鄰近深基坑保留建筑拆除改造基礎(chǔ)托換加固技術(shù)

孫為 吳江 萬展君 王會(huì)東 李翠

摘 要：新時(shí)代城市發(fā)展對(duì)人文更加重視，現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)對(duì)工業(yè)遺產(chǎn)的保護(hù)及更新成為新社區(qū)打造的關(guān)鍵詞。本文針對(duì)大都市中心城區(qū)工業(yè)廠房保護(hù)建筑存在的部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件損毀、老化現(xiàn)象嚴(yán)重、結(jié)構(gòu)整體性能較差等問題，探討采取基礎(chǔ)主動(dòng)保護(hù)加固的施工方法。

關(guān)鍵詞：建筑工程;加固;基礎(chǔ)托換

Abstract： urban development in the new era pays more attention to the humanities， and the protection and renewal of industrial heritage in the old era by modern architectural design has become the key word of building new communities. In this paper， aiming at the problems of some structural components damage， serious aging and poor overall performance of the industrial plant protection building in the central city of metropolis， the construction method of foundation active protection and reinforcement was adopted.

Keywords： construction engineering; reinforcement; foundation underpinning

基于超大城市高品質(zhì)發(fā)展需求，對(duì)舊建筑的拆除改造更新成了新時(shí)代發(fā)展的關(guān)鍵詞之一。現(xiàn)代城市發(fā)展更注重人文保護(hù)，注重對(duì)工業(yè)文明遺留建筑的更新改造。新舊文明共生共建，是對(duì)城市精神的一種傳承與發(fā)揚(yáng)。城市工業(yè)高速發(fā)展時(shí)期遺留的老舊建筑如車間、廠房等，經(jīng)過時(shí)間的推移，其建筑外觀及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度都發(fā)生了一定程度的損毀。因此，舊廠房拆除改造的基礎(chǔ)加固技術(shù)對(duì)施工安全及結(jié)構(gòu)安全至關(guān)重要。本文以某城市中心項(xiàng)目舊廠房拆除改造基礎(chǔ)加固為例，介紹工業(yè)廠房拆除改造基礎(chǔ)托換加固施工方法。

1 工程概況

新建工程主要由4幢高層建筑組成，其中2幢高層建筑通過空中連接體相連，另外2幢高層建筑相鄰而建。1幢建筑高度129.95 m，其余建筑高度99.95 m?？偨ㄖ娣e約27.1萬m2，其中地上建筑面積約19.6萬m2，地下建筑面積約7.5萬m2。上部結(jié)構(gòu)體系主要為框架-核心筒結(jié)構(gòu)或框架-剪力墻結(jié)構(gòu);基礎(chǔ)為樁-筏基礎(chǔ)，工程樁采用后注漿的鉆孔灌注樁[1]。

根據(jù)現(xiàn)在的基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)方案，新建工程基坑周長約1 152 m，開挖面積約38 573 m2，開挖深度普遍為11.0 m，局部為12.3 m?；又苓叚h(huán)境條件一般，東側(cè)為彭浦機(jī)器廠重工車間保留建筑?；影踩燃?jí)為二級(jí)，環(huán)境保護(hù)等級(jí)為二級(jí)，保留建筑位置應(yīng)為一級(jí)。

基坑圍護(hù)采用鉆孔灌注樁+二道砼內(nèi)支撐+三軸攪拌樁止水帷幕。止水帷幕采用Φ850@600三軸攪拌樁，攪拌樁有效深度19.5 m;擋土一般區(qū)域采用Φ1000@1200鉆孔灌注樁，有效樁長22.5 m。

