地下歷史遺址保護(hù)區(qū)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)施工

俞建強(qiáng)

上海建工一建集團(tuán)有限公司 上海 200120

1 工程概況

No.2007G21地塊中酒店及六朝博物館項(xiàng)目位于南京市玄武區(qū)長(zhǎng)江路與漢府街交匯處西北隅。該項(xiàng)目原為酒店項(xiàng)目，但在建設(shè)初期發(fā)掘出歷史文物，項(xiàng)目類型因此更改為地下3層、地上5～6層的酒店及博物館共建項(xiàng)目。

在基坑開挖及地下室施工階段，于博物館部位的地下1層?xùn)|側(cè)中部，存在一片古城墻基和古河道遺址需要保護(hù)及陳列（圖1）。

圖1 項(xiàng)目位置及遺址保護(hù)區(qū)平面示意

遺址保護(hù)區(qū)位于博物館大廳部位的地下1層預(yù)應(yīng)力頂板之下，該區(qū)域的地下3層深度范圍內(nèi)，在北側(cè)、西側(cè)、南側(cè)以鉆孔灌注樁圍護(hù)，并以壓頂梁、腰梁和預(yù)應(yīng)力對(duì)拉錨索進(jìn)行緊固保護(hù)，東側(cè)為地下室圍護(hù)樁。土方開挖及地下室結(jié)構(gòu)施工階段，該部位和大廳預(yù)應(yīng)力頂板區(qū)域不予施工，留出作業(yè)空間。在地下結(jié)構(gòu)施工完畢后，上部結(jié)構(gòu)施工的同時(shí)，同步完成遺址保護(hù)區(qū)的地下1層結(jié)構(gòu)施工。

根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在遺址保護(hù)區(qū)北側(cè)和西側(cè)圍護(hù)樁上需設(shè)置型鋼混凝土柱及框架柱，與地下室襯墻一起，延伸至地下室頂板，然后作為上部結(jié)構(gòu)框架柱，主要包括4根型鋼混凝土柱和2根普通框架柱，框架柱范圍內(nèi)設(shè)置高1.8 m的冠梁（900 mm×1 800 mm），框架柱之間的區(qū)域設(shè)置高0.9 m的連通冠梁（900 mm×900 mm）。

在遺址保護(hù)區(qū)南側(cè)，根據(jù)遺址展示方案，西段14 m范圍內(nèi)的圍護(hù)樁需拆除至－6.6 m位置，剩余東段圍護(hù)樁拆除至－3.6 m，以暴露出城墻和古地質(zhì)斷面，方便設(shè)置櫥窗進(jìn)行展示（圖2）。

圖2 遺址保護(hù)區(qū)地下室結(jié)構(gòu)做法平面示意

2 遺址保護(hù)區(qū)結(jié)構(gòu)施工難點(diǎn)

1）對(duì)于文物及古遺址的保護(hù)，我國(guó)法律有嚴(yán)格規(guī)定，但在深基坑項(xiàng)目施工中，不可避免地存在基坑變形、地下水流失等情況。對(duì)于潮濕環(huán)境下的土遺址保護(hù)，是文物保護(hù)工作中最為困難的課題[1-2]，而本工程遺址保護(hù)區(qū)施工深度范圍內(nèi)為素填土及古河道砂性土地質(zhì)，土體內(nèi)含水量高，滲透系數(shù)高，圍護(hù)樁拆除及挖土作業(yè)過程中，極易引起土體坍塌[3-5]，可能損害古地質(zhì)和古城墻基礎(chǔ)。

2）本次遺址保護(hù)區(qū)結(jié)構(gòu)需要在北側(cè)和西側(cè)的圍護(hù)樁上接出鋼骨混凝土框架柱，新做冠梁與框架柱相交，且冠梁按照框架柱和非框架柱部位分為不同梁高，其節(jié)點(diǎn)構(gòu)造異常復(fù)雜，給節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)施工帶來很大難度。

