1、建筑施工第44卷第12期2819华东医院南楼整体顶升的受力托换施工技术毛章伟1 李德文2 谢 朔11.上海建工五建集团有限公司 上海 200063；2.华东医院 上海 200040摘要：以上海市文物保护建筑华东医院南楼的整体修缮工程为例，介绍了建筑顶升技术及增设隔震支座的施工方法。通过对施工中重难点分析、顶升前施工准备、顶升施工以及隔震支座施工等几个阶段的关键施工技术介绍，总结出了建筑整体顶升受力托换的施工方法，对今后文物保护建筑的顶升受力托换有一定参考价值，同时对相关工程施工提供了类似经验。关键词：文物保护建筑；隔震支座；顶升；受力托换中图分类号：TU746 文献标志码：A 文章编号：100
2、4-1001(2022)12-2819-03 DOI：10.14144/ki.jzsg.2022.12.003Construction Technology of Force Replacement for Overall Jacking of South Building of Huadong HospitalMAO Zhangwei1 LI Dewen2 XIE Shuo11.Shanghai Construction No.5(Group)Co.,Ltd.,Shanghai 200063,China;2.Huadong Hospital,Shanghai 200040,ChinaAbst
3、ract:Taking the overall restoration project of the South Building of Huadong Hospital,a heritage preservation building in Shanghai,as an example,the construction method of building jacking technology and additional seismic isolation bearing is introduced.Through the analysis of the important and dif
4、ficult points in the construction,the construction preparation before jacking,the jacking construction and the construction of seismic isolation bearing and other key construction techniques,the construction method of the overall jacking force replacement of the building is summarized.It has a certa
5、in reference value for the future jacking force replacement of heritage preservation buildings and provides similar experience for the construction of related projects.Keywords:heritage preservation building;seismic isolation bearing;jacking;force replacement至今，后经不断扩建，形成如今的规模。华东医院南楼东西向总长度为80.56 m，南北
6、向宽度为45.40 m，总建筑面积10 776.67 m2，地上6层，局部地下1层，平面整体呈“工”字形，1989年被列为上海市文物保护单位，同时也是上海市第一批优秀历史建筑。2 重难点分析2.1 锚杆静压桩的控制难点静压法预应力管桩施工属于挤土法施工。沉桩过程中，桩身周围土体结构经常受到扰动，会一定程度上改变土体的应力状态，而产生挤土效应；打桩过程中桩和桩的焊接时间过长；桩身接头较多、焊接质量不好；施工方法和顺序不当，比如每天的成桩数量过多，压桩速度过快。以上这些工序和问题都会加剧挤土效应。2.2 托换过程的技术难点建筑物整体顶升技术在现代很多老房子的修缮中都得到了应用，但在受力托换过程中，
7、因结构强度不够、受力管桩强度不够、千斤顶垂直度不够等因素，建筑整体可能会出现水平偏移甚至倾覆等情况。如果在受力托换过程中发生重心的偏移，不但会影响建筑的安全，甚至可能导致重大安全事故，后果是难以预料的。上海华东医院南楼前身为宏恩医院，是华东医院最早的建筑，也是一座近百年的历史建筑。该工程是匈牙利的著名建筑师邬达克独立完成的第一个项目。本文以华东医院南楼整体修缮改造工程为研究背景，该楼建造年代久远，房屋本身的抗震等级已无法满足现行规范要求，因此本次大修工程的一项重要内容就是提升南楼的建筑抗震等级。南楼属于文物保护建筑，需满足文保建筑施工最小干预性原则，经过多次论证，最终选用在基础上增加隔震层，使
8、用减震控制技术来提高建筑本体的抗震等级1。此外，由于南楼室内地坪低于室外地坪，导致汛期排水困难，需要通过顶升技术，将建筑整体抬高1.2 m，以改善南楼在汛期的排水能力，从而恢复南楼的原有出入口。因此本文重点阐述文物建筑顶升施工中受力托换的关键施工技术。1 工程概况华东医院自1926年建成以来，一直作为医疗建筑使用作者简介：毛章伟（1974），男，大专，工程师。通信地址：上海市普陀区大渡河路858号（200333）。电子邮箱：收稿日期：2022-09-21华东医院修缮专题SPECIAL TOPICS ON RENOVATION OF HUADONG HOSPITAL202212Building