基坑支撐體系采用二道鋼筋混凝土支撐，平面布置形式為對(duì)撐+角撐+邊桁架。

2 廠房基礎(chǔ)加固背景

加固保護(hù)區(qū)域與周邊施工區(qū)域的關(guān)系：彭浦機(jī)器廠重工車間位于共和新路3201號(hào)廠區(qū)內(nèi)，第15～27軸范圍將作為歷史建筑保留，新建超高層建筑，基坑開挖深度普遍為11 m，基坑邊緣距離保留廠房西側(cè)距離普遍在9.0 m。根據(jù)專項(xiàng)檢測(cè)報(bào)告，原彭浦機(jī)器廠建造年代較遠(yuǎn)，基礎(chǔ)為天然地基上獨(dú)立基礎(chǔ)，上部結(jié)構(gòu)體系為裝配式混凝土排架，目前部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件被損毀，老化現(xiàn)象嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)整體性能較差。綜合各方面情況，擬對(duì)保護(hù)廠房采取主動(dòng)保護(hù)[2-3]。廠房區(qū)劃分如圖1所示。

3 廠房加固方案

3.1 廠房加固保護(hù)的主要原則

本次施工主要針對(duì)保留建筑的保存現(xiàn)狀以及相鄰深基坑施工對(duì)其的影響，力求通過對(duì)保留建筑的主動(dòng)加固，避免深基坑施工過程中因?yàn)槌两怠⒄饎?dòng)等因素給保留建筑帶來嚴(yán)重變形以及倒塌等危害，將其對(duì)保留建筑的不利影響控制在較小程度內(nèi)，從而保證保留建筑的結(jié)構(gòu)安全，有效延長保留建筑的使用壽命[4]。廠房拆除前的照片如圖2所示，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。

主動(dòng)加固措施在保證保留建筑安全的目標(biāo)下，需要遵循最小干預(yù)原則，盡量避免對(duì)保留建筑本體構(gòu)件的破壞，同時(shí)需要保證所采取的措施不會(huì)影響保留建筑今后的修繕工作。

3.2 廠房加固保護(hù)的主要措施

3.2.1 對(duì)原獨(dú)立基礎(chǔ)采取樁基托換，并增設(shè)整體式基礎(chǔ)拉梁。考慮到舊廠房結(jié)構(gòu)性能較差，需要改造和更新，在本次主動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)中，考慮將全部獨(dú)立基礎(chǔ)進(jìn)行托換，并增設(shè)整體式基礎(chǔ)拉梁，控制基礎(chǔ)的后續(xù)沉降和水平位移。采用鋼筋混凝土錨桿樁，截面250 mm×250 mm，設(shè)計(jì)樁長25 m，樁端持力層為第⑥層粉質(zhì)黏土。每個(gè)獨(dú)立基礎(chǔ)下布置4根錨桿樁。

3.2.2 恢復(fù)原有損毀的柱間支撐系統(tǒng)，修繕屋架和天窗架支撐系統(tǒng)。原有柱間支撐及部分吊車梁（吊車梁原設(shè)計(jì)兼作柱間系桿）、部分屋架支撐損毀，結(jié)構(gòu)處于危險(xiǎn)狀態(tài)。柱間支撐恢復(fù)布置在第15～16軸線柱跨、25～26軸線柱跨，支撐形式采用交叉支撐、K形支撐等。支撐之外的排架柱之間通過柱頂系桿和吊車梁（兼作系桿）聯(lián)系。

3.2.3 對(duì)鋼筋銹蝕嚴(yán)重、混凝土剝落的排架柱進(jìn)行修復(fù)。根據(jù)第三方檢測(cè)報(bào)告，排架柱存在銹蝕嚴(yán)重、鐵脹牛腿混凝土剝落等問題，將采取除銹、補(bǔ)強(qiáng)和置換等手段予以修繕和恢復(fù)[5]。

4 廠房地基基礎(chǔ)加固

4.1 獨(dú)立基礎(chǔ)承臺(tái)加固方案

考慮到本工程建造年代較遠(yuǎn)，結(jié)構(gòu)性能較差，而且今后還需要改造和使用，因此在本次主動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)中考慮將全部獨(dú)立基礎(chǔ)進(jìn)行托換，控制原基礎(chǔ)的后續(xù)沉降和水平位移，排除基礎(chǔ)安全隱患?；A(chǔ)托換完成后，房屋荷載傳遞路徑有冗余，加上深入第⑥層土的靜壓錨桿樁，在基坑施工過程中，能控制和降低基坑周邊土體擾動(dòng)對(duì)廠房的不利影響。

