复杂地下结构拆除改造施工技术研究

茅利华（上海建工一建集团有限公司，上海 200120）

近年来，随着我国经济社会快速发展，很多既有商业建筑无法满足城市核心区的功能需求，亟需进行改造升级，其中复杂地下结构的拆除改造是项目实施的重中之重。复杂地下结构拆除改造面临着较高的变形控制要求，影响结构的施工质量，同时对项目安全风险与进度控制也有重大影响。鉴此，结合原华漕 214 地块银丽华公寓（商业）改造项目的复杂地下结构拆除改造施工，提出地下结构分区分块拆除、组合使用拆除工艺、结构加固工艺等系列关键技术措施，总结了地下结构拆除改建施工技术以保证施工质量和进度要求，有利于提升大型地下结构的改造效率和施工安全，可为今后类似工程提供借鉴。

1 工程概况

华漕改造项目为原有商业建筑改建工程，项目地块内原有一栋地上 4 F、地下 2 F 钢筋混凝土框架结构 4 F 商业楼，部分商业拆除后改建为两栋租赁住宅，保留部分商业改建为 2 F 配套设施用房，改建后地块内共有两栋 14 F租赁住宅、一栋 2 F 配套用房、用于商业和停车库的 2 F地下室以及连接华漕地块与良华地块的地下连通道，改建后总建筑面积为 33 717.4 m2。项目改造后功能分区如图1 所示。

图1 项目改造后功能分区平面图

2 施工难点及对策分析

2.1 结构拆除工程量大

本项目地下 B2 层高 4.8 m，地下 B1 层高 4.5 m，结构为钢筋混凝土框架结构，设 7 级抗震防烈度等级，板厚为 120、150 mm，局部板厚 200 mm。表 1 为结构分区拆除情况。

表1 分区拆除情况

本项目结构拆除工作量大，如图 2 所示。施工过程中涵盖结构切割拆除工程、加固工程及新建工程，其中单件构件距地面高度较大、跨度大，施工难度较大。

图2 拆除工程量大（框内部分）

2.2 变形控制难度大

本项目需先对结构加固，随后拆除地下结构，再回筑地下室结构。地下结构拆除后，会导致地下室外墙成为悬臂结构，存在较大结构变形隐患，同时施工机械会对基坑边缘带来附加荷载，地下结构变形控制难度较大。

2.3 周边环境保护要求高

项目周边为成熟的城市街区，周边环境保护要求较高。根据现场勘查，周围环境对施工约束较多，对拆除扬尘、噪音及垃圾运输有着严格要求。

3 复杂地下结构拆除改造施工方法

3.1 结构拆除施工

为将结构拆除施工对周围环境的影响降至最小，设置拆除流程如下：

（1）保留原有部分轴处 B0B1 结构作为传力体系；

（2）拆除其余地下所有结构，保留局部结构；

（3）回做住宅结构，形成 B2 结构后拆除留撑 B1结构，施工至 0 后，补缺施工缝。

3.2 地下室结构施工

地下室待结构加固完成具备施工条件后，即开展地下室结构施工。

地下室结构施工时，搭设 φ 48 钢管脚手模板体系与绑扎钢筋，最后浇筑混凝土；混凝土浇筑按照后浇带划分，先浇筑竖向构件，后浇筑梁板结构。材料垂直运输依靠配置的ST 60/15 型塔吊，盲区采用汽车吊进行辅助吊运。

3.3 拆除期间基坑变形控制

因原地下围护结构资料缺失，考虑到地下结构拆除后，地下室外墙成为悬臂结构，因此加强监测及增加临时支撑设施以控制外墙形变。地下结构拆除过程中，留设部分原有地下室结构作为结构传力体系，如图 3 中框内部分所示。

