盾构隧道穿越区上方历史保护建筑的保护与更新

徐鹏程

1. 上海建工二建集团有限公司 上海 200080； 2. 上海建筑工程逆作法工程技术研究中心 上海 200080

位于上海外滩的工业基金会大楼由东楼、南楼及北楼组成，大楼始建于1906年，后期经多次改造、加固使用至今。2019年产权方对大楼进行了房屋安全性检测，东楼和北楼存在不同程度的安全性损伤，需立即采取处理措施排除风险。同时，新建地铁盾构即将紧贴大楼侧向穿越，需在地铁盾构经过前完成大楼的保护、更新，以保证盾构推进节点。本文对工程建设期的情况进行了介绍，以期为类似历史保护建筑的保护、更新施工提供借鉴。

1 工程概况

工业基金大楼地处上海外滩金融集聚带，总建筑面积约145 00 m2，房屋总高度约28 m，墙下砖砌大放脚条形基础。东楼原为地下1层、地上4层，砌体、混凝土和钢结构混合承重结构，后加建至5层。北楼原为地下1层、地上2层，砌体、混凝土和钢结构混合承重结构，后加建3层钢排架结构至5层。

大楼北侧有待施工的地铁区间盾构隧道，埋深约30 m，水平距离东楼和北楼0.4～6.3 m。目前东楼、北楼自身结构存在安全隐患，地铁盾构穿越将产生叠加影响，需在地铁盾构经过前采取保护措施排除险情，并保证盾构节点[1-3]。

2 工程分析

1）地铁公司通过模拟分析，盾构侧向穿越大楼时将对房屋造成一定的沉降影响，影响程度在20 mm以内，即房屋抗沉降变形能力需＞20 mm，整体抗倾斜率＞0.2%，房屋地基加固桩基不宜侵入隧道结构6 m同心圆范围。根据专业单位出具的房屋质量检测报告，现状东楼向北平均倾斜率为0.66%，房屋安全性鉴定评级为Csu级（局部构成危房，需要加固或改造），东楼为历史保护建筑，先前已进行过局部的锚杆桩加固，本次设计方案按基础保护加固实施。北楼向北平均倾斜率为0.71%，房屋安全性鉴定评级为Dsu级（整幢构成危房，应整体拆除），北楼为外滩风貌建筑，设计方案为整体拆除后按原高度复建框架结构，复建桩基需在盾构推进前完成，南楼结构完整不做处理。

2）东楼因年代久远，原1层已沉降为半地下室，采用托换梁加长25 m的φ273 mm×8 mm钢管桩进行基础加固，加强基础体系的整体性。同时，东楼已于2010年进行了局部锚杆桩加固，本次仍选用锚杆静压工艺进行压桩施工。

3）东楼现状基础下方障碍物较多且平均厚达3 m，一层半地下室净高仅1.7 m，无法采用大型设备清障施工，选用的设备需紧贴墙体，在较小作业面内完成清障任务。

4）考虑到北楼上部结构形式复杂且损伤严重，即使完成基础加固也无法满足上部结构继续使用的要求，按设计对大楼进行预加固后，采用人工方式整体拆除。

5）本工程地处外滩地段，对泥浆外运及固化均有极高要求；周边环境复杂，紧邻保留的东楼，邻近居民区及写字楼；复建桩基必须在北楼拆除后的14 d内完成，即在盾构推进至本工程范围前完成打桩工作，故选用长53 m的φ700 mm×16 mm高频免共振钢管桩，共计91根。

3 施工技术措施

1）设备数据采集，人工测量复核。施工前委托专业单位监测东楼、南楼房屋垂直和水平位移，以及周边地表、管线的位移情况，并在施工范围内布置水压力监测点。保护性加固和拆除期间监测频率为每天2次，利用无线设备采集数据和人工测量复核的方式，保证数据的准确性。

2）利用桩位探测仪进行老桩排摸。2010年建设方对东楼局部区域进行了锚杆桩加固，但竣工图与现场实际情况存在较大差异。项目部委托专业单位，采用桩位探地雷达进行排摸，主要核对竣工图中桩位是否与现场一致，若排摸出的桩位和设计桩位重叠，则反馈至设计，并建议利用老桩，不再另行压桩，经过优化后最终施工锚杆桩70根。

