既有砌体结构加固及开挖地下室改造方案

陈 理 恒

(上海市政工程设计研究总院集团佛山斯美设计院有限公司，广东 佛山 528200)



既有砌体结构加固及开挖地下室改造方案

陈 理 恒

(上海市政工程设计研究总院集团佛山斯美设计院有限公司，广东 佛山 528200)

以某既有砌体结构为例，从基础、墙体、梁板、抗震性能等方面，对该结构进行了检测，并依据检测结果，提出了结构加固和开挖地下室的改造设计方案，保证了该砌体结构的安全性。

砌体结构，结构检测，地下室，结构加固

0 引言

随着城市建设的加快，城市规模不断扩大。建筑物的快速兴建，使得原本有限的城市空间变得更加拥挤。在此情况下，扩展地下空间成为增加土地使用率的有效手段。对于新建的建筑而言，可以通过正常的施工顺序先建造地下室，再建设上部结构。而对于既有建筑而言，特别是那些不适宜拆除的建筑，则必须对已建结构进行开挖地下室改造。

现有的大多数开挖地下室改造工程，主要针对框架结构，对于砌体结构涉及较少。本文以某砌体结构为例，在对其检测加固的基础上，提出了开挖地下室改造的设计方案，以期为同类工程提供借鉴。

1 工程背景

1.1 工程简介

某既有砌体结构建造于1940年，长18.5 m，宽15.5 m，总建筑面积651 m2，共3层，部分水平构件采用木结构。其建筑风格属西班牙风格，为3层、三开间、两进深布置，四坡屋顶，由于建设年代较早，出屋面保留有高耸烟囱。该栋建筑立面规整，整体较为质朴，没有过多花饰，系当年上海花园洋房常见的样式。房屋建成后多次易主修缮，但主题建筑格局、建筑功能和结构形式没有大的变化，保存完好。

1.2 结构检测

该房屋主体为3层砖木结构，平面布置较为规则。结构形式为横墙承重体系，除2层及3层有局部钢筋混凝土梁板外，其余大部分水平构件为木结构梁、木格栅及木地板。为了解房屋结构安全现状，并为开挖地下室改造设计提供结构安全性依据，现对此砌体结构进行安全性检测。总共分为基础检测、墙体检测及梁板检测。

1.2.1 基础检测

基础检测时，选取3个典型测区进行开挖检查。在对各个测区进行检测后发现，该房屋基础形式为条形基础，均有四级大放脚。所有基础现状较好，未发现有开裂、腐蚀等损坏现象，能够满足现有使用要求。

1.2.2 墙体检测

房屋竖向承重构件为砖墙。大部分墙体现状良好，没有倾斜、松散和破坏的现象。在每层选取3个测区，采用回弹法对各主要墙体的砂浆和砖分别进行强度检测。在对砂浆检测结果进行分析时，取砂浆碳化深度为3 mm，根据相关规范对回弹值进行换算，得到各测区砂浆强度平均值为0.44 MPa，小于现行规范最小砂浆标号M1的强度1 MPa。在对砖体强度进行分析时，根据回弹结果和现行规范进行换算，得到各测区砖强度在11.2 MPa～14.9 MPa之间变化，相应于现行规范砖强度标号的MU10和MU15。考虑此房屋已经使用70余年，砖强度有所折减，因此砖的强度统一取为MU10。

1.2.3 梁板检测

主体结构2层有一根钢筋混凝土大梁，其余部分的水平承重构件均为木结构梁及格栅。木次梁及格栅直接搁置于钢筋混凝土主梁之上，并设有53 mm厚的木垫条，以减少应力集中。所有的楼层板均采用20 mm的木板进行铺设。从现场检测情况来看，钢筋混凝土梁建造年代较晚，保存完好，承载能力能够满足继续使用的要求。各个木次梁及木楼板保存较好，没有腐蚀破坏的现象。

1.2.4 抗震鉴定

根据《建筑抗震鉴定标准》的规定，此结构属于A类建筑，后续使用年限为30年，需要进行两级抗震鉴定。

在第一级鉴定中，此结构房屋横墙最大间距为8.3 m，大于《建筑抗震鉴定标准》规定的最大值4 m，不满足要求。此结构共有3层，位于7度设防区，根据《标准》要求，其砂浆强度不宜低于1 MPa，而回弹实测砂浆强度为0.44 MPa，不满足要求。且此结构未设置圈梁，不满足《标准》对设置圈梁的要求。