3）遺址保護(hù)區(qū)南側(cè)西段14 m范圍內(nèi)的土體錨桿加固設(shè)計(jì)方案未考慮地下室預(yù)應(yīng)力頂板施工過程中模板支架對(duì)遺址保護(hù)區(qū)頂部土體的豎向荷載，該荷載在圍護(hù)樁拆除及錨桿加固先行施工完成的情況下，有可能造成土體滑移和坍塌[6]。

3 遺址保護(hù)區(qū)施工安排及方法實(shí)踐

3.1 選用合理的施工方法和措施減少擾動(dòng)

1）在圍護(hù)樁拆除施工前，采用井點(diǎn)降水措施，降低施工深度范圍內(nèi)遺址保護(hù)區(qū)土體的含水量，使土體有一定程度的固結(jié)，減少拆除過程中的坍塌情況。

2）在原圍護(hù)樁和冠梁的拆除方法上，對(duì)比了風(fēng)鎬、液壓鉗、化學(xué)逼裂、鏈?zhǔn)角懈?、排孔切割等諸多拆除方法，考慮到振動(dòng)、化學(xué)試劑及污水侵蝕的影響和工期等因素，最終決定采用鏈?zhǔn)角度胧角懈罟に嚺浜纤醯踹\(yùn)的方法，對(duì)于圍護(hù)樁內(nèi)側(cè)已施工的掛壁混凝土板，采用圓盤鋸的方式切割拆除。

3）框架柱及冠梁磚胎模的外側(cè)采用開挖出的原土回填密實(shí)，最大限度減少古地質(zhì)破壞。

4）在地下室大跨度預(yù)應(yīng)力頂板未完成的施工階段，對(duì)遺址保護(hù)區(qū)自然土面采用防水布全覆蓋的方式防止雨水侵蝕。

3.2 借助BIM技術(shù)優(yōu)化節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和工況，并三維交底

1）使用BIM技術(shù)建立遺址保護(hù)區(qū)4個(gè)立面結(jié)構(gòu)的三維整體模型，將樁頂處理、樁頂植筋、圍護(hù)樁側(cè)植筋、磚胎模及防水、鋼柱地腳螺栓、鋼柱、墻柱及冠梁鋼筋、南側(cè)土層錨桿等構(gòu)造均細(xì)化在模型中，借助模型進(jìn)行碰撞檢查，分析優(yōu)化節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，減少?gòu)?fù)雜節(jié)點(diǎn)的碰撞錯(cuò)誤（圖3）。

2）在BIM三維整體模型的基礎(chǔ)上，將設(shè)定的工況用三維截圖的方式呈現(xiàn)出來，采用直觀的方式論證施工方案的可行性。

3）利用模型及工況截圖，進(jìn)行三維交底，交底內(nèi)容包括節(jié)點(diǎn)構(gòu)造、工序及注意要點(diǎn)，使班組能直觀地了解復(fù)雜的三維節(jié)點(diǎn)施工，防止出錯(cuò)。

圖3 三維模擬柱與冠梁節(jié)點(diǎn)和柱腳埋件節(jié)點(diǎn)

3.3 采取合理的工序安排

工序安排上，在地下1層樓面結(jié)構(gòu)完成后，先施工西側(cè)、北側(cè)結(jié)構(gòu)，并穿插東側(cè)降板冠梁結(jié)構(gòu)施工，西側(cè)、北側(cè)和東側(cè)外圍結(jié)構(gòu)施工完成后，再施工遺址保護(hù)區(qū)上部的地下1層大跨度預(yù)應(yīng)力頂板，完成頂板施工并達(dá)到養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度拆模清理后，最后施工地下室內(nèi)部遺址保護(hù)區(qū)南側(cè)結(jié)構(gòu)。具體按以下順序分3個(gè)批次施工：

