宏伊大厦裙房施工与地铁2号线河南中路站风井改造是两项相互关联且具有重要意义的工程任务。

宏伊大厦裙房施工涉及到建筑结构的精心构建、外观的塑造以及内部空间的合理规划等多方面工作。这需要严格遵循建筑规范，采用合适的建筑材料与先进施工技术。同时，其与地铁2号线河南中路站风井改造协同推进。风井改造关系到地铁的通风系统优化，在改造过程中需确保施工安全，避免对地铁正常运营产生影响。二者的施工安排要互相配合，在时间、空间上妥善协调，既要保证宏伊大厦裙房施工进度与质量，也要保障地铁风井改造顺利完成。

    [摘要]介绍某施建于地铁上方的建筑的施工难点和特点,并对施工过程及其监测结果进行了详细的介绍,为类似工程提供经验。（参考《建筑中文网》）

    [关键词]地铁;改造;施工技术;监测

    上海宏伊大厦工程地处南京路步行街东端,其平面如图1所示。规划红线范围中北侧包含了地铁2号线河南中路站的3号出入口、风机房、风井结构。本工程中裙房在原风机房上部建造钢结构与主体结构连接,如图2所示。因钢结构直接“蹲”在地铁风机房上部,故如何有效地控制地下结构沉降成为施工中的重点。

   

    1 工程难点和特点
    (1) 紧靠地铁,施工要求高
    地铁2号线河南中路站是从浦东到浦西的第1站,保护等级为特级,地铁公司给的控制指标为:地铁结构最终绝对沉降、隆起及水平位移量<5mm;施工引起的结构变形<0.5mm/d。

   

    (2) 新结构的改造需确保风机房的正常功能
    地铁2号线河南中路站建成于1999年,新结构所覆盖范围为车站新风井、排风井及事故风井,其承担了地下车站主要的通风换气功能。宏伊大厦工程裙房有小部分位于地铁风机房上部。其地下部分为地铁物业用房,其中包括风机设备房、消声设备等,地上部分为2个风井,其中北侧较大风井为新风井及事故风井。改造工程范围平面覆盖整个红线以内,立面中涉及地铁顶板以上所有覆土挖除、风井凿除等工作。地铁公司要求,施工过程中不得有雨水、尘土、物体等进入风机房内部,以免危害设备正常运行。
    (3) 大体积土体卸载带来地下风机房结构上浮的风险
    经过对地铁2号线河南中路车站部分图纸的研究发现:地下风机房结构无桩基,结构属于抗浮箱体设计。地下2层,埋深约14m,底板厚1.8m。
    经图纸研究及现场勘察,在地铁下部结构顶板上平均覆土1.8m,挖土面积约508m2。经计算挖除覆土约1650t,若一次性挖除,将对地下结构产生较大的不均匀沉降。
    (4) 限时开挖和基础梁限时施工要求高
    土方开挖采用分区分块,并和钢筋混凝土基础梁穿插结合施工。地铁公司要求,挖除覆土后结构顶板不得长时间暴露在外,基础梁限时48h内完成。因场地位置特殊,混凝土浇捣难度大。基础梁施工完毕之后要求立即回填砂袋以保持土体平衡,模板、支撑先埋在砂土中,对后续施工带来麻烦。
    (5)上部钢结构加载过程中须保持基础(风机房)的平衡受力状态不受影响
    在上部结构施工过程中,为保持基础所受荷载基本不变,需要同步卸载减压。以达到施工过程中加减荷载的平衡,保证地下结构安全。钢结构施工过程中,钢柱、钢梁安装需考虑到临时的集中荷载对下部结构产生的作用力,因此要避免集中方向安装。
    2 施工指导原则
    2.1 信息化施工,掌握变形数据
    地铁公司所要求的0.5mm/d之内的变化控制量对于普通的建筑工程来说是近乎苛刻的要求。三、四等水准测量仪的允许误差就已经是0.5mm的6倍之多,根本无法测得准确而又细微的沉降变化。因此我们使用一级精密水准仪进行1天2次以上沉降观测,将数据进行整理分析,以指导下一步的施工。
    2.2 施工不能影响地铁正常工作
    风井作为贯穿地上地下的结构部分,在改造过程中将凿除其上部圆筒形钢筋混凝土结构墙,并将原先2个风井(新风风井和事故风井合并在同一风井,但通风管路不同)改造成为新风、排风、事故3个各自独立的风井。
    为保证地铁车站通风量及其质量,我们在施工中与地铁公司进行充分的沟通,采取夜间施工。待每日末班车驶离之后开始施工,次日首班车之前30min收工,并清除垃圾。确保施工过程中不影响地铁的使用。
    凿除采用由内而外的凿除方式,在风井内部用槽钢梁挑脚手架,从圆筒内部向外凿除,以防止砖、混凝土碎块掉落到风机房内部造成设备损坏。
    待风井上部结构凿除后,新风井结构按设计图暂时用空心砖砌至一定高度。
    2.3 分区施工,集中人力速战速决
    对土方开挖及基础梁施工进行分区设置,结合变形观测数据合理安排工作量。事先按照挖土量、复杂程度并考虑最佳施工线路,将整个施工区域分为4个区块。
    由具有长年结构施工经验的人员施工,挖土与基础梁施工穿插进行。确保基础梁从挖土、上排架、支模、钢筋笼制作到完成混凝土浇捣时间不超过48h。
    按计算,新建钢筋混凝土基础梁的重量与被挖除覆土重量尚有一定差距,必须在基础梁完成后,及时回填砂袋,以保持结构受力平衡,并适当加压为下一分区施工创造条件。
    2.4 结构施工,边造边挖
    为减小上部荷载,裙房此部位设计为6层钢结构,楼板为压型钢板加配筋陶粒混凝土。施工前经过详细计算,结构荷载约为15500kN,折算每层约2600kN。原覆土重量按照平均1.8m深,508m2约为16500kN。结构施工是一个逐步加载的过程,为达到荷载平衡,必须在上部结构施工过程中同步挖除基础梁下方后加载的砂袋等。
   

