古建筑物位于深基坑一侧的施工保护措施.doc

南京市建设工程施工学术论文

古建筑物位于深基坑一侧的施工保护措施

（中建八局第三建设有限公司 210046）

【摘要】南京新街口邮政大楼紧靠金陵饭店扩建工程基坑一侧，该建筑物为民国古建筑，需要在施工中重点保护，在支护、桩基、地下室施工阶段，采用支护桩跳桩施工，三轴深搅及土体加固分段施工；土方及支撑分区域施工等措施，并在施工过程中采用信息指导施工，取得很好的效果。可供类似工程参考。
【关键词】古建筑；深基坑施工；古建筑保护

在我国的建筑史上，汉唐建筑看西安,明清建筑看北京,民国建筑看南京。民国建筑是南京历史文化名城的一个重要组成部分，南京的许多民国时期古建筑正越来越受到现代人的重视。新街口邮局原为民国国货银行，被南京市政府确定为民国一级保护单位。
我单位承建的金陵饭店扩建工程就位于新街口邮局一侧，距离很近，在深基坑施工过程中如何保护古建筑的结构安全，非常关键。
1 工程概况
金陵饭店扩建工程位于南京市新街口中心区西北角，南至金陵饭店北侧裙房，北至新华大厦，东至中山路，西至管家桥。项目总建筑面积为17.30万m2，地上塔楼57层，裙楼4层（局部5层），地下3层。
本工程基坑开挖深度-15.45m，分三期陆续开工建设。一期工程为地下室和塔楼、二期工程为裙楼地下室和裙楼地上结构、三期为地下连廊。一、二、三期工程分别位于新街口邮局的北、西、南面，其基坑距离新街口邮局均很近。一、二、三期工程与新街口邮局的相互位置关系见图1所示。

图1 一、二、三期工程与新街口邮局的相互位置关系

2 古建筑保护的重要性
古代建筑，作为我国古代劳动人民的智慧结晶，向现代人展示着我国古代劳动人民高超的施工技巧，是我国悠久灿烂历史文化的重要体现之一。
建国后的很长一段时间，对古建筑没有足够的重视，有许多能够展现民族智慧的古建筑遭到破坏或损毁，现阶段能够展现古代民族智慧的古建筑越来越少，也越来越受到人们的重视。中国邮政储蓄新街口支行原为民国国货银行，被南京市政府确定为国家一级保护单位。
由我单位施工的金陵饭店扩建工程地下室外墙距离新街口邮局约4.5m，基坑开挖深度-15.45m，在深基坑施工过程中如何有效的保护好新街口邮局的安全和稳定是一个全新的重要课题。
3 邮政储蓄银行的结构及地质情况
民国国货银行为六层砖混结构，目前作为新街口邮局使用，新街口邮局于上世纪90年代曾做过加固处理，其基础形式为砖砌条形基础，基础埋深-2.50m，地基基础采用杉木桩做加强处理。该区域地下水位位于-1.4m，土质有杂填土、粉质粘土以及淤泥质粉质粘土，邮局下土质竖向分布图见图2所示，可见邮局下土质条件很差，在施工中需要做到严格按要求施工，做好古建筑的保护措施。

图2 邮局下土质竖向分布图图 图3 邮局侧面支护形式剖面图
4 基坑支护设计对古建筑的保护措施
由于新街口邮局距离一期地下室基坑、二期地下室基坑均为4.5m，一二期地下室开挖深度-15.45m。为减少在地下室施工期间对邮局原有建筑的不良影响。设计阶段，对靠近邮局侧面的基坑支护设计进行以下加强处理。
4.1 支护桩直径加大，深度加深
在地下室其他部位的支护桩设计均为Φ1200@1400的钻孔灌注桩，并且其钻孔灌注桩均未入岩；在与邮局相邻的一侧，为加大灌注桩的强度和刚度，将钻孔灌注桩设计为Φ1300@1500，并且灌注桩间隔入强风化岩不小于1m。支护剖面形式见图3。
4.2 灌注桩和三轴深搅桩之间增加高压旋喷桩
由于施工工艺要求，三轴深搅桩同钻孔灌注桩之间留有200mm的间隙，且钻孔灌注桩与桩之间也留有200mm的间隙（见图4所示），上述面有200mm间隙的施工工艺要求保证两种桩体各自施工时相互不受影响。但恰恰就是预留的200mm土体，可能会对邮局结构造成沉降等不良影响，设计采用在三轴深搅桩和钻孔灌注桩之间增加单管高压旋喷桩，加强土体强度，单管高压旋喷桩位置见图4。

