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1 工程概況

本工程位于南京市秦淮區(qū)夫子廟內(nèi)，貢院街以北、貢院西街以東。工程建筑主要為中國(guó)科舉博物館配套辦公用房等組成。博物館平面呈矩形，為全地下結(jié)構(gòu)，中間為博物館本體，主要布置展廳，博物館本體與周邊結(jié)構(gòu)脫開(kāi)，中間為回字形天井和坡道（圖1）。

圖1 工程概況

博物館基坑面積約7 270 m2，周長(zhǎng)約358 m，基坑挖深20.5 m。圍護(hù)采用厚1 000 mm地下連續(xù)墻（深40 m），基坑北側(cè)地下連續(xù)墻鄰近歷史保護(hù)建筑明遠(yuǎn)樓，采用T形地下連續(xù)墻兩側(cè)設(shè)置槽壁加固。西北角及西側(cè)區(qū)域地下連續(xù)墻兩側(cè)設(shè)置槽壁加固。槽壁加固采用Φ850 mm@600 mm三軸水泥土攪拌樁。博物館本體與周邊結(jié)構(gòu)脫開(kāi)，故博物館本體采用順作法施工，設(shè)置4 道鋼筋混凝土環(huán)撐和5 塊板，除博物館本體外的其他建筑采用逆作法施工，以5 塊板代水平支撐確保基坑豎向穩(wěn)定。本工程水文地質(zhì)條件復(fù)雜，場(chǎng)地范圍有2 層承壓水。第1層承壓水主要賦存于③3層中；第2層承壓水主要賦存于③6層含卵礫石粉土、粉砂層中。另外場(chǎng)地內(nèi)有不良地質(zhì)土如填土、軟弱土等。

2 工程施工中存在的風(fēng)險(xiǎn)

2.1 周邊環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

（a）本工程位于南京市夫子廟地區(qū)，南側(cè)為貢院街。夫子廟周邊游人較多，施工中需處理好周邊安全。

（b）工程北側(cè)明遠(yuǎn)樓兩側(cè)各有2 棵歷史悠久的法國(guó)梧桐需要保護(hù)，距離地下連續(xù)墻T形槽段最近為8.4 m，在整個(gè)施工過(guò)程中需要對(duì)其特別的保護(hù)。此類樹(shù)對(duì)堿性物質(zhì)比較敏感，而攪拌樁施工中有大量的堿性物質(zhì)如水泥等，在施工前必須制定對(duì)應(yīng)的保護(hù)措施。

（c）本場(chǎng)地內(nèi)部及北側(cè)存在上世紀(jì)80年代初的人防結(jié)構(gòu)，局部位置地下室外墻與人防設(shè)施的平面位置相沖突（圖2），需在本工程基坑圍護(hù)體施工前進(jìn)行清障處理?，F(xiàn)有人防設(shè)施埋深約5.5 m，人防底板厚約400 mm。

圖2 老人防設(shè)施與地下室外墻示意

（d）樁基地下連續(xù)墻嵌巖地下連續(xù)墻底部進(jìn)入④2層泥質(zhì)砂巖（中風(fēng)化）至少2 m，成槽設(shè)備須滿足入巖要求。

（e）本工程基坑挖深為20.5 m，經(jīng)計(jì)算，③3層第1層承壓對(duì)本工程有影響，需降承壓水。

2.2 逆作法施工難點(diǎn)

（a）由于采用一柱一樁的方法，先期施工的鋼立柱將作為以后永久柱結(jié)構(gòu)，鋼立柱的垂直度得不到保證，將會(huì)對(duì)以后柱子的施工帶來(lái)影響，且會(huì)對(duì)樓板產(chǎn)生較大的應(yīng)力重分布，因此鋼立柱的垂直度須達(dá)到1／500精度以上。

（b）采用“兩墻合一”的單墻形式，因此接頭防水問(wèn)題、地下連續(xù)墻垂直度、泥漿配置三大因素是決定地下連續(xù)墻、基坑、結(jié)構(gòu)質(zhì)量的關(guān)鍵。

（c）逆作法施工挖土與結(jié)構(gòu)的協(xié)同施工：遵循“分層、分塊、限時(shí)”的原則。

3 施工中所采取的措施[1-4]

3.1 周邊環(huán)境保護(hù)措施

（a）工程地下連續(xù)墻施工離古樹(shù)較近，為防止水泥土攪拌樁施工時(shí)的水泥漿侵入古樹(shù)周邊土體內(nèi)，根據(jù)地質(zhì)情況在古樹(shù)與T形槽段地下連續(xù)墻之間（T形槽段之外2 m處）采用打設(shè)一排深9 m拉森鋼板樁方法來(lái)防止水泥漿侵入古樹(shù)周邊土體內(nèi)（圖3）。