3 施工方案
    3.1 设置测量方案
    对于地下结构沉降测量,我部专门制订相适应的测量方案,由富有地铁监测经验的专业分包进行。
    沉降监测点设置于地下风机房内,每根立柱均设1点,共19点。开工前两周开始进行初始沉降观测,以了解常规状态下的沉降变化。
    改建施工开始后,监测频度增加。形成日报表、周报表、月报表。施工进程根据报表提示随时采取相应变更。
    3.2 分区施工设置
    因地下情况复杂,优先考虑在风井处(整个施工区域东侧)施工,西边的基础梁稍后进行。因为3个风井处的覆土较少,而且从结构图看,有1根主要的基础梁由南向北穿过风井,并影响到其他主要梁的成型,应先完成。先完成风井处,一方面可尽量减小风机房上部的卸载,另一方面也可在以后施工中有效防止对风井的影响。因此,总体上将施工区域分为4区块,东边按照顺序1→2→3区域先施工,西边4区后开挖。
    3.3 风井施工
    风井的结构改造分2次完成,在基础梁施工阶段先完成地下部分及地上2～3m高度内的砖混结构;待上部钢结构完成后,继续进行并最终形成完整的结构。基础梁施工阶段,可在风井出地面的部分上方暂时做出通风口、设临时屋盖。
    3.4 风井保护措施
    在风井打凿和改造中,在风井内外搭设防护架、脚手架,上部用彩钢板设置临时屋盖,既保证进出风通畅,又防止雨水侵入。并在坑内和风机房内砌筑一些挡水墙,达到防水、防坠物的作用。另在风井洞口上满盖50mm×50mm网眼钢板网,防止异物进入风井。
    3.5 基础梁施工
    根据结构设计图中梁的布置,以及有关结构施工规范,将基础梁按次序编号,依次施工。原则上先完成主梁,后完成次梁,减少施工缝,保证主梁的完整性。
    3.6 4号区块开槽挖土基础梁施工
    西侧基础梁施工时采取开槽挖土的方法,按基础梁的高度确定挖土的深度,基础梁完成后宜回填砂袋和覆土。
    3.7 新楼板暂缓施工,作为取土口
    新结构底层楼板暂缓施工,相应部位预留插筋。在上部钢结构施工时,每完成一层,便挖除一定厚度的覆土或取出一定量的砂袋,维持风机房受力平衡。在覆土全部挖出、做好防水工程后再施工封闭。
    3.8 合理安排钢结构施工,避免集中荷载
    在钢结构施工的同时进行挖土卸载施工,但是还应避免钢柱安装出现集中在一边的情况。施工过程中合理安排钢柱钢梁施工顺序,从角到边均布加载。
    4 实施效果
    4.1 基坑开挖前期施工对地铁风井监测数据分析
    基坑开挖前经历了4个施工阶段(基坑围护、工程桩、加固、预降水),施工对地铁风井产生的影响如图3所示。由图3可见,风井变形呈隆起趋势,根据现场工况分析,本阶段钻孔灌注桩施工与围护连续墙接缝加固同时进行施工,由于加固施工注浆压力比较大,周边土层受到高压旋喷破坏,风井呈明显隆起趋势,最大隆起点如F17,最大累计隆起量达4.6mm,该风井变化较为均匀,临近测点差异沉降量不大,且变形曲线较为平缓,无突变等情况。

   

    4.2 基坑开挖施工对地铁风井监测数据分析
    从图4可以看出,地下风井结构沉降较为均匀。累计量较大的F11点最大隆起量超过6.4mm。从图中还可看出,地下风井结构隆起趋势为,从基坑开挖前期就有隆起现象。根据工况分析原因,开挖初期,风井结构因受土层变形摩擦,局部呈隆起状;随着基坑内土方的大量卸载,土体压力的释放和土体应力场的改变,风井结构最终表现为较明显的隆起趋势。据实际分析,一般开挖至2、3层土时,风井结构隆起达到峰值,此后逐步有沉降趋势。

   

    4.3 风井结构施工阶段监测数据分析
    从图5可以看出,地下风井结构沉降较为均匀。累计量较大的F11点最大隆起量超过6.2mm。从图5还可看出,地下风井结构变化趋势为,随着地上风井结构的不断增加,地下风井结构不断表现为下沉趋势。根据工况分析原因,地上风井结构不断增加,给地下结构带来的荷载也越来越大,最终地下风井表现为轻微沉降趋势。本阶段风井变化较为均匀,临近测点差异沉降量不大,无突变等情况。

原文网址：http://www.pipcn.com/research/200811/9173.htm