历史保护建筑的改造与加固技术

罗志琪

摘 要：本文通过某典型历史保护建筑的改扩建施工的具体情况，介绍了此类项目所采用的改造方法、加固手段及施工工序控制措施，通过整个施工过程和后期监测也表明了这些方法和手段是可行和有效的。本项目采取的相关设计方案和技术手段对城市改造过程中的类似项目也有较大的借鉴意义。

关键词：历史保护建筑；改造方案；加固技术；施工工序

中图分类号：TU746.3

文献标识码：B

文章编号：1008-0422（2013）08-0127-02

1 前言

历史保护建筑体现了一个城市的文化底蕴，具有重要的历史文化价值。然而，大多数的历史建筑随着社会的发展和时间的流逝，发生了严重老化或损坏而造成其使用功能下降。随着城市的不断开发与飞速发展，如何更好地承载历史建筑的原貌旧史、拓展其现代功能已是城市发展的一个重要课题。

本文案例即为上海某重要历史保护建筑的改扩建实例，具体介绍如何拓展其使用功能并维持原貌，及其相应的结构加固技术措施，对同类工程有较大的借鉴和参考意义。

2 工程概况

该历史建筑建于1923年，平面上为矩形（长约156m，宽约19m），建筑面积10095m2，五层，为采用砖墙、钢柱、钢梁、木楼盖、木梁和木屋架共同承重的混合结构，根据其竖向荷载传递途径，该房屋属纵横墙承重体系。改造前为居民住宅、办公、商铺，根据该区域综合改造要求，本建筑将改造为高档大型百货商场，同时在该老建筑南侧扩建同样高度的5层新楼，并下设2层地下室。老楼与新楼间地上部分设缝连接，地下部分老楼基础与新楼基坑最近距离约2.5m。

3 原历史建筑的房屋质量检测

根据相关单位对该房屋质量检测结果[1]，该房屋承重构件出现了外墙渗水风化、砂浆粉化、局部砖墙开裂、砖砌过梁开裂、木梁大范围腐朽等多种损伤。同时，由于本房屋设计时未考虑抗震设防，房屋结构整体性不佳，不利于抗震。

同时，根据该房屋不均匀沉降趋势检测结果，该大楼整体沉降中间小、东西两端沉降大，房屋倾斜严重，主要为向西南向倾斜，向南倾斜度已超出上海市相关规范倾斜度4‰的限值[2]。

4 房屋改造方案及相关技术措施

4.1房屋改造方案

在房屋改造的结体受力体系选择上，一般有三种[3]：a） 完全利用原有结构，并对原结构进行加固；b） 由原结构加固和增加新的结构，使新老结构共同起作用；c）完全脱离原结构，采用新结构。

根据本项目原房屋的检测结果，在维持结构体系现状、按照改造后设置高档百货商场的使用荷载计算，房屋不能满足上海地区抗震设防的要求，也无法满足竖向承载的要求，必须进行全面加固处理。

综合各方面因素考虑，并最大限度保持原建筑的外观风貌，最终业主选择采用只保留沿街外墙拆除其内部结构重建的改造方案。根据房屋检测结果计算，在原外墙与新建楼盖具有可靠连接的前提下，各保留墙段的竖向承载力能满足使用期间自承重的要求，采取可靠连接后也能与新建大楼的主体结构部分成为一体共同抵抗地震作用，因此该方案是可行的。

4.2 房屋改造中的关键技术及加固措施

为满足本建筑改造后的使用功能，原老楼内部新建部分的主体结构形式采用框架结构形式，为避免房屋内部结构置换施工对外墙的损伤，和内部结构拆除过程中外墙稳定性的考虑，本房屋内部结构采用整体逆向施工方案，即先对基础进行加固处理，再向上施工新的结构体系至顶层楼面，待新结构体强度满足设计要求后，再自上而下逐层拆除其原有承重砖墙及结构构件。

整个改造过程中，由于整个老建筑的结构现状较差，如何尽可能减小改造施工对老建筑的不良影响及提高老建筑抵抗变形能力，解决此问题的关键环节就在于基础加固和托换。对此，设计采用了如下处理。

4.2.1扁担梁托换

原房屋基础为砖砌放大脚下设300厚刚性基础，不能满足改造后和施工过程中的荷载要求，为满足本建筑改造后的使用功能，改建后的基础采用梁板式筏型基础加桩基的形式。为确保老建筑的上部荷载从原来的基础可靠的转换到新托换结构体系上，并有效控制被托换结构在施工中的有害变形，本项目采用了穿墙基础扁担梁托换手段，通托扁担梁托换老建筑的承重墙体，将上部荷载传递到两侧基础梁，再传递给桩基础（如图1）。

