建筑物加層改造施工設(shè)計與難點(diǎn)對策應(yīng)用研究——以蘇州三星液晶顯示器FAB廠房擴(kuò)建項目為例

河元哲

上海三現(xiàn)凈化裝飾工程有限公司（200233）

0 引言

近年來，企業(yè)因?qū)嶋H生產(chǎn)需要，對建筑物開展了大量加層改造工程。房屋加層能夠在不增加房屋占地面積的基礎(chǔ)上增加房屋的使用面積，投資少，效率高，不影響建筑使用即可完成加層施工，優(yōu)勢明顯。但是建筑物加層改造施工存在一定技術(shù)難度。任何一個加層改造施工都要對建筑物進(jìn)行現(xiàn)場勘探，得到實(shí)際建筑場地細(xì)致、全面的檢查、計算和復(fù)核工作，評估建筑物整體安全性，設(shè)計科學(xué)合理的加層改造技術(shù)，檢驗(yàn)加層方案和層數(shù)的可靠性。在多數(shù)技術(shù)問題中，一般有以下兩種方式:①對建筑物地基進(jìn)行勘探，提出加層結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的地基處理方案；②對建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行核算、加固，對加層部分的結(jié)構(gòu)加以處理。文章以蘇州三星液晶顯示器FAB廠房擴(kuò)建項目為例，探討具體建筑物加層改造施工設(shè)計方案。

1 蘇州FIC上部收尾(二期)工程項目概述

蘇州FIC上部收尾（二期）工程項目位于蘇州工業(yè)園區(qū)方洲路338號，總用地面積為572 033 m2，其中FAB廠房（224 m×364 m×29.8(H））面積約為302 200 m2。本項目主要施工內(nèi)容是(一期)廠房內(nèi)部的4層加建（格構(gòu)梁土建施工53 856 m2），工程一期竣工后一年半后在3層加建格構(gòu)梁層結(jié)構(gòu)和4樓潔凈室等其他收尾（裝修及機(jī)電工程）作業(yè)（140 267 m2）。結(jié)構(gòu)形式為RC框架結(jié)構(gòu)。

該工程為蘇州三星液晶顯示科技有限公司FAB廠房擴(kuò)建項目（加建1層）中土建工程。預(yù)計加層施工計劃時間為2014/11/08-2015/09/05，歷時10個月，其中土建工程的工期為2014/12/15-2015/04/20，對該施工廠房進(jìn)行細(xì)致勘探，根據(jù)實(shí)地情況設(shè)計了新的加層施工方案，縮短了施工時間，提高了施工效率，實(shí)際完成時間為2015/03/08，比計劃完成時間提前了43 d。

2 建筑物加層改造工程施工技術(shù)條件

2.1 建筑物加層改造地基基礎(chǔ)條件判定

根據(jù)本工程情況對地基承載力進(jìn)行核算，可以采用的方法有公式計算法、規(guī)范比較法、區(qū)域經(jīng)驗(yàn)法以及建筑物指標(biāo)規(guī)范查表法等。本項目在一期建設(shè)時期已完成加層部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計及上部荷載設(shè)計。加層施工對于地基沒有特別的影響，增加了對于地基沉降的觀測活動，驗(yàn)證不需要對地基采取更多加固施工。本次加層施工未對地基采取措施[1]。

2.2 上部結(jié)構(gòu)條件

原建筑在改建時不需要進(jìn)行大開間要求，增加層數(shù)在不超過3層的情況下，可以在原本墻體上砌筑材料，架設(shè)樓板和層板。如果原本的結(jié)構(gòu)體系很難承受加層負(fù)荷，還需要將原本的橫墻承重改造為縱墻承重，橫墻和縱墻都能夠均勻承受新加層負(fù)荷，最大限度發(fā)揮結(jié)構(gòu)承載力[2]。加層工程設(shè)計使用要有限選擇輕質(zhì)材料，如空心磚，砌塊，輕型防水材料，輕型保溫材料等，減輕新加層整體重量。這樣的方案效率高、工期短、經(jīng)濟(jì)性好[3]。除此之外，根據(jù)建筑實(shí)際條件，還可以使用架空梁法、外加框架結(jié)構(gòu)加層法、增加輕質(zhì)墻、增加輕鋼結(jié)構(gòu)、在大跨度框架結(jié)構(gòu)上直接加層等方式來進(jìn)行建筑物的加層施工。

