上海某高层楼宇“空壳”改建施工难点与安全监测

赵俊钊 杜晓晖 黄 轶 高永勇

1. 上海建工四建集团有限公司 上海 201103;2. 上海建筑改建与持续利用工程技术研究中心 上海 201103

1 项目概况

背景项目位于上海市南京西路，北侧与轨道交通2号线在平面投影位置上相交约107 m，隧道外边线与围护地下连续墙间距7～9 m，且南京西路下存在电力、信息、煤气、配水及污水等众多管线；南侧沧州大楼距离红线最近处6.4 m，文化保护建筑华业公寓距离红线约11 m；西侧上海展览中心能源楼距离围护边线约4.3 m；东侧开挖面距离现有建筑7～9 m，且平安影院为文化保护建筑（图1）。

图1 项目总平面及周边关系示意

项目由酒店改建为主楼办公、裙房商场的综合体。原项目地下1层，改建后主楼地上21层，地下1层（原主楼底板保留），裙房地上4层，地下4层（图2、图3）。

图2 改建前、后地下室布置

图3 改建前、后主楼平面示意

项目改建原则为：改建后建筑主体高度不超过现有建筑；改建前、后地上建筑面积不变；最重要的一条原则是不得全部拆除然后重建。实际上主楼结构仅存“空壳”。

2 项目难点分析

本项目要求原位改建，不允许采用拆除后重建的方式施工，原位改建给项目施工带来前所未有的挑战。

2.1 围护工程

基坑围护牵涉到CD机清障、MJS工法桩、RJP工法桩、三轴搅拌桩、高压旋喷桩、普通地下连续墙、铣槽地下连续墙等工艺，凡是目前建筑市场上用到的工艺，均会在本改建项目上应用。

2.2 遮蔽工程

由于本项目地处上海最繁华的商业区，周边环境复杂且安全要求高，故主楼的施工需要在全封闭环境下进行。项目采用的遮蔽脚手架包括落地扣件式钢管脚手架、悬挑盘扣式脚手架和附着式整体脚手架等，随着施工阶段的不同，脚手架需随时做出调整。

2.3 加固工程

基坑开挖前，原地下室顶板作为施工平台已无法满足施工要求，需进行地下室支撑和顶板加固施工。另外，为保证原主楼结构拆除过程的安全，需在主楼局部构件拆除前对剩余结构进行临时加固。

2.4 拆除工程

保护对象（轨交2号线）。因此，周边环境监测项目多，每个监测项目又包括多个监测点，详见表1。本节介绍周边管线监测点和地铁隧道监测点布置情况。

采用链锯切割和镐头机破拆相结合的施工工艺对改建结构进行拆除，施工时的扬尘、噪声和污水排放，以及切割后的构件垃圾吊装与外运等均需详细筹划，采取相应措施。

2.5 新建工程

需在原结构部分拆除后进行部分钢结构构件的安装。部分新建钢结构的施工需在剩余老结构中进行，场地狭小且需避免与剩余老结构及加固构件、遮蔽工程的碰撞，给钢结构的施工造成了极大的困难。部分新结构本身的安全性和整体稳定性也需仔细分析，并采取相应的加强措施。

2.6 项目管理

如此众多的分项及工艺类型，势必会牵涉到多家专业分包单位，如何妥善安排好彼此的先后施工顺序，使之在原本紧张的场地环境下仍能保持有条不紊的施工，是本项目最大的难点和管理重点。

3 安全监测

3.1 监测项目

项目新开挖基坑深17 m，且周边环境复杂，根据国家及上海市工程建设相关规范，确定本项目基坑安全等级为一级，基坑环境保护等级为一级，基坑工程监测等级为特级。按照本项目基坑监测等级并综合考虑改建项目的特殊性，确定原主楼结构、周边环境和基坑及支护结构等3种监测类型，每种类型再细分若干监测项目（表1）。

3.2 监测点布置

3.2.1 原主楼结构监测

裙房地下室开挖时，原主楼结构尚未完成拆除。为及时了解基坑施工过程中的主楼结构变形情况，预防危险发生，在主楼上布设11个垂直及水平位移观测点，底板上布设5个底板水平度监测点（图4），主楼倾斜通过沉降观测反算得到。

3.2.2 周边环境监测

本项目周边环境复杂，既有历史保护建筑，又有重要

表1 监测项目及监测点数量

图4 原主楼结构监测点布置

基坑周边共设置88个周边管线监测点（图5），其中，电力管线35个，信息管线12个，煤气管线17个，配水管线17个，污水管线7个。

对附近地铁隧道监测包括自动监测和人工监测，以人工监测为准，自动监测为参考。人工监测点布置为：46个上行线轨道道床垂直位移监测点，48个下行线轨道道床垂直位移监测点（图6）；上、下行线隧道结构平面位移变形监测点均为36个；上行线隧道收敛变形监测46组，下行线隧道收敛变形监测48组。基坑范围监测点加密，其余监测点布置与轨道道床垂直位移监测点类似。

图5 周边管线监测点布置

图6 地铁轨道道床沉降监测点示意

3.2.3 基坑及支护结构监测

为最大程度地反映监测对象的实际状态及其变化趋势，基坑及支护结构监测包括围护结构顶部的垂直与水平位移、围护体侧向变形（测斜）、坑外土体测斜、立柱垂直位移、支撑轴力、立柱内力、坑外潜水位、坑内承压水位、坑外承压水位等9项监测内容（图7）。

图7 基坑及支护结构监测点布置

3.3 监测频度

监测工作从地下连续墙护壁工程施工前开始，至地下工程施工结束、土方回填完成止，对基坑周边环境的监测延续至变形趋于稳定后结束。

依据基坑工程等级、周边环境和自然条件的变化等情况，按照基坑及地下工程的不同施工阶段来确定监测项目的监测频度（表2、表3）。根据规范要求，确定地铁隧道监测频度（表4）。当有危险事故征兆时，实时跟踪监测。

表2 原主楼结构监测频度

表3 基坑及支护结构和周边环境（除地铁隧道外）监测频度

表4 地铁隧道监测频度

4 结语

本文首先对位于上海市的某高层改建项目的施工难点进行介绍，并从围护工程、遮蔽工程、加固工程、拆除工程、新建工程、项目管理等方面进行了分析。依据基坑开挖深度、周边环境，并综合考虑改建项目的特殊性后，确定原主楼结构监测、周边环境监测和基坑及支护结构监测等3种监测类型，共18项监测项目。对原主楼结构监测点、周边管线监测点、地铁轨道道床沉降监测点和基坑及支护结构监测点等的布置情况进行了详细介绍，还对所有监测项目的监测频度进行了列表说明。希望本文可为闹市区复杂周边环境条件下的建筑改建提供参考。