3）水钻清障、楼板开洞。因地下障碍物为原砖砌大放角、混凝土垫层、碎砖层、混凝土填充层、方木层等，合计约3 m深度，根据现场实际工况，在夹墙梁混凝土养护期间，利用φ108 mm小型水钻进行桩位引孔清障。在φ300 mm压桩孔的周边排布12个φ108 mm圆孔，保证引孔清障范围能够覆盖压桩钢管区域，引孔完成后及时取出中间悬臂的芯样。地下室净高1.7 m，最小打桩设备需要2.5 m高度的操作空间，打桩前需在2层楼板上凿除800 mm×1 000 mm的洞口使设备穿过楼板。打开楼板纵向主筋临时上弯，开洞前在洞边搭设临时钢管支撑架，开洞顺序按照同面墙必须跳做的原则控制，各方向墙体在保证东楼结构安全的前提下，可结合进度同步施工。压桩完成以后将上弯的楼板主筋恢复，并另外增设1层主筋作为补强措施，及时浇筑洞口混凝土，养护完成后再开始下批施工。

4）搭设临时支撑架及脚手架，保证拆除安全。北楼在拆除前通过品茗受力计算，在楼板下方搭设临时钢管支撑架，在支撑架中间位置沿房屋纵向取消2根立杆并设置顶部八字撑，预留通道作为拆除期间的水平运输通道；搭设盘扣脚手架并挂设密目网作为操作平台，利用现状的窗洞布置拉结件。所有措施到位后，开始逐层从东往西拆除结构，拆除时禁止上下交叉作业。

5）定点布置汽车吊，配合井道吊卸垃圾至地面。拆除作业时场地十分狭小，需考虑堆放钢管和拆除的建筑垃圾，还需打通东西向4 m长的垃圾外运通道，仅在12 m×8 m的场地条件下定点布置80 t汽车吊。5—6层楼拆除时，受吊臂工作半径限制，垃圾在楼层上先水平运输至西侧，80 t汽车吊在井道配合下将垃圾集中运送至地面。1—4层拆除时，在北侧另外布置25 t汽车吊，直接起吊就近范围内垃圾。拆除顺序严格按照楼板、梁、墙（窗洞）、柱子依次进行，拆墙前断开脚手架窗洞位置的连墙件，架体最顶部立杆悬臂高度控制在4 m以内，当工作面上所有构件拆除完成后，脚手架立即跟进落低。

6）采用高频免振钢管桩，点式清障施工。选用荷兰ICE的70RF免共振液压锤进行现场的沉桩施工，土塞效应可有效降低对周边既有房屋的施工影响。受场地原因限制，北楼拆除落地后保留底板作为履带吊的行走便道，将150 t履带吊布置在底板上作为沉桩的主设备，25 t汽车吊布置在北侧宽7 m道路上，作为卸桩及竖桩辅助吊车。北楼地下障碍物同东楼一样复杂，仅对桩位处点式清障，采用水钻配合镐头机的方式明挖清障，其他底板区域桩基阶段暂不处理，以供履带吊行走。

7）钢管桩批量焊接，集中压桩。长53 m的钢管桩分3节运输至现场，为提高打桩效率，首先施打第1批首节桩，通过受力计算接桩焊缝可在完成打底焊的情况下松开吊绳。第1批二节桩使用汽车吊起吊进行打底焊，完成后松开吊绳进行下一根桩打底焊，第1根桩在自立的情况下，可由工人开始剩余焊接作业。完成10根焊接接桩后，利用履带吊上的液压锤依次开始第1根二节桩压桩，批量作业极大缩短了总的压桩时间。第1批三节桩也采用同样集中作业的方式，批量打底焊后流水进行压桩施工。钢管桩的土塞效应较为明显，按照设计要求，钢管桩内需取土10 m深度，利用改造的螺栓钻杆取土设备，每天可完成15根桩的桩内取土任务。

4 结语

通过周密的设计方案选型和现场合理施工策划，东楼选用水钻清障，在低净空情况下完成了基础锚杆桩加固，加固后东楼在地铁盾构经过后累积最大沉降量12 mm，在允许范围内；北楼6层结构采取保险性施工措施，安全拆除至底板；复建桩基采用高频免振桩工艺，施工速度快且对周边影响小，保证了重大工程的重要节点。大楼修缮施工的圆满完成，为其他类似工程提供了借鉴的经验。