盾構(gòu)隧道穿越區(qū)上方歷史保護(hù)建筑的保護(hù)與更新

徐鵬程

1. 上海建工二建集團(tuán)有限公司 上海 200080； 2. 上海建筑工程逆作法工程技術(shù)研究中心 上海 200080

位于上海外灘的工業(yè)基金會(huì)大樓由東樓、南樓及北樓組成，大樓始建于1906年，后期經(jīng)多次改造、加固使用至今。2019年產(chǎn)權(quán)方對大樓進(jìn)行了房屋安全性檢測，東樓和北樓存在不同程度的安全性損傷，需立即采取處理措施排除風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，新建地鐵盾構(gòu)即將緊貼大樓側(cè)向穿越，需在地鐵盾構(gòu)經(jīng)過前完成大樓的保護(hù)、更新，以保證盾構(gòu)推進(jìn)節(jié)點(diǎn)。本文對工程建設(shè)期的情況進(jìn)行了介紹，以期為類似歷史保護(hù)建筑的保護(hù)、更新施工提供借鑒。

1 工程概況

工業(yè)基金大樓地處上海外灘金融集聚帶，總建筑面積約145 00 m2，房屋總高度約28 m，墻下磚砌大放腳條形基礎(chǔ)。東樓原為地下1層、地上4層，砌體、混凝土和鋼結(jié)構(gòu)混合承重結(jié)構(gòu)，后加建至5層。北樓原為地下1層、地上2層，砌體、混凝土和鋼結(jié)構(gòu)混合承重結(jié)構(gòu)，后加建3層鋼排架結(jié)構(gòu)至5層。

大樓北側(cè)有待施工的地鐵區(qū)間盾構(gòu)隧道，埋深約30 m，水平距離東樓和北樓0.4～6.3 m。目前東樓、北樓自身結(jié)構(gòu)存在安全隱患，地鐵盾構(gòu)穿越將產(chǎn)生疊加影響，需在地鐵盾構(gòu)經(jīng)過前采取保護(hù)措施排除險(xiǎn)情，并保證盾構(gòu)節(jié)點(diǎn)[1-3]。

2 工程分析

1）地鐵公司通過模擬分析，盾構(gòu)側(cè)向穿越大樓時(shí)將對房屋造成一定的沉降影響，影響程度在20 mm以內(nèi)，即房屋抗沉降變形能力需＞20 mm，整體抗傾斜率＞0.2%，房屋地基加固樁基不宜侵入隧道結(jié)構(gòu)6 m同心圓范圍。根據(jù)專業(yè)單位出具的房屋質(zhì)量檢測報(bào)告，現(xiàn)狀東樓向北平均傾斜率為0.66%，房屋安全性鑒定評級為Csu級（局部構(gòu)成危房，需要加固或改造），東樓為歷史保護(hù)建筑，先前已進(jìn)行過局部的錨桿樁加固，本次設(shè)計(jì)方案按基礎(chǔ)保護(hù)加固實(shí)施。北樓向北平均傾斜率為0.71%，房屋安全性鑒定評級為Dsu級（整幢構(gòu)成危房，應(yīng)整體拆除），北樓為外灘風(fēng)貌建筑，設(shè)計(jì)方案為整體拆除后按原高度復(fù)建框架結(jié)構(gòu)，復(fù)建樁基需在盾構(gòu)推進(jìn)前完成，南樓結(jié)構(gòu)完整不做處理。

2）東樓因年代久遠(yuǎn)，原1層已沉降為半地下室，采用托換梁加長25 m的φ273 mm×8 mm鋼管樁進(jìn)行基礎(chǔ)加固，加強(qiáng)基礎(chǔ)體系的整體性。同時(shí)，東樓已于2010年進(jìn)行了局部錨桿樁加固，本次仍選用錨桿靜壓工藝進(jìn)行壓樁施工。