在原獨(dú)立基礎(chǔ)四周新增基礎(chǔ)梁（與原基礎(chǔ)植筋連接），四面夾住原獨(dú)立基礎(chǔ)杯口部分，新筏板基礎(chǔ)厚度400 mm，筏板及邊梁縱向鋼筋通過植筋、夾持等方式與原排架柱和獨(dú)立基礎(chǔ)連接，從而保證廠房荷載能傳遞給新的樁筏基礎(chǔ)。

考慮到原廠房基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度和密實(shí)度存在較大不確定性，托換基礎(chǔ)施工的基本要求如下：首先施工新的筏板基礎(chǔ)并與原獨(dú)立基礎(chǔ)之間連接，養(yǎng)護(hù)到強(qiáng)度在75%及以上;然后施工錨桿樁，并采取帶預(yù)壓力封裝，降低“拖帶沉降”效應(yīng);盡量少對(duì)原基礎(chǔ)進(jìn)行破壞，除植筋和開樁孔等必要改造之外。

4.1.1 施工流程。具體施工流程為測(cè)量定位放線→基礎(chǔ)土方開挖→原基礎(chǔ)混凝土面鑿毛處理→新增加固鋼筋種植→鋼筋（壓樁錨桿）制作安裝→模板安裝（樁孔預(yù)留）→混凝土澆筑→養(yǎng)護(hù)。

4.1.2 主要施工技術(shù)。

第一，測(cè)量放線。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙軸線的布置，放出需要加固的基礎(chǔ)具體位置，再根據(jù)原有基礎(chǔ)埋深及土方開挖施工操作面寬度，放出施工區(qū)域臨界線。

第二，基礎(chǔ)土方開挖?；A(chǔ)開挖至原承臺(tái)頂面深度約為1.5 m，基礎(chǔ)土方開挖主要采用機(jī)械與人工配合的方式進(jìn)行。

第三，原基礎(chǔ)混凝土面鑿毛處理。認(rèn)真進(jìn)行施工表面的準(zhǔn)備工作是取得良好效果的基礎(chǔ)。為確保長期、可靠的效果，應(yīng)對(duì)混凝土表面存在的缺陷清理至密實(shí)部位，并將原混凝土結(jié)構(gòu)表面清理、鑿毛。原混凝土鑿毛時(shí)，采用人工鑿溝槽的方法進(jìn)行，利用尖銳、鋒利的鑿子在混凝土黏合面上打成麻坑或溝槽，坑和溝槽深度不小于6 mm。用鋼絲刷清除表面殘留雜物，最后用吹風(fēng)機(jī)將混凝土表面灰塵吹凈。

第四，鋼筋工程。新做基礎(chǔ)部分用植筋的方式與原結(jié)構(gòu)相連，新舊混凝土交界面處鑿毛，首先清理原有承臺(tái)上的浮土，其次認(rèn)真審閱圖紙，根據(jù)圖紙要求采用沖擊鉆打孔，最后用專用植筋膠植筋，植筋深度不小于15 d，植筋必須嚴(yán)格按照《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》（JGJ 145—2013）。鋼筋進(jìn)場(chǎng)須有材質(zhì)合格證和符合批量的復(fù)檢合格證。

鋼筋網(wǎng)的綁扎，四周兩行鋼筋交叉點(diǎn)應(yīng)每點(diǎn)扎牢，中間部分每隔一根相互成梅花式扎牢，雙向主筋的鋼筋，必須將全部鋼筋相互交點(diǎn)扎牢，注意相鄰綁扎點(diǎn)的鐵線扣要成八字形綁扎。在綁扎鋼筋時(shí)，按設(shè)計(jì)規(guī)定留足保護(hù)層，不允許有負(fù)誤差。墊塊采用相同配合比的細(xì)石砼或砂漿，將鋼筋墊起，嚴(yán)禁以鋼筋墊鋼筋。用于保護(hù)層的墊塊，事先按保護(hù)層不同厚度做好。新舊基礎(chǔ)鋼筋連接見圖4。