为确保原建筑承重砖墙的稳定，扁担梁采取逐个施工、即时封堵的施工措施，当原砖墙切割出一个墙洞后，立即按绑扎穿墙基础扁担梁的钢筋，然后采用 C30混凝土（掺12%UEA）将该墙洞浇灌好，钢筋露出在墙洞外，再采用切割法切割出另一个墙洞。采用此托换技术后，整个施工过程得以顺利实施。

4.2.2组合式静压锚杆桩基础加固

加固桩桩长为34m，采用第⑤3层粉质粘土夹砂质粉土层为桩端持力层。由于桩长较长，锚杆桩若全采用钢筋混凝土方桩，挤土效应较大，沉桩困难较大，因此此处锚杆桩采用组合式锚杆桩，即桩基下半部分采用Φ273X10钢管桩、上半部分采用300x300的钢筋混凝土方桩，根据房屋底层净空，单节桩桩长取2.5m。钢筋混凝土方桩与钢管桩通过钢板套箍连接，具体如图2。

4.3 改扩建施工工序控制

由于竖邻老建筑需接建新建筑，并开挖两层地下室，如何充分减小新建建筑施工对老建筑的影响，施工工序的安排尤为关键。

根据上海地区经验，在软弱场地上开挖2层地下室对周围2.5倍基坑开挖深度范围的建筑物沉降影响较大，因此除老建筑自身的加固外，对新建筑施工方法和施工工序安排也是降小影响的另一个有效控制手段。

通过深入讨论研究，最终确定本项目施工工序为：

首先，进行老建筑的加固：先进行扁担梁托换施工并预留锚固钢筋、再进行老建筑筏板、基础梁施工，待强度达要求后再进行组合式静压锚桩加固施工；

然后，进行老建筑内部的拆除和改建，同时进行接建建筑的地下室基坑围护墙、加固桩、立柱桩等的施工；

最后，进行接建建筑地下室基坑开挖逆作法施工，完成地下室主体结构并向上施工至结构封顶。

本项目监测结果表明，前期基础托换加固是有效的，整个施工工序安排也是非常合量的。在老建筑基础加固后，老建筑上部结构持续向上施工、同时接建建筑地下室逆作开挖期间，老建筑沉降增加平缓，最终平均沉降量增值在5mm左右，该过程具体如图3。

5 工程监测结果

该项目基础加固施工始于2008年12月，至2009年4月锚杆静压桩施工基本完成；接建建筑地下室基坑围护墙施工始于2009年4月，于2009年7完成；老建筑内部结构拆除及新建施工时间为2009年4月～10月。老建筑周围设了20个监测点，在施工阶段进行了全过程监测，沉降监测结果如图4。

监测结果表明，老楼在锚杆静压桩施工完成时，累计沉降在10mm左右，之后沉降趋于稳定，在进行老建筑上部结构改建、以及接建建筑地下室基坑围护墙施工时，沉降又开始变大，待围护墙施工完成后（而老建筑内部结构新建仍在持续时）又逐渐变缓并趋于稳定。从上图也可看出，地下室围护墙施工扰动对老建筑的沉降影响比较大，在围护墙施工期间老建筑平均沉降量在12mm左右。

6 结语

本项目为原址原地改扩建历史保护建筑的一个较成功案例，创造了较好的经济效益和时间效益，对目前的城市改造具有一定的借鉴与参考意义：

6.1对历史保护建筑的基础托换加固有效地提高了老建筑抵抗变形的能力，对老建筑有较好的保护作用；

6.2整个施工工序安排对老建筑沉降影响和稳定性控制较为关键；

6.3老建筑附近的新建工程，尤其是新建工程的基坑施工，对老建筑沉降影响较大，实际工程中应重点控制该项施工对既有建筑的影响，并有针对性地加强保护。

参考文献：

[1] 上海市优秀历史建筑北京东路 31～91号房屋质量检测评定报告 [R]. 上海：同济大学房屋质量检测站，2007.

[2] 上海市工程建设规范. 地基基础设计规范（DGJ08-11-2010）[S]. 上海：2010.

[3] 侯建设，上海近代历史建筑保护修复技术 [J].时代建筑，2006年02期.