3）東樓現(xiàn)狀基礎(chǔ)下方障礙物較多且平均厚達(dá)3 m，一層半地下室凈高僅1.7 m，無法采用大型設(shè)備清障施工，選用的設(shè)備需緊貼墻體，在較小作業(yè)面內(nèi)完成清障任務(wù)。

4）考慮到北樓上部結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜且損傷嚴(yán)重，即使完成基礎(chǔ)加固也無法滿足上部結(jié)構(gòu)繼續(xù)使用的要求，按設(shè)計(jì)對大樓進(jìn)行預(yù)加固后，采用人工方式整體拆除。

5）本工程地處外灘地段，對泥漿外運(yùn)及固化均有極高要求；周邊環(huán)境復(fù)雜，緊鄰保留的東樓，鄰近居民區(qū)及寫字樓；復(fù)建樁基必須在北樓拆除后的14 d內(nèi)完成，即在盾構(gòu)推進(jìn)至本工程范圍前完成打樁工作，故選用長53 m的φ700 mm×16 mm高頻免共振鋼管樁，共計(jì)91根。

3 施工技術(shù)措施

1）設(shè)備數(shù)據(jù)采集，人工測量復(fù)核。施工前委托專業(yè)單位監(jiān)測東樓、南樓房屋垂直和水平位移，以及周邊地表、管線的位移情況，并在施工范圍內(nèi)布置水壓力監(jiān)測點(diǎn)。保護(hù)性加固和拆除期間監(jiān)測頻率為每天2次，利用無線設(shè)備采集數(shù)據(jù)和人工測量復(fù)核的方式，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2）利用樁位探測儀進(jìn)行老樁排摸。2010年建設(shè)方對東樓局部區(qū)域進(jìn)行了錨桿樁加固，但竣工圖與現(xiàn)場實(shí)際情況存在較大差異。項(xiàng)目部委托專業(yè)單位，采用樁位探地雷達(dá)進(jìn)行排摸，主要核對竣工圖中樁位是否與現(xiàn)場一致，若排摸出的樁位和設(shè)計(jì)樁位重疊，則反饋至設(shè)計(jì)，并建議利用老樁，不再另行壓樁，經(jīng)過優(yōu)化后最終施工錨桿樁70根。

3）水鉆清障、樓板開洞。因地下障礙物為原磚砌大放角、混凝土墊層、碎磚層、混凝土填充層、方木層等，合計(jì)約3 m深度，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際工況，在夾墻梁混凝土養(yǎng)護(hù)期間，利用φ108 mm小型水鉆進(jìn)行樁位引孔清障。在φ300 mm壓樁孔的周邊排布12個(gè)φ108 mm圓孔，保證引孔清障范圍能夠覆蓋壓樁鋼管區(qū)域，引孔完成后及時(shí)取出中間懸臂的芯樣。地下室凈高1.7 m，最小打樁設(shè)備需要2.5 m高度的操作空間，打樁前需在2層樓板上鑿除800 mm×1 000 mm的洞口使設(shè)備穿過樓板。打開樓板縱向主筋臨時(shí)上彎，開洞前在洞邊搭設(shè)臨時(shí)鋼管支撐架，開洞順序按照同面墻必須跳做的原則控制，各方向墻體在保證東樓結(jié)構(gòu)安全的前提下，可結(jié)合進(jìn)度同步施工。壓樁完成以后將上彎的樓板主筋恢復(fù)，并另外增設(shè)1層主筋作為補(bǔ)強(qiáng)措施，及時(shí)澆筑洞口混凝土，養(yǎng)護(hù)完成后再開始下批施工。

4）搭設(shè)臨時(shí)支撐架及腳手架，保證拆除安全。北樓在拆除前通過品茗受力計(jì)算，在樓板下方搭設(shè)臨時(shí)鋼管支撐架，在支撐架中間位置沿房屋縱向取消2根立桿并設(shè)置頂部八字撐，預(yù)留通道作為拆除期間的水平運(yùn)輸通道；搭設(shè)盤扣腳手架并掛設(shè)密目網(wǎng)作為操作平臺，利用現(xiàn)狀的窗洞布置拉結(jié)件。所有措施到位后，開始逐層從東往西拆除結(jié)構(gòu)，拆除時(shí)禁止上下交叉作業(yè)。