圖3 明遠(yuǎn)樓古樹(shù)保護(hù)示意

（b）地下連續(xù)墻區(qū)域清障寬度為3 m，采用RT-260H全套管鉆機(jī)Φ1 500 mm套管進(jìn)行清障處理，每孔搭接500 mm，以保證清障無(wú)死角，約需鉆138 孔。立柱樁及抗壓樁處采用Φ1 200 mm套管進(jìn)行清障處理，約需鉆34 孔。清障深度為地面以下6 m。待清除回填密實(shí)后，施工攪拌樁槽壁加固和新建的地下連續(xù)墻，局部土體進(jìn)行槽壁加固。

（c）本工程地下連續(xù)墻深度40 m，已嵌入④2層泥質(zhì)砂巖（中風(fēng)化）2 m，施工帶來(lái)較大難度，在未進(jìn)入④1層泥質(zhì)砂巖（強(qiáng)風(fēng)化）時(shí)采用金泰SG60成槽機(jī)進(jìn)行成槽挖土，待三抓全部挖至接近③6層底且發(fā)現(xiàn)施工進(jìn)度變緩后使用銑槽機(jī)進(jìn)行成槽作業(yè)，待整幅槽段均達(dá)到設(shè)計(jì)入巖標(biāo)準(zhǔn)后，直接使用BC40銑槽機(jī)進(jìn)行清底置換。

3.2 逆作法關(guān)鍵措施

（a）為了提高地下連續(xù)墻與底板之間的施工縫抗?jié)B要求，挖土后，清理地下連續(xù)墻面的施工縫表面的泥巴，并鑿掉地下連續(xù)墻保護(hù)層，用鋼絲板刷刷清浮灰，再用清水沖洗干凈，使后澆底板與地下連續(xù)墻面有良好的接觸，確?？?jié)B要求。

（b）地下連續(xù)墻成槽過(guò)程中利用成槽機(jī)自配顯示儀表和自動(dòng)糾偏儀，進(jìn)行垂直度跟蹤觀測(cè)，嚴(yán)格做到隨挖隨測(cè)隨糾，達(dá)到1/400的垂直度要求，選用優(yōu)質(zhì)泥漿，配制合適的泥漿配合比進(jìn)行試成槽，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況及時(shí)調(diào)整。

（c）本工程主體結(jié)構(gòu)柱長(zhǎng)＞20 m，一柱一樁垂直度控制要求為1/500，采用液壓全自動(dòng)調(diào)垂盤法系統(tǒng)結(jié)合激光測(cè)斜儀垂直度監(jiān)測(cè)進(jìn)行格構(gòu)柱垂直度調(diào)整。

（d）本工程采用順逆結(jié)合的施工方法，除博物館本體外的其他建筑物采用逆作法施工，博物館本體采用順作法施工。逆作法施工時(shí)中逆作法取土口的設(shè)置、梁柱受力節(jié)點(diǎn)的處理、混凝土澆筑節(jié)點(diǎn)處理、兩墻合一同主體結(jié)構(gòu)連接點(diǎn)處理、鋼管柱梁節(jié)點(diǎn)是至關(guān)重要的。

4 工程施工技術(shù)

針對(duì)工程地處南京夫子廟內(nèi)，周邊環(huán)境復(fù)雜，施工工期緊，故對(duì)本工程樁基圍護(hù)施工方案、逆作法挖土施工方案、博物館本體施工方案、地下施工方案等與設(shè)計(jì)進(jìn)行溝通，進(jìn)行設(shè)計(jì)圖紙的優(yōu)化，使工程得以順利進(jìn)行。

4.1 土方開(kāi)挖總流程

由于基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，基坑開(kāi)挖為滿足挖土要求，在頂板上設(shè)置4 個(gè)取土口（圖4）。為解決地下施工期間材料的運(yùn)輸問(wèn)題，利用該洞口作為吊物孔，在其周邊樓板作加固處理，方便土方車輛裝卸使用。

逆作區(qū)施工流程為：逆作區(qū)開(kāi)挖至-2.55 m，施工B0板、順作區(qū)第1道支撐→逆作區(qū)開(kāi)挖至-6.95 m，施工B1板、順作區(qū)第2道支撐→逆作區(qū)開(kāi)挖至基坑底-20.70 m，B3板及順作區(qū)第4道混凝土支撐施工完成。博物館本體順作施工流程為：底板完成，順作區(qū)第4、3 道支撐拆除，B3、B2結(jié)構(gòu)施工→逆作區(qū)上部結(jié)構(gòu)施工，順作區(qū)第2、1道支撐拆除，B1、B0結(jié)構(gòu)施工

圖4 取土口及行車路線示意

4.2 土方開(kāi)挖施工

工程第1皮土方采用3臺(tái)1 m3挖機(jī)進(jìn)行大開(kāi)挖，挖土至頂板底標(biāo)高，隨即澆搗混凝土墊層，待墊層具備一定的強(qiáng)度后，搭設(shè)排架施工B0板。