根據(jù)本工程實(shí)際情況，地基穩(wěn)固，不需要進(jìn)行地基加固流程。建筑整體結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，可以直接采用在原墻體上砌筑材料的方式進(jìn)行加層。但是工程施工過程中也存在一些問題，需要根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行施工工藝調(diào)整。

3 工程存在的問題及解決方案

3.1 本工程加層施工管理存在的問題

3.1.1 施工現(xiàn)場管理困難

本工程主要特點(diǎn)為廠房3層室內(nèi)空間加建一層格構(gòu)梁層（即4層）。廠房1、2層的生產(chǎn)線需在二期施工期間持續(xù)正常運(yùn)營，因此施工過程中必須防止出現(xiàn)噪聲和震動、空氣污染、火災(zāi)、漏水等影響生產(chǎn)及損壞生產(chǎn)設(shè)備等情況。為防止這些情況發(fā)生，土建工程開工前事先進(jìn)行了震動影響測評，對可能接觸的原有設(shè)施進(jìn)行保護(hù)措施，檢查樓面開裂部位并進(jìn)行防水修復(fù)。施工過程中，減少了室內(nèi)加工量，低速運(yùn)行施工裝備，以達(dá)到最大限度的降噪效果；對施工區(qū)間和辦公區(qū)間實(shí)施氣密化，并在作業(yè)時間啟動換氣扇；運(yùn)營消防監(jiān)視團(tuán)，現(xiàn)場配備滅火器，嚴(yán)格禁止工人攜帶易燃易爆物品進(jìn)場，嚴(yán)禁吸煙，并持續(xù)給工人進(jìn)行消防安全教育；在原有管線等設(shè)施附近作業(yè)時，安排專人進(jìn)行監(jiān)督及管理。

3.1.2 人力調(diào)集困難

除以上問題之外，本工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)在于格構(gòu)梁土建階段恰逢春節(jié)，再加上施工在室內(nèi)空間進(jìn)行，造成格構(gòu)梁作業(yè)面臨光照不足、材料搬運(yùn)困難、作業(yè)面潔凈度要求高、作業(yè)難度大、危險系數(shù)高、勞動力不足、人工費(fèi)上漲等一系列難題。雖難題眾多，但業(yè)主的工期必須要保證。在這種情況下，格構(gòu)梁作業(yè)一旦延期，將會導(dǎo)致潔凈室后期所有收尾作業(yè)無法及時啟動，嚴(yán)重影響整個工期計劃和生產(chǎn)線的正常投入[4]。

3.2 問題的解決方案

在這種前提下為有效進(jìn)行格構(gòu)梁土建工程，為保證施工安全和工期，提出了如下3個方面建議，最后這些方案都被采納并實(shí)施。

3.2.1 采用格構(gòu)梁底部滿鋪模板方式

二期格構(gòu)梁施工時建議格構(gòu)梁底部采用滿鋪模板的方式，原因如下:相比根據(jù)格構(gòu)梁的位置鋪設(shè)腳踏板、安裝防護(hù)欄、鋪設(shè)安全網(wǎng)的常規(guī)施工方式，滿鋪模板所需的安全防護(hù)材料最簡化，只需模板和木材；安全系數(shù)更高，排除高處墜落的危險；極大地擴(kuò)張了作業(yè)空間，工人和材料動線更為清晰，便于存放施工材料，提高了工作效率；更有利于快速啟動后續(xù)作業(yè)。因采用了新的格構(gòu)梁施工模式，原本施工過程中，加層結(jié)構(gòu)的承重不足，很難做到多人施工，材料的運(yùn)載量和重量都有嚴(yán)格的限制，降低了工作效率。采用新的結(jié)構(gòu)，不僅整體結(jié)構(gòu)在承重方面更強(qiáng)，人員及物料的動線方面也更加科學(xué)合理，整體效率得以提高。

