紧邻历史古迹的地下博物馆工程逆作法施工管理

2015-09-18

建筑施工 2015年8期

1.上海建工二建集团有限公司上海 200080; 2.上海建筑工程逆作法工程技术研究中心上海 200080

1 工程概况

工程位于南京市秦淮区夫子庙内。博物馆平面呈矩形，为全地下结构，中间为博物馆本体，博物馆本体与周边结构脱开，中间为“回”字形天井和坡道（图1）。博物馆基坑面积约7 270 m2，周长约358 m，基坑挖深20.50 m，地下4层。围护采用厚1 000 mm地下连续墙（深40 m）。

图1 工程概况

2 工程难点

本工程属于紧邻历史古迹的深基坑施工，且位于旅游景区内，文明施工要求高，结合工程难、特点决定采取周边逆作法施工，工程的具体难点主要有以下几点[1,2]：

1）工程北侧基坑距离著名历史保护建筑明远楼最近处仅8 m，明远楼两侧各有2棵古树需要保护，古树树冠高大并且根系发达，容易受到施工影响。

2）工程4层地下室采用顺作法施工，地下室周边采用开放式逆作法施工，地下室部分在逆作法阶段用大开孔的圆环支撑，圆环直径达到46 m，正常使用阶段将圆环支撑拆除，周边逆作区域与本体顺作区域之间完全脱开，形成一个开放式的结构形式。

3）工程深基坑挖深为20.50 m，计算发现③3层第1层承压水对工程有影响，需要降承压水。

3 施工技术管理

3.1 地下连续墙施工的技术管理

在施工前，做好施工区域的勘察工作，掌握水文地质条件、地下管线及相邻建筑物位置、施工条件等情况。在挖掘之前，要清除地面和地下的障碍物。

根据工程地质资料，本工程地下连续墙槽段需进入④2层泥质砂岩2 m（中风化），普通抓斗难以啃得动。采用“抓钻结合”的施工工艺，同时对成槽机进行改造，调整SG60成槽机的抓斗质量提升力、咬合力等技术参数，确保地下连续墙嵌入岩层2 m。单元槽段均采用“两钻一抓”的形式成槽。旋挖钻机采用等宽钻头，专门针对④1及④2层采用钻进取土的方式成槽，留2 m左右的导入段，保证成孔垂直度。抓斗采用短齿磨啃方式，提高工作效率。

3.2 基坑降水施工技术管理

本工程的基坑土层一定深度内含有潜水及承压水，按照200 m2布置1口疏干井，共36口。设置井点时，控制井点避开立柱桩及坑底加固区。

基坑开挖过程中，需要降坑内浅层潜水及第③3层承压水，在坑外适当布置第③6层应急回灌井兼水位观测井，共8口。在坑外共布置浅层潜水及第③3层水位观测井2口。监测水位，在水位变化出现异常时，及时查找原因，采取堵漏等应急措施。

降压井根据水头高度决定管口位置，尽量设在工作平台层以下，并进行标识和保护。

3.3 “一柱一桩”施工的技术管理

本工程竖向支承柱（俗称“一柱一桩”）采用临时钢立柱及柱下钻孔灌注桩形式，其垂直度偏差应不大于1/500，以保证其成为结构永久柱对楼板不会产生较大的应力重分布。

钢立柱为焊接钢管柱，钢管采用成品材料，对钢管的拼接、焊接均按管理与技术要求进行，并对焊缝进行严格翻修检查处理。

工程钢管桩上部为φ1 200 mm、下部为φ900 mm，为减少提钻次数，钻孔时首先采用φ1 200 mm钻头钻至设计位置，提钻后再采用φ900 mm钻头钻至终孔。采取桩孔垂直度保证措施，小钻头开始钻进时，注意轻压慢转，待钻进1～2 m后再以正常参数施工。

由于基坑较深，因此对立柱桩的定位、垂直度控制非常高，格构柱数量多，要求调垂技术必须快捷高效。经过实践与实际情况综合分析，选用激光倾斜仪实时测量+调垂盘法、先插法施工。