待±0.00 m樓板完工，其混凝土達(dá)到強(qiáng)度后立即在取土口處設(shè)置4臺(tái)抓斗挖土機(jī)。根據(jù)B0板上運(yùn)土車30 t/輛的輪壓，對(duì)于車輛行走處的樓板將采取樓板內(nèi)增加鋼筋以加強(qiáng)，以滿足運(yùn)土車輛的荷載。

在每層樓板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后分區(qū)開(kāi)始挖下一皮土方（圖5）?！芭柽叀蓖脸闂l開(kāi)挖，隨挖隨搗混凝土墊層。挖土設(shè)備采用4 臺(tái)液壓反鏟挖土機(jī)，確保每日出土2 500 m3，挖土?xí)r從中間向兩邊進(jìn)行，先在取土孔部位局部人工放坡挖深，然后以1∶2放坡挖土推進(jìn)，為集土需要，取土口處土比周邊土可局部挖深1.5 ～2 m。

圖5 挖土分區(qū)示意

待坑底盆邊土全部挖完，墊層連成一個(gè)整體后，進(jìn)行局部深坑的開(kāi)挖，底板完成，移走取土設(shè)備。

挖土?xí)r不得單邊掏空立柱。土方開(kāi)挖在降水及坑內(nèi)加固達(dá)到要求后進(jìn)行，挖土操作分層分段，對(duì)個(gè)別一次挖土超過(guò)2 m的需階梯式開(kāi)挖，階梯至少寬6 m。坑底應(yīng)保留300 mm厚基人工挖除平整，防止坑底土擾動(dòng)。墊層隨挖隨澆，墊層必須在見(jiàn)底后24 h內(nèi)澆完。

逆作區(qū)挖土由于本工程挖深達(dá)20.5 m，需做好通風(fēng)和照明的設(shè)施。地下照明采用水銀燈，管線在澆搗上一層樓板的時(shí)候預(yù)埋。每隔8 m左右1 只燈，隨著挖土方向燈具及時(shí)跟進(jìn)安裝。

在應(yīng)急通道的照明需采用一路單獨(dú)的線路，以便于施工人員在發(fā)生意外事故導(dǎo)致停電的時(shí)候從現(xiàn)場(chǎng)安全撤離，避免人員傷亡事故的產(chǎn)生。

4.3 基坑降水施工

（a）本工程的①、②1、②2、③1、③2、③3 及③4層中一定深度內(nèi)含有潛水及承壓水。按照200 m2布置一口疏干井，共36口。

（b）基坑開(kāi)挖過(guò)程中，需要降坑內(nèi)淺層潛水及第③3層承壓水，在坑外適當(dāng)布置第③6 層應(yīng)急回灌井兼水位觀測(cè)井，共8 口。在坑外共布置淺層潛水及第③3 層水位觀測(cè)井2 口。主要用于水位監(jiān)測(cè)，在水位變化出現(xiàn)異常時(shí)，及時(shí)查找原因，采取堵漏等應(yīng)急措施。

（c）井點(diǎn)避開(kāi)立柱樁及坑底加固區(qū)。

4.4 混凝土支撐拆除施工

本工程地處繁華的夫子廟地區(qū)，緊鄰省級(jí)保護(hù)建筑明遠(yuǎn)樓和周邊的2～3 層商鋪，故科舉博物館本體處混凝土環(huán)撐拆除選用靜力切割的方式進(jìn)行。結(jié)合科舉博物館結(jié)構(gòu)施工、施工工序，第1次拆除第4、第3道撐，第2次拆除第2、第1道撐。

支撐拆除方案采用支撐底部搭設(shè)鋼管腳手架支撐柱作為承重支架，用金剛鏈?zhǔn)角懈顧C(jī)搭配鉆孔機(jī)進(jìn)行切割分段，在棧橋上通過(guò)汽車吊將混凝土塊件吊離，場(chǎng)外機(jī)械破碎解體。

根據(jù)工程要求，分段長(zhǎng)度根據(jù)吊車性能及回轉(zhuǎn)半徑確定的起吊質(zhì)量確定，為保證支撐梁吊運(yùn)過(guò)程的絕對(duì)安全，每分段支撐梁的大小在4～5 t，局部棧橋下吊裝困難區(qū)域支撐梁大小根據(jù)吊裝半徑分段更小。

5 實(shí)施效果分析

本工程周邊環(huán)境復(fù)雜，采用順逆結(jié)合的方法達(dá)到了預(yù)期的效果。至底板完成后測(cè)得的各累計(jì)變化量為：周邊建筑、管線等沉降為11.2 mm；周邊地表沉降為6.3 mm；坑外承壓水水位為229 mm；地下連續(xù)墻頂沉降及立柱沉降為6.1 mm；結(jié)構(gòu)梁及結(jié)構(gòu)板內(nèi)應(yīng)力為：9.89 mm?；幼冃魏椭苓吔ㄖ?、管線等沉降、周邊地表沉降、周邊圍墻位移等均在有效范圍之內(nèi)。