图4 邮局侧面增加单管高压旋喷位置 图5 邮局侧面基坑内土体加固平面示意图
4.3 基坑内增加三轴深搅桩土体加固
邮局下土质情况很差，为保证邮局在地下室施工期间的绝对安全，在一期地下室基坑、二期地下室基坑靠近邮局侧面基坑内增加三轴深搅土体加固，加固深度为-4.0m～-19.0m，加固范围见图5。
5 基坑支护及地下室施工对古建筑的保护措施
鉴于古建筑邮局的重要性，我单位在基坑支护、土方开挖、支撑施工、地下室施工、支撑拆除施工过程中采取相应的技术措施，保证邮局古建筑的安全。在整个施工过程中，分为三个施工阶段进行控制，分别为基坑支护及土体加固施工阶段、土方开挖及支撑施工阶段、地下室结构施工阶段。
5.1 基坑支护及土体加固施工阶段施工技术措施
5.1.1 钻孔灌注桩施工顺序要求
邮局一侧的钻孔灌注桩采用隔2桩施工1桩的办法进行施工，分三批将此段的钻孔桩施工完成。相邻两次施工间隔时间为7d。
5.1.2 三轴深搅和钻孔灌注桩的施工时间要求
由于三轴深搅施工对基坑土体的影响较大，为降低不良影响，采取先施工钻孔灌注桩7d后，当钻孔灌注桩强度达到30%时再施工三轴深搅桩时，钻孔灌注桩已有一定强度，可以降低三轴深搅施工时对邮局的影响。
5.1.3 三轴深搅桩施工工艺控制
三轴深搅止水桩必须连续施工，并且施工过程中将土体搅拌得非常均匀，三轴深搅施工阶段对邮局的影响为最大。为减少不良影响，通过和设计、监测、监理单位共同协商，确定三轴深搅止水桩每天按施工长度不大于10m进行控制。
5.1.4 高压旋喷桩施工时间控制
单管高压旋喷由于施工期间其压力过大，三轴深搅和钻孔灌注桩如成桩时间过短，在施工高压旋喷时，会对以前施工完成的桩造成冲击损坏。经研究确定高压旋喷桩施工时间为三轴深搅和钻孔灌注成桩15d以后开始施工。
5.1.5 一、二期地下室基坑土体加固施工控制
基坑内土体加固时间：当基坑支护三轴深搅、钻孔灌注桩、单管高压旋喷桩全部施工完成，并且达到设计强度后开始施工，施工时采用隔条法，见图5所示，把土体加固区域划分为块体，其中一期土体加固顺序为A-C-B，二期土体加固顺序为A-C-E-B-D，每天施工长度不大于10m控制施工进度。
5.2 土方开挖及支撑施工阶段施工技术措施
在基坑土方开挖及支撑施工阶段，为降低施工过程对原邮局建筑物的不良影响，采取靠近邮局部分的基坑半幅开挖，待半幅的基坑支撑施工完成并具有一定强度后，再开挖另半幅基坑的土方，如此循环向下逐次施工。基坑半幅施工见图6。

图6 邮局侧面基坑土方及支撑施工分区图
5.3 地下室结构施工阶段变形分析及控制措施
5.3.1 地下室结构施工阶段变形分析
地下室结构施工阶段，主要解决地下室底板施工时和地下一层结构施工时基坑变形对邮局的影响。
地下室底板施工时，由于地下室底板混凝土没有浇筑完成，基坑侧壁在土方开挖面的变形及位移较大，一旦基坑侧壁位移过大，必将导致邮局的沉降速率加快。如何加快地下室底板施工进度并采取相应措施，将是控制邮局沉降的关键所在。
在地下室底板施工完成后到结构负三、负二施工阶段，由于此阶段支护桩在下部有地下室底板嵌固，上部有第一道支撑嵌固，虽然在第三、第二道支撑拆除及结构施工阶段支护桩会有一些变形，但总的的变形不会很大，对邮局建筑的影响是有限的，此阶段施工过程中，主要加快结构施工进度即可。
第一道支撑拆除及负一层结构施工过程中，由于本工程地下一层层高6m，支护桩上部围檩标高-1.70m，也就是说，第一道支撑拆除后，支护桩悬臂长度达到4m以上，此时基坑侧壁的变形较大，应作为重点控制，并应采取相应措施。
5.3.2 地下室结构施工时的控制变形措施
（1）底板施工时控制变形措施
基础底板由于施工工序较多，相应的技术间歇时间较长，所以底板施工工期相应较长，为抑制邮局一侧的支护桩在基坑底部的水平位移而影响到邮局的沉降，如何加快基础底板施工进度，对抑制邮局的沉降变形将非常关键。在施工前，将地下室底板分为两部分施工，中间留施工缝处理，施工缝处增设钢板止水带。施工分界线见图6所示。
（2）一层支撑拆除控制变形措施
一层支撑层高6.0m，将一层支撑拆除后，基坑在一层的情况是一悬臂状态，其支护桩顶部的水平位移会比较大，这样给邮局的沉降带来非常不好的影响。为此：要在一层支撑拆除前及-1F结构施工中采取以下措施：
1）增设钢抛撑：在一层水平向支撑拆除前，为限制支护桩顶部围檩的水平变形，在-1F结构楼板-6.0m梁柱接头部位预埋400×600×12钢板埋件，焊接4道钢抛撑，其尺寸与钢板埋件相同。其位置详见图7所示。