第五，混凝土工程?；炷敛捎蒙唐坊炷粒炷翉?qiáng)度為C30，混凝土運(yùn)輸采用泵送運(yùn)輸車。在各項(xiàng)準(zhǔn)備工作完善、到位，并在監(jiān)理進(jìn)行鋼筋隱蔽驗(yàn)收之后，簽發(fā)砼澆灌令。砼澆灌除執(zhí)行正常的澆灌申請(qǐng)制度外，砼澆灌前必須掌握天氣情況，確保順利澆灌。砼采用蓄熱法養(yǎng)護(hù)，覆蓋麻袋養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7 d。

4.2 靜壓錨桿樁施工

4.2.1 施工技術(shù)要求。本工程采用靜壓錨桿樁，樁采用鋼筋混凝土方樁，截面為250 mm×250 mm，樁尖持力層為⑥層粉質(zhì)黏土，樁長25 m，樁壓樁力為390 kN，壓樁反力錨桿為4M27。

4.2.2 壓樁流程及順序。壓樁流程：埋設(shè)錨桿→安裝壓樁架→起吊樁身、就位鉆孔→校正樁身垂直→壓樁→記錄樁入土深度、壓力表讀數(shù)→起吊下節(jié)樁身→循環(huán)至壓樁結(jié)束。壓樁施工順序原則：從單軸線中間往四周跳打。

4.2.3 壓樁與封樁。壓樁反力架用4×M32的錨桿固定在基礎(chǔ)底板上，錨桿錨入基礎(chǔ)深度不得小于25 cm，錨桿間距視設(shè)備及現(xiàn)場(chǎng)條件確定。壓樁使用500 kN千斤頂，將樁段徐徐壓入土中。壓樁時(shí)，壓樁架要保持豎直，樁段垂直度應(yīng)小于1.5%，千斤頂與樁段軸線必須保持在同一垂直線上，不得偏心加壓。壓樁時(shí)，若樁身發(fā)生較大傾斜，可用木塞在樁孔壁與樁段間縫隙填塞糾正。壓樁施工不得中途停頓，應(yīng)一步到位，如必須中途停頓時(shí)，樁尖應(yīng)停留在軟土層中，且停歇時(shí)間不得超過24 h。焊接接樁焊條采用E4303型，焊接時(shí)應(yīng)清除鋼筋表面鐵銹，進(jìn)行滿焊，確保焊接質(zhì)量。最后一節(jié)樁段經(jīng)送樁器送至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，讀取壓力表讀數(shù)，并根據(jù)所用千斤頂大小換算成壓力作為最終壓樁力，最終壓樁力及樁長須滿足設(shè)計(jì)要求。采用預(yù)應(yīng)力方式封樁，封樁前必須把壓樁孔內(nèi)的雜物清理干凈，排出積水，清理孔壁和面的浮漿，以增加黏結(jié)力，按設(shè)計(jì)要求焊接交叉鋼筋，然后澆灌灌漿料進(jìn)行封樁。封樁混凝土按規(guī)定制作試塊進(jìn)行檢驗(yàn)。新舊基礎(chǔ)鋼筋連接見圖5。

5 結(jié)語

實(shí)踐表明，廠房獨(dú)立基礎(chǔ)改為樁筏基礎(chǔ)后，加上靜壓錨桿樁加固，舊廠房地基沉降平穩(wěn)受控，基礎(chǔ)托換技術(shù)將深基坑施工對(duì)保留建筑的不利影響控制在較小范圍內(nèi)，有效保證了保留建筑的結(jié)構(gòu)安全，在城市既有建筑基礎(chǔ)加固中將得到推廣應(yīng)用。

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