5）定點(diǎn)布置汽車吊，配合井道吊卸垃圾至地面。拆除作業(yè)時(shí)場地十分狹小，需考慮堆放鋼管和拆除的建筑垃圾，還需打通東西向4 m長的垃圾外運(yùn)通道，僅在12 m×8 m的場地條件下定點(diǎn)布置80 t汽車吊。5—6層樓拆除時(shí)，受吊臂工作半徑限制，垃圾在樓層上先水平運(yùn)輸至西側(cè)，80 t汽車吊在井道配合下將垃圾集中運(yùn)送至地面。1—4層拆除時(shí)，在北側(cè)另外布置25 t汽車吊，直接起吊就近范圍內(nèi)垃圾。拆除順序嚴(yán)格按照樓板、梁、墻（窗洞）、柱子依次進(jìn)行，拆墻前斷開腳手架窗洞位置的連墻件，架體最頂部立桿懸臂高度控制在4 m以內(nèi)，當(dāng)工作面上所有構(gòu)件拆除完成后，腳手架立即跟進(jìn)落低。

6）采用高頻免振鋼管樁，點(diǎn)式清障施工。選用荷蘭ICE的70RF免共振液壓錘進(jìn)行現(xiàn)場的沉樁施工，土塞效應(yīng)可有效降低對周邊既有房屋的施工影響。受場地原因限制，北樓拆除落地后保留底板作為履帶吊的行走便道，將150 t履帶吊布置在底板上作為沉樁的主設(shè)備，25 t汽車吊布置在北側(cè)寬7 m道路上，作為卸樁及豎樁輔助吊車。北樓地下障礙物同東樓一樣復(fù)雜，僅對樁位處點(diǎn)式清障，采用水鉆配合鎬頭機(jī)的方式明挖清障，其他底板區(qū)域樁基階段暫不處理，以供履帶吊行走。

7）鋼管樁批量焊接，集中壓樁。長53 m的鋼管樁分3節(jié)運(yùn)輸至現(xiàn)場，為提高打樁效率，首先施打第1批首節(jié)樁，通過受力計(jì)算接樁焊縫可在完成打底焊的情況下松開吊繩。第1批二節(jié)樁使用汽車吊起吊進(jìn)行打底焊，完成后松開吊繩進(jìn)行下一根樁打底焊，第1根樁在自立的情況下，可由工人開始剩余焊接作業(yè)。完成10根焊接接樁后，利用履帶吊上的液壓錘依次開始第1根二節(jié)樁壓樁，批量作業(yè)極大縮短了總的壓樁時(shí)間。第1批三節(jié)樁也采用同樣集中作業(yè)的方式，批量打底焊后流水進(jìn)行壓樁施工。鋼管樁的土塞效應(yīng)較為明顯，按照設(shè)計(jì)要求，鋼管樁內(nèi)需取土10 m深度，利用改造的螺栓鉆桿取土設(shè)備，每天可完成15根樁的樁內(nèi)取土任務(wù)。

4 結(jié)語

通過周密的設(shè)計(jì)方案選型和現(xiàn)場合理施工策劃，東樓選用水鉆清障，在低凈空情況下完成了基礎(chǔ)錨桿樁加固，加固后東樓在地鐵盾構(gòu)經(jīng)過后累積最大沉降量12 mm，在允許范圍內(nèi)；北樓6層結(jié)構(gòu)采取保險(xiǎn)性施工措施，安全拆除至底板；復(fù)建樁基采用高頻免振樁工藝，施工速度快且對周邊影響小，保證了重大工程的重要節(jié)點(diǎn)。大樓修繕施工的圓滿完成，為其他類似工程提供了借鑒的經(jīng)驗(yàn)。