立柱桩均进行桩端后注浆，通过预设在桩身内的注浆导管和桩端注浆器压密注浆。注浆管随钢筋笼同时下放，并做注水试验严防漏水。

3.4 土方开挖施工的技术管理

本工程挖土阶段按照工作量对基坑划分为4个区域（图2），按照1→3→4→2的顺序进行跳仓施工。首层土方采用大开挖的形式进行开挖。第2、第3层土采用长臂挖机利用3个取土口及中心圆环支撑进行取土。第4、第5层土采用电吊及长臂挖机结合在B0板进行取土。

图2 基坑分区及取土口布置

土方开挖前将深井管、格构柱及“一柱一桩”位置告知土方开挖单位。柱、井管处严禁单侧开挖，两侧高差不超过1 m，避免柱、井管的侧向变形。柱、井管四周50 cm范围内禁止用机械开挖。开挖过程中严禁挖土机械盲目施工，伤及柱、井管。

采取井点降水措施，并在地面及坑内设明沟和集水井相结合的排水措施。挖土过程中，保证地下水位离挖土面1 m以上，为保证排水效果，应配上足够潜水泵进行明（暗）排水。挖土深度应严格控制，不许超挖。

挖土过程中要注意对钢筋的成品保护，并合理安排挖土路径，减少翻土量，避免对土体的重复碾压。根据进度要求，合理安排取土口的打开数量，提高出土效率。

3.5 大跨度梁早拆模技术管理

本工程地下室施工，采用九夹板作为模板。各层结构施工搭设1.80 m支撑排架，支设模板，绑扎钢筋并浇筑混凝土。

国家标准规定，拆除底模时，当板、梁、拱、壳类构件跨度大于8 m时，要求构件混凝土强度达到混凝土立方体的设计抗压强度标准值的100%以上时才可进行拆模。

本工程通过合理安排流水，保证混凝土的拆模强度，特殊部位采用吊筋结构，通过在框梁与框柱相交处设置吊筋单元，实现对框梁的支撑，在逆作法施工有限的操作空间内，能够让跨度≥8 m的框梁只需达到设计强度的75%就能够提前拆模，加快模板的周转时间（图3）。

图3 主梁提前拆模示意

3.6 逆作法设计协调

通常逆作法项目存在主体结构设计和围护设计2家单位，由于逆作法的设计施工一体化的特点，必须从技术角度，把2家设计单位和施工单位统一协调起来。一般要求参建各方中的1家有比较强的技术和经验，当然也可以聘请专业的咨询单位参与。对设计分工上，主体结构设计首先可以按常规设计，围护和施工单位根据结构图提出逆作法的深化设计和要求，主体设计考虑围护设计的意见做调整和修改，有矛盾的地方，各方进行协调。最终所有涉及主体的设计内容都需要结构设计人员确认。开设计协调会是非常关键也是非常有效的推进措施，尤其有经验丰富的单位参加，可以很快确定设计方案，达到最优的效果。

在设计的过程中，必须充分考虑施工的工艺要求，采用合理的施工工艺[3-6]。

4 信息化监测与安全控制

信息化监测技术是逆作法施工的重要保障手段，通过每天对监测数据的梳理和判断，及时调整施工方案。监测内容要根据具体部位和保护等级要求设置。重点保护区域的布点要可靠、数量要足够；对一般性区域，重点监测标志性位置。在保障监测效果的前提下尽可能节约成本。

本工程重点监测地下管线沉降水平位移、围护墙顶垂直水平位移、围护墙和土体倾斜、邻近建筑物沉降，部分监测数据如表1所示。在整个逆作法施工的过程中，周围管线最大沉降为11.20 mm，周围地表最大沉降6.30 mm，基坑最大位移7.13 mm。周边管线、建筑及围护的日变形量及累计变形量均在设计、监测限度值的范围内[7]。