻土，土体较软，可辅以竹笆铺设后再浇筑素混凝土垫层。待此层结构达到养护强度后，先行拆除模板排架及垫层，而后进入下层土方开挖。

素混凝土垫层的及时浇筑不仅为竖向排架提供足够承载力，也能成为临时水平传力构件，从而减少民立中学下方土体暴露时间，减少周边地下连续墙及钢立柱隆起变形。

3.3 逆作结构施工

在逆作临时状态下共有49根450 mm×450 mm×20 mm方管柱作为竖向受力构件，其中部分方钢管柱将作为永久状态下使用，需外包钢筋混凝土形成900 mm×900 mm的劲性混凝土柱。方钢管的设计垂直度需达到1/300，梁柱节点下施工50 cm柱帽。

逆作结构施工时的梁柱节点采用典型加腋节点（图5），主梁钢筋采用1∶6弯折后穿过方钢管，并在当中加设2根构造钢筋。加腋节点使梁纵筋完全避开钢立柱，避免了钢立柱开洞、焊接连接板等施工措施对钢立柱的破坏。

混凝土浇筑采用在钢管柱外留设2个φ150 mm的PVC套管，各层内衬墙、剪力墙中留设φ150 mm的PVC套管，间距1 000 mm，作为浇筑孔[6,7]。

图4 出土口布置及分块细化

图5 梁柱典型加腋节点示意

4 监测变形分析

本工程地下室逆作施工位于保护建筑周边及保护建筑基础板正下方，施工时须对历史建筑物进行保护，为此专设房屋沉降、立柱差异沉降、地下连续墙变形及水位监测，实施信息化施工。同时，加强对保护建筑区域下方的基坑监测，建立有效的监测网络体系，并制定监测方案。根据监测数据，及时采取调整挖土、降水及结构施工方案。

施工前沿民立中学四周布置房屋沉降观测点F224～F241，共18个测点（图6）。对民立中学下方49根方钢管柱布置立柱隆沉监测点（图7）。

图6 民立中学房屋沉降曲线示意

图7 方钢管柱立柱沉降曲线示意

监测数据表明，在整个盖挖逆作施工过程中，钢立柱和民立中学建筑物上浮值在20 mm左右，在最后一层施工时立柱和民立中学上浮值较大，民立中学东北侧F236沉降点及下方立柱上浮值较大[8]。

1）原设计民立中学房屋沉降及立柱沉降值预估隆起20 mm左右，现场大部分测点约在20 mm，基本满足设计预期结果。

2）B4层施工前为春节假期，基坑暴露时间较长，故沉降值较大；由于现场施工条件限制，民立中学下方土体只能从北侧、东侧先开挖，最后挖至西南侧，东北侧基坑土体卸载时间较长，隆起值偏大。

5 结语

1）现场实践证明，实施过程中基坑挖土遵循时空效应原理“限时、对称”开挖，可以有效地控制立柱及土体隆起，达到预期设计效果。本工程因条件限制只能在东侧及北侧挖土，造成民立中学东北角沉降略大。

2）降压井应根据实际情况在建筑物四周均匀分布，降压井运行过程中应每天监测坑内外水位变化及地下连续墙变形情况，必要时可进行坑外回灌井回灌工作。

3）结构施工时注意对保护建筑的临时支护体系的保护，加强钢立柱、房屋沉降、地下连续墙变形及坑内外水位变化的监测。