在保護建筑下方的基坑蓋挖式快速施工技術

趙興波

上海建工一建集團有限公司 上海 200120

在保護建筑下方進行基坑開挖時，樁基的施工是重點亦是難點。目前樁基的施工有2種方法，一種是直接在保護建筑下方進行樁基施工[1-3]，另一種則是把保護建筑移位[4-6]，再在保護建筑下方施工樁基。

在保護建筑下方直接施工樁基，不可避免地會對上部保護建筑產(chǎn)生影響，樁基施工工藝要求高，成本和代價也昂貴。如果把上方保護建筑暫時移位后再施工樁基，做好首層結構，然后及時把保護建筑回位，這樣不僅使樁基施工更方便，價格可觀，還可減少基坑施工對保護建筑的影響。

在傳統(tǒng)的深基坑工程施工中，土方一般采用挖機進行清理運輸，臨時混凝土支撐、分期墻則采用吊車清理運輸，這種方法適合于施工操作面開闊的工況。然而目前城市中心區(qū)的基坑工程開發(fā)規(guī)模越來越大，為控制基坑變形往往采取分坑施工的方式，通常操作面比較狹小，特別是在蓋挖法施工中，還會面臨的一個問題是臨時支撐、分期墻的拆除，會帶來大量的固體廢棄物，另外土方外運的速度也較慢，將直接影響敏感環(huán)境下基坑施工的成敗。

本文從施工工藝的角度，詳細闡述了保護建筑下方基坑蓋挖式施工的流程，配套提出了輔助蓋挖式出土、拆除的分期墻等廢棄物的快速清運技術，并成功地應用于上海民立中學項目，取得了良好的工程實施效果。

1 工程概況

上海市靜安區(qū)大中里地塊地下室基坑分為13個分坑開挖（圖1）。其中，3區(qū)包含4個基坑并采用逆作法施工，3-1區(qū)上方即是優(yōu)秀歷史建筑民立中學移位區(qū)。

圖1 基坑分區(qū)示意

原民立中學4號樓（威海路412號）于1999年9月23日被列為上海市“優(yōu)秀歷史建筑”。保護建筑于2009—2010年進行了整體移位施工，向東南方向平移57 m。新址下方建厚1.8 m、長40 m、寬45 m，面積約為1 367 m2的基礎板以承托保護建筑?；A板下由49根450 mm×450 mm×20 mm方管柱支撐，底板以下為φ850 mm鉆孔灌注樁，部分兼作工程樁。保護建筑下方建4層地下室（圖2），開挖深度20.2 m，待結構回作結束后將多余鋼立柱割除。

新基礎工程已經(jīng)施工完成，基礎板與保護建筑下方基坑支護體系的首道鋼筋混凝土支撐水平相連，與基坑圍護地下連續(xù)墻通過間隔布置的鋼筋混凝土傳力帶水平相連。保護建筑現(xiàn)采用樁基礎，整個受力體系穩(wěn)定可靠，結構各構件滿足承載力要求，基礎穩(wěn)固，能夠滿足基坑開挖和地下室施工的要求。

圖2 民立中學立面示意

2 基坑蓋挖式快速開挖

保護建筑下方基坑蓋挖式開挖，通常是指在基坑施工前先將保護建筑從原址移離到平整場地上，待基坑樁基施工完畢，地面首層結構澆筑且強度達到要求后，及時將保護建筑移到其首層結構上，再進行保護建筑地下室施工。

2.1 工藝流程

本工程基坑即3區(qū)開挖階段，相鄰1-a區(qū)、1-b區(qū)、1-d區(qū)、2-a區(qū)和2-b區(qū)已完成地下結構?？紤]到基坑中隔墻拆除對施工進度的影響，開挖時先開挖中隔墻附近的土方，以便于先行鑿除中隔墻，而鄰近保護設施的區(qū)域邊坡留土壓載，以控制基坑變形。待本層中隔墻基本鑿除到位后，再快速開挖邊坡留土。土方開挖過程中隨挖隨澆筑臨時墊層，分塊鋪設短排架并施工主體結構。具體施工流程為：

1）工況1：施工完成基坑立柱和立柱樁（圖3）。待樁基成型達到強度后，根據(jù)施工方案，大開挖首層土，挖土完成后施做首層結構（圖4）。本工程工況1前期已完成。

圖3 施工完成基坑立柱和立柱樁

圖4 施做首層結構

2）工況2：首層結構強度達到要求后，把保護建筑移回到首層結構上，并與首層結構連接完畢后，即可開挖基坑第2層土（圖5）。土方開挖過程中，挖到設計標高后，隨即施工墊層并及時完成地下1層結構的施工（圖6）。