图7 -1F结构楼板处钢抛撑平面、立面及节点处理示意图

2）增设结构换撑块：钢抛撑施工完成后，即可开始拆除一层支撑，在施工-1F结构时，对邮局侧面的支撑需进行转换，即在结构楼板框架主梁部位增设悬挑截面为500×1100换撑块，其长度根据所在位置施工时临时决定，换撑块的配筋与框架梁相同的换撑块，增设的换撑块位置见图8。

图8 在±0.00结构顶板处增加换撑块示意
待换撑块强度达到100%后，即可拆除钢抛撑。
6 信息化监测对施工的指导
本工程在支护施工阶段、土方及支撑施工阶段、地下室结构施工阶段，基坑监测对施工起着重要的指导作用。项目部根据基坑监测数据，及时调整施工步骤、施工节奏，基坑监测对邮局古建筑的保护起到了至关重要的作用。
基坑监测在整个施工过程中的监测实施详见表1。
表1 监测实施过程及实测数据
序号
施工阶段
监测方法及监测频率
备注
1
支护桩施工阶段
钻孔灌注桩施工期间：每3天监测一次，主要监测邮局沉降数据。邮局最大沉降2.1mm，最小沉降1.0mm，沉降差1.1mm.

‚三轴深搅施工期间：每天监测两次，上、下午各一次，主要监测邮局沉降数据。并对监测数据进行分析，决定第二天的工作内容。邮局最大沉降值达到11.9mm，最小沉降值5.0mm，沉降差6.9mm.

ƒ单管高压旋喷施工期间：每2天监测一次。没有沉降位移。

④土体加固施工期间：每2天监测一次。没有沉降位移。

2
土方开挖及支撑施工阶段
土方开挖及支撑施工期间：每2天监测一次，施工过程中要求必须按照监测的数据指导施工，并且土方开挖、支撑施工必须加快施工进度。
监测指标有：建筑物沉降、水平位移、深层位移、支撑轴力。
土方开挖后，沉降、水平位移及轴力均不同程度增大，大约3d后变化停止，但深层位移在施工过程中一直变化。
邮局最大沉降值达到11.8mm，最小沉降值3.0mm，沉降差8.8mm.

3
地下室结构施工阶段
底板分两块施工，在加快施工进度的同时，其监测数据没有大的变化。

-3、-2F支撑拆除，结构施工阶段，沉降及深层位移发生小的变化，其余监测数据正常。

-1F支撑拆除，结构施工阶段，沉降及深层位移发生小的变化，其余监测数据正常。

最终情况
整个地下室支撑拆除、结构施工阶段，基坑监测数据如下：邮局最大沉降值达到14.8mm，最小沉降值4.0mm，沉降差10.8mm.

7 实施效果
金陵饭店扩建工程三层地下室的整个施工过程，对邮局古建筑的影响的三个阶段，分别是支护桩施工阶段；土方开挖及支撑施工阶段和地下室结构施工阶段。在每个施工阶段通过采取各项一定的技术措施和抢工措施，将地下室施工对邮局古建筑的影响降低到最小。一期、二期地下室工程施工完成后，根据基坑监测单位的监测报告，施工过程对邮局古建筑的影响均在设计确定的控制范围内。
8 结束语
现阶段，随着城市建设的快速发展、旧城改造的步伐也越来越快，在旧建筑物拆除的基础上新建的工程也越来越多。很有可能会碰到拟建建筑物旁边有需要保护的古建筑的情况。
本工程在古建筑物的保护措施中，既有设计阶段采取的措施，也有施工、监测所采取的措施，可供类似工程参考。

参考文献：
[1] 翁达来.南京民国建筑与街区保护利用状况评价[J].山西建筑，2011年10期
[2] 《建筑施工手册》编委会.建筑施工手册(5版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2013.
[3] 中国建筑科学研究院.JGJ94-2008建筑桩基技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008

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