图3 新建结构与原结构碰撞叠合图

在中部留设区域 B1、B2 层间搭设满堂 600×600 钢管排架支撑，为混凝土浇筑及拆除运输提供施工荷载支撑。

4 地下结构变形控制关键技术

4.1 地下结构分区拆除施工

地下结构分为两个区域分别单独进行拆除施工，如图4 所示。先进行 1 号区域拆除施工，再进行 2 号区域拆除施工，2 号拆除期间穿插 1 号区域新建结构施工。

图4 拆除施工平面布置图

1 号块、2 号区域拆除过程中主要施工机械为静力液压切割装置，对于每层拆除部位下搭设钢管扣件排架支撑。

4.2 拆除全程结构变形分析

建立有限元模型分析拆除施工过程中地下结构内力及变形情况。根据实际拆除工况分别建立 B0 与 B1 层梁、板结构平面模型。模型单元按照结构设计图中的截面尺寸取值，梁截面主要有 450×650、300×550、200×400 mm等，B0 板板厚为 180 mm，B1板板厚为 120 mm。计算结果如图 5 所示，结构最大水平变形为 12.33 mm，小于DG/TJ 08—61—2018]《基坑工程技术规范》规定的 0.3%H=27 mm。

图5 结构水平变形云图

4.3 地下结构高效拆除施工

针对本工程特点，在保留与拆除的部位必须采用静力切割以保证结构的完整性。考虑结构安全性和施工工期，采用不同系列的切割设备和工具，并结合现有的、成熟的切割工艺技术对本工程实施无损性拆除。结构拆除施工工艺对比列于表 2。

表2 结构拆除施工工艺对比

（1）金刚石绳锯切割工法。采用金刚石绳锯切割工法进行地下 B2 层框架保留梁板与拆除的梁板之间的切割施工。主要施工特点为：①采用金刚石作研磨材料，所以可以切割分离任何坚硬物体。②切割是在液压马达带动下进行的，液压泵运转平稳，切割过程中震动和噪音都很小。③切割过程中高速运转的金刚石绳索，采用水冷却，产生的循环水可以搜集重复利用。

（2）金刚石圆盘锯切割工法。采用金刚石圆盘锯切割工法进行 B0 及以下梁板纵横向切割。主要施工特点为：①金刚石圆盘锯切割面光滑整齐；②切割中锯机的移动方向受轨道控制，切割位置准确；③无振动、低噪音、环保、安全无污染。

（3）金刚石薄壁钻（水钻）切割工法。采用金刚石薄壁钻（水钻）切割工法进行地下 B1、B2 层 A～C 轴和 F～H轴之间保留结构与拆除结构之间分离及局部小范围的楼板拆除。低噪声、无振动、无粉尘污染。对结构无不良影响，使用简单、灵活，施工速度快。

（4）液压剪破碎拆除工法。上述工法范围外的部分建筑结构，切割的构件在指定场地集中破碎。主要施工特点为：①噪声低、施工速度快，对建筑结构无不良影响。②破碎中可保留破碎区单向钢筋 0.5 m 以内。

4.4 地下结构加固施工技术

为保证施工过程中的结构安全，需对未拆除部分的地下结构进行加固施工，本项目加固区域为 B1 层梁板柱的补强，通过碳布、粘钢等加固。

（1）粘贴碳纤维加固施工。粘贴碳纤维加固施工的主要步骤为：表面处理→涂刷底胶→修补找平→胶料配制→粘贴碳纤维→表面防护→检验。

（2）粘钢加固施工。粘钢工程主要是应用于混凝土梁纵向钢筋或箍筋不足加固、原有连梁或因新开洞的加固等，主要施工步骤为：表面处理→胶料配制→粘贴→加压→固化及养护→防护处理→检验。

5 实施效果分析

本项目留设部分原有地下室结构作为结构传力体系，将地下结构分为两个区域分别进行拆除施工，考虑结构安全性和施工工期，采用不同系列的切割设备和工具实施无损性拆除。本工程采用了有效的结构拆除施工工艺，降低了施工过程中地下结构的变形，把施工对周边环境的影响降低至最低，取得了较好的工程效果。

6 结 语

本项目在实施过程中，通过将地下结构分区分块拆除、组合使用拆除工艺、结构加固工艺等系列关键技术措施，实现了复杂地下结构高效拆除，保证改造过程中结构变形符合规范要求，将施工对周边环境影响降至最低。本项目在简化施工工艺、降低施工对环境影响、节约工程造价等方面，达到了高质、高效、节约的绿色施工要求，经验可供同类型既有建筑改造工程参考。