圖5 保護建筑下方土方開挖

圖6 施做地下1層結構

3）工況3：地下1層結構強度達到設計要求后開挖基坑第3層土，土方開挖過程中，挖到設計標高后，施工墊層并及時完成地下2層結構。

4）工況4：地下2層結構強度達到設計要求后開挖基坑第4層土，土方開挖過程中，挖到設計標高后，施工墊層并及時完成地下3層結構。

5）工況5：地下3層結構強度達到設計要求后開挖基坑第5層土，土方開挖過程中，挖到設計標高后，施工墊層并及時完成底板的施工（圖7）。

圖7 地下結構施工完成

2.2 廢棄物快速清運技術

蓋挖法開挖時，暗挖的出土速度和效率直接決定了蓋挖法施工的成敗。如果暗挖的速度快，主體結構的跟進也就快，時空效應引起的基坑變形就小。除了常規(guī)的預先留設通風口、安裝大功率渦流風機、設置專用的防水照明線路等措施，使照明和通風設施得到改善，創(chuàng)造有利的暗挖施工作業(yè)條件；根據(jù)現(xiàn)場情況和施工組織在首層結構梁板上合理布置車輛運行路線，并對在基坑內(nèi)部進行暗挖施工的挖土機和駁運工具進行合理的安排外，為了加快出土的速度，專門研制了蓋挖法施工中的快速清運技術。本廢棄物快速清運技術還有利于拆除的分期墻、支撐等廢棄物的外運施工。

廢棄物清理運輸技術（圖8）包括門架式吊車、運輸箱、電動平板車等?；痈采w式開挖時，在各層結構樓板的同一位置設置預留洞，在預留洞上方安裝門架式吊車。開挖出的土方，拆除的臨時混凝土支撐、分期墻破碎后，用運輸箱裝滿，運送到預留洞處。預留洞口處通過門架式吊車上的電動葫蘆將滿載的運輸箱吊出地面并放置在電動平板車上。

圖8 廢棄物清理運輸裝置立面示意

電動平板車有專門的導軌供其運行，通過導軌把滿載的運輸箱運至既定的裝車點（圖9）。

圖9 廢棄物水平運輸示意

在裝車點處，利用吊車將運輸箱上的廢棄物裝車，運離現(xiàn)場（圖10）。

基坑地下室施工時，廢棄物清理運輸?shù)牧鞒倘缦拢旱叵陆Y構施工時，樓板同一位置預留洞口→地面層樓板強度達到要求，洞口上方安裝吊車和水平運輸裝置→用運輸箱裝廢棄物，吊車把裝滿的運輸箱從洞口吊出地面，移至水平運輸裝置處并把該處空的運輸箱吊回洞口處→水平運輸裝置把滿載的運輸箱送至裝車點，并把空的運輸箱運回→集中滿載的運輸箱，用運輸車輛運走。

圖10 廢棄物吊運裝車示意

廢棄物清理運輸技術的要點是：每臺門架導軌吊車配備2個運輸箱，一個運輸箱將廢棄物外運至指定裝車點并由其他吊車裝車，然后空載返回；同期另一個運輸箱在地下室裝載廢棄物并由門架導軌吊車吊運至地面，2個運輸箱按照先到先停原則停放于卸車點，后到的運輸箱停放于卸車點附近。根據(jù)廢棄物的總方量，在預算工期時計算出每天的清理運輸量，單層面積劃分為若干清理運輸區(qū)，每個區(qū)設立一套獨立的用于地下工程的廢棄物清理運輸裝置。

3 工程應用效果

經(jīng)實踐，保護建筑下方基坑覆蓋式快速開挖技術成功地應用于上海市靜安區(qū)40號大中里地塊民立中學項目中，完成了地下空間開發(fā)并很好地控制了保護建筑的不均勻沉降。

4 結語

隨著國家經(jīng)濟建設的發(fā)展，城鎮(zhèn)化的快速推進，眾多優(yōu)秀的保護建筑不僅需要修繕和加固，還面臨再次開發(fā)和遷移的問題。可喜的是經(jīng)過眾多工程實踐，建筑遷移技術已經(jīng)相當成熟。本文著重闡述保護建筑下方地下空間開發(fā)的成套技術，通過利用地下主體結構作為支撐結構，先把保護建筑移位再移回，實現(xiàn)了下方基坑的順利施工，具有很好的推廣和應用前景。