1）首先切割拆除框架柱部位的冠梁及圍護(hù)樁至設(shè)計(jì)樁頂－5.1 m（土體挖至－5.3 m），露出樁頭，原圍護(hù)樁掛板拆除至－6.3 m（地下1層樓面標(biāo)高－6.7 m），砌磚胎模及防水施工，進(jìn)行框架柱部位的樁頂處理、樁頂和樁側(cè)植筋、防水處理，并安裝和固定鋼柱地腳螺栓，綁扎柱腳鋼筋及地下室外墻鋼筋，單側(cè)支模并澆筑第1段混凝土至－4.15 m（圖4、圖5）。

圖4 第1段工況示意1（西北視圖）

圖5 第1段工況示意2（西北視圖）

2）北側(cè)、西側(cè)、東側(cè)非框架柱部分的冠梁及圍護(hù)樁、南側(cè)冠梁切割拆除至－3.25 m，樁頂處理，砌磚胎模及防水施工，安裝西側(cè)和北側(cè)鋼柱，綁扎西側(cè)、北側(cè)、東側(cè)冠梁及西側(cè)、北側(cè)地下室外墻鋼筋（并綁扎南側(cè)壓頂板鋼筋），單側(cè)支模并澆筑第2段混凝土至－2.35 m（圖6、圖7）。

3）施工剩余地下室外墻及遺址保護(hù)區(qū)上方的地下室大跨度預(yù)應(yīng)力頂板至±0.00 m，待頂板養(yǎng)護(hù)到強(qiáng)度后，拆除滿堂支撐架，清理出工作面后，按照土層錨桿施工要求，分層切割拆除南側(cè)圍護(hù)樁，分層施工錨桿，直至完成至設(shè)計(jì)要求的工作面（圖8、圖9）。

圖6 第2段工況示意1（東北視圖）

圖7 第2段工況示意2（東北視圖）

圖8 第3段工況示意1（東北視圖）

圖9 第3段工況示意2（東南視圖）

3.4 特殊節(jié)點(diǎn)的處理

1）為保證圍護(hù)樁上框架柱的錨固效果，遺址保護(hù)區(qū)的圍護(hù)樁采用切割方式拆除后，樁頭鋼筋采用人工剝出，并與框架柱鋼筋采用電渣壓力焊連接。由于電渣壓力焊接頭在同一截面，為保證符合規(guī)范要求，在樁頂內(nèi)部植入相同數(shù)量鋼筋以滿足連接要求（見圖3中的右側(cè)示意）。

2）由于框架柱、冠梁、地下室外墻混凝土為一個(gè)整體，無法采用對(duì)拉螺栓形式支設(shè)內(nèi)側(cè)模板，故對(duì)第1段和第2段結(jié)構(gòu)的模板采用鋼管扣件單側(cè)支模方式，鋼管斜撐與樓板采用預(yù)埋粗鋼筋的方式作為支承，靠近墻根部的樓板上預(yù)埋抗浮鋼筋與模板立桿焊牢，以抵消斜撐產(chǎn)生的向上分力（圖10、圖11）。

圖10 第1段結(jié)構(gòu)單側(cè)支模示意

圖11 第2段結(jié)構(gòu)單側(cè)支模示意

4 結(jié)語

遺址保護(hù)區(qū)的地下室內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工是一項(xiàng)難度很大的工作。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，對(duì)于遺址的保護(hù)是根本，遺址的展示是在保護(hù)妥當(dāng)?shù)幕A(chǔ)上進(jìn)行的[7]。這需要我們事先充分了解保護(hù)要求，理解設(shè)計(jì)意圖，熟悉地質(zhì)及各類環(huán)境和工況條件。根據(jù)保護(hù)要點(diǎn)，借助先進(jìn)的BIM技術(shù)來輔助制訂設(shè)計(jì)和施工方案，只有細(xì)致謹(jǐn)慎地對(duì)待每個(gè)工況環(huán)節(jié)，才能順利完成施工任務(wù)。