原方案如圖1所示，改進(jìn)方案如圖2所示。

圖1 格構(gòu)梁底部不滿鋪模板方案（單位:mm）

圖2 格構(gòu)梁底部滿鋪模板改進(jìn)方案（單位:mm）

3.2.2 增加材料入口

在甲方提出使用4處材料搬入口后，考慮到作業(yè)面積大（廠房規(guī)模:224 m×364 m）、材料搬入難度大、耗費(fèi)時間、吊裝設(shè)備過負(fù)荷作業(yè)等因素，經(jīng)計算物量和吊裝所需時間，提議增加到8處材料搬入口（6處鋼平臺，8處施工電梯）。該8處材料搬入口，分布在單層的3個方向上。分別為鋼平臺與承重10 t的施工電梯材料運(yùn)輸口2處，鋼平臺與承重5 t的施工電梯材料運(yùn)輸口4處，承重10 t的施工電梯材料運(yùn)輸口2處。該8處材料運(yùn)輸口在建筑兩側(cè)分別有1個運(yùn)輸口是只能運(yùn)出，不能運(yùn)入的；其他6處運(yùn)輸口均可以運(yùn)出運(yùn)入材料。因此材料運(yùn)輸?shù)膭泳€安排要根據(jù)材料運(yùn)輸口的功能來設(shè)計。

3.2.3 引入鋼管架體

為更加明確材料需求量以及作業(yè)動線，也為確保以上方案的可行性，再次提議事先在一跨主梁（15 m×18 m）范圍內(nèi)進(jìn)行樣板施工（Mock-up施工）。通過Mock-up施工總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)，且在后續(xù)施工時得到了改善。Mock-up時采用的是鋼管架體，但考慮到工期緊以及材料供應(yīng)問題本工程時投入了鍍鋅盤扣式架體施工。通過Mock-up也證實(shí)了上部施工時對下層生產(chǎn)線的震動以及漏水的影響，降低了風(fēng)險，保證了后期施工的順利進(jìn)行。投入的架體采用鍍鋅盤扣式架體，因鍍鋅盤扣式架體的模數(shù)統(tǒng)一，采用盤扣式架體也解決了當(dāng)時市場上普通鋼管架體供應(yīng)難的問題。采用盤扣式架體既減少了材料的投入，有減少了室內(nèi)運(yùn)輸?shù)牧俊?/p>

4 建筑物加層改造施工改進(jìn)方案最終成效

在滿鋪模板方式下土建工期相比原計劃工期（常規(guī)方式下的工期）整整縮短了43 d，對后續(xù)工程潔凈裝修以及機(jī)電工程的盡早插入創(chuàng)造了有利的條件。而且施工過程中有效防止了安全施工的發(fā)生。雖然采用滿鋪模板方式和增加材料搬入口、實(shí)施樣板施工等產(chǎn)生了一定費(fèi)用，但對整個項目成本綜合分析后發(fā)現(xiàn)整體成本反而下降了4%，證明這一方案的推行有助于提供本工程的施工效率并帶來更好的經(jīng)濟(jì)性。

5 結(jié)論與建議

綜上所述，隨著建筑加層施工技術(shù)的不斷進(jìn)步，通過對廠房進(jìn)行加層改造施工可以提高建筑的利用率。加層改造工程需要對建筑物的目前使用價值、施工條件、加層使用價值進(jìn)行核算核查，還要注意加層施工之后建筑物是否存在外立面造型不美觀的問題，符合建筑整體要求。加層施工要根據(jù)建筑物條件進(jìn)行對應(yīng)的施工設(shè)計，選擇合適的施工方案，采用靈活的結(jié)構(gòu)思路，創(chuàng)造出符合實(shí)際條件的結(jié)構(gòu)體系，運(yùn)用科學(xué)合理的施工方案，將建筑加層工程完成得堅固耐用、安全穩(wěn)定。