综上，此砌体结构在第一级鉴定中有多项鉴定不满足《建筑抗震鉴定标准》的要求，可不进行第二级抗震鉴定，直接评定为综合抗震能力不满足抗震鉴定要求。

1.3 检测结果评定

通过对此砌体结构进行检测，得出此结构保存较好的结论。但由于此结构主体为砌体结构，且砂浆强度和砖强度很低，因此不能形成有效的整体结构体系来抵抗水平荷载的作用，更不能满足现行《建筑抗震鉴定标准》对于建筑结构的抗震要求。因此，在进行开挖地下室改造之前，必须对其进行结构加固，以确保结构在改造的过程中能够经受各种施工荷载的作用，并在改造后能够满足现行规范的抗震要求。

2 开挖地下室改造

在城市用地日趋紧张的情况下，既有建筑增层开挖技术得到了快速的发展，我国已召开了十一届有关建筑物增层加固改造的学术会议。对于不同的上部结构及基础形式，提出了相应的增层改造方案，但对于既有建筑开挖地下室涉及较少。本文以某已建砌体结构为例，提出了该工程开挖地下室的设计方案，方案主要分为结构加固与开挖地下室改造两部分。

2.1 结构加固

此砌体结构不满足抗震的要求，且材料强度很低，在进行改造前必须进行加固才能承受各种荷载的作用。加固的主要原则是在尽量保留原有建筑布局的情况下，对主要受力构件进行加固。加固的具体内容如下：

1)结构墙体加固。

在对墙体进行加固时，为提高墙体的整体性，在部分墙体内侧设置钢筋混凝土墙板，砖墙与墙板之间采用直径6 mm的螺纹钢筋进行拉结，同时在砖墙与混凝土墙板之间填入防水柔性填充物，以防止墙板上的碱液外渗。而对于不能采用混凝土墙板的砖墙则直接植入6 mm梅花状布置的拉结筋进行加固。在此基础上，对于有缺失的砖块，进行充填垫实，并在裂缝处采用注浆的方式进行加固。

2)木梁板加固。

原有的木梁已经不能满足现行规范对于抗震性能的要求，必须加以置换。在拆除木梁的过程中，设置临时支撑以保证结构的稳定。随后采用加设钢筋混凝土柱以及钢筋混凝土梁的方式，在结构的内部设置新的框架体系，以保证结构的整体抗测力能力。最后将原有的木楼板置换为钢筋混凝土组合楼板，以承受楼面荷载。

3)基础加固。

开挖地下室改造主要是在基础以下完成，因此基础的加固对于后续改造至关重要。首先挖去原有基础两侧的填土，将基础全部暴露。随后加固原有条形基础两侧底部的垫层，并在原有基础两侧底部各浇筑混凝土梁，使基础与混凝土梁形成整体以利于后续施工。

2.2 开挖地下室改造方案

结构加固后，便可以进行开挖地下室改造，笔者根据现有结构特点及现场条件，提出相应改造方案，具体步骤如下：

1)沿着原有条形基础，在基础两侧每隔一段距离向下打入预制桩至地下室标高以下一定深度处，所有预制桩顶部均预留有与钢筋连接的孔洞。

2)在原有墙体与条形基础连接部位，用钢筋穿过墙体，并将钢筋穿入预制桩顶部预留的孔洞，随后支模浇筑混凝土，将此部分的钢筋、墙体和预制桩整体浇筑成为一个拖换梁，用于传递上部结构的荷载。

3)同步开挖地下室，实时监测房屋倾斜和局部沉降，每开挖一段深度进行检查，确保开挖过程安全进行。

4)开挖完成后，将打入的预制桩作为地下室的柱，将浇筑的拖换梁作为主梁，通过设置次梁和板来达到封闭地下室的目的。

5)施工完成后，定期监测结构的倾斜和沉降，确保结构安全后交付使用。

3 结语

本文以某已建砌体结构为例，介绍了其监测加固的过程，并提出了开挖地下室改造方案，施工结果表明，此方案具有很好的实用性，可为相关工程提供很好的借鉴。

[1] 黄兴棣.建筑物鉴定加固与开挖地下室改造[M].北京：中国建筑工业出版社，2008:20-50.

[2] GB 50023—2009，建筑抗震鉴定标准[S].

[3] JGJ 116—2009，建筑抗震加固技术规程[S].

[4] 单华峰.既有建筑物地下室增层开挖桩基屈曲稳定分析[J].岩土力学,2015,36(2):507-512.

Reinforcement and transformation plan for excavation beneath the existing building

Chen Liheng

(FoshanSmediDesignInstituteCo.,Ltd,ShanghaiMunicipalEngineeringDesignInstituteGroup,Foshan528200,China)

Taking some existing masonry structure as the example, the paper tests the structure from the foundation, walls, beam plates, and seismic performance, and according to test results, points out the reconstruction design schemes for the structural consolidation and basement excavation, so as to ensure the safety of the masonry structure.

masonry structure, structural test, basement, structural consolidation

1009-6825(2016)05-0042-02

2015-12-09

陈理恒(1987- )，男，工程师

TU746.3

A