9、Construction28202.3 顶升同步及精度的技术难点华东医院南楼平面为工字形，平面凹凸不规则，平面刚度差异较大，而且华东医院南楼建筑面积为1.07万 m2，占地面积大，顶升质量大，为目前国内最大的文物建筑整体顶升工程，顶升难度大，单柱荷载差异较大，对顶升同步控制及精度要求严格。3 建筑顶升施工方案与措施本次南楼顶升采用先托换后开挖的方案，主要受力置换步骤有：先挖开原有基础，打入静压锚杆桩，受力传递至钢管桩后，开挖土层，设置好下托盘后，安放千斤顶，受力传递至千斤顶后切断钢管桩，待顶升到位后，设置隔震支座，受力传递至隔震层后，南楼整体受力托换顺利完成。3.1 原有木桩条基介绍建筑采用砖
10、混结构，基础大部分采用福建筒木桩（也称作建松桩）加固的条形基础，普遍区域基础梁高1.42 m，条形基础宽度3.35 m；局部为独立放大脚基础，埋深约1.42 m；南楼西北角局部有地下室，地下室底板埋深约4 m。根据房屋监测单位提供的图纸及档案图纸绘制，基础下普遍有呈梅花桩均匀布置的长3.65 m（152 mm）的木桩，在南楼东北角基础下有长7.62 m（203 mm）和长5.0 m（152 mm）的木桩。南楼室外标高约2.74 m，室内首层楼板标高约2.24 m。3.2 整体受力托换施工技术3.2.1 基坑临时围护建筑年代久远，为了减少对南楼产生的影响，沿南楼外边间距约3 m处采用小齿口的拉森
11、钢板桩结合形成1道钢支撑作为临时基坑围护结构，钢板桩采用静压方式。3.2.2 土方开挖土方分2层开挖，第1层室外开挖深度约1.5 m，室内开挖深度约1 m，开挖至托盘梁垫层底标高，开挖完成后进行垫层浇筑。第2层室内外土方整体向下开挖2.8 m，开挖至下托盘垫层底标高，放大脚基础下有圆木桩，圆木桩按长度分为3种：7.62、5.50、3.66 m，主要是长3.66 m的短木桩，数量较多，为第2层土方开挖及后续施工带来很大困难。3.2.3 上托盘梁施工上托盘梁结构包括：夹墙梁、连系梁（穿墙钢筋抬梁）组成。夹墙梁沿现有基础墙体两侧通过型钢连系梁、穿墙钢筋和抬梁与原基础连系起来形成整体。托盘梁施工顺序按
12、照土方开挖进度进行分区浇筑，托盘梁施工工序：测量放样基础墙体凿毛连系梁钢筋绑扎、支模、混凝土浇筑预应力张拉2。3.2.4 锚杆静压桩施工上托盘混凝土达到强度后安装压桩架吊桩入孔检查桩的垂直度压桩半自动焊接桩重复压桩焊接工序当压桩力或桩长达到设计要求后，可以停止压桩（以压桩力为主作为停压标准）焊接锚固筋送桩或内切割压桩施工记录管内抽水钢管内灌注C30混凝土预加反力封桩桩帽施工沉桩过程遇到木桩时按下述方式处理：原木桩平面布置图以南楼原始图纸为基准图生成，静压钢管桩的布置已尽量避开原木桩。原木桩数量庞大，难免在条形基础开孔后碰到木桩与钢管桩位置冲突的情况，采用套管沉压拔除法予以清除，确保钢管静压桩的
13、垂直度。为了避免挤土效应3，在沉桩前，采用以下方法：1）井点降水：静压桩在压桩的过程中会在瞬间产生很大的超孔隙水压力，对周围土体产生挤压变形。如果能在压桩之前就将地下水的水位降低到一定深度，施工过程中产生的超孔隙水压力就会大大减小。2）控制沉桩速率：控制沉桩速率主要包括2个方面内容，一是每天沉桩数量，二是连续沉桩的天数。控制沉桩速率主要是为了避免超孔隙水压力的急剧升高，造成对主体建筑的影响和对周边土体的挤压。随着压桩的不断深入，各土层侧向部分将被压缩，而竖向部分则被挤胀。当侧向部分已经不能继续被压缩时，地面将发生隆起，从而产生裂缝。连续沉桩过程中，土体中的超孔隙水压力不断聚集，对土体的扰动也会
14、不断增加，尤其是在压桩后期，由于土体本身已经接近于不可压缩，其位移对沉桩速率会特别敏感，所以在后期更应严格控制沉桩速率。3）合理安排沉桩顺序：安排沉桩顺序主要从2个方面来考虑：一是减少压桩区域内挤土效应；二是减少群桩对周围环境的影响。2个方面侧重不同则选择的沉桩顺序亦不一样，应根据实际情况来选择适宜的沉桩顺序。在群桩施工中选择合理的沉桩顺序，能最大限度地消除压桩区域内桩位的偏移问题。3.2.5 预应力灌注封桩沉桩至设计桩长后在桩身内部灌注C30细石混凝土，采用预应力封桩，封桩压力不小于500 kN。沉桩完成后垂直吊入预制好的钢筋笼，钢筋笼高1m，锚固钢管桩内20 cm。施工现场提前预制500
15、kN的反力架，利用500 kN螺旋千斤顶进行加压至500 kN，桩头焊接HRB400的14 mm加强筋，灌浆封桩。该方法主要目的是让静压桩和上托盘梁紧密结合，这样的工艺可以有效地使原基础受力传递到钢管桩上。3.2.6 下托盘施工下托盘作为顶升阶段的反力基础，同时是正常使用阶段结构底板为永久结构，下托盘梁采用筏板式结构形式，板厚800 mm。根据最后一层土方开挖区域先后顺序进行下托盘施工，先浇筑区域应设置施工缝且表面应进行凿毛处理。下托盘结构浇筑前应按图纸要求进行预埋件安装（隔毛章伟、李德文、谢朔:华东医院南楼整体顶升的受力托换施工技术建筑施工第44卷第12期2821毛章伟、李德文、谢朔:华东医
16、院南楼整体顶升的受力托换施工技术震层下支墩预埋件、围墙预留插筋、钢支撑螺栓预埋）。底板与施工完成的钢管桩通过在管壁外称钢板上焊接的剪力钉锚固连接，纵横向钢筋布置于止水板上。3.3 建筑同步顶升关键技术3.3.1 临时加固及限位方案在托换施工的过程中，由于托盘梁上部房屋结构稳定性较弱，抗侧刚度小，抗扰动和变形能力差。因此，在建筑外立面设置临时加固结构的目的是在意外情况发生或受到不利工况扰动的情况下能够控制整体建筑的变形，保持结构的稳定性4。顶升过程中为防止房屋发生水平向位移，在托盘梁纵横向框架洞口中布置钢限位框架结构，有效控制顶升过程中房屋横向位移量。临时加固保护及限位装置的原则是不改变原房屋受力状态，不损伤原构件。3.3.2 顶升初步流程根据对设计图纸初步受力分析，确定荷载的大致分布，按荷载的分布计算各千斤顶的理论负载油压设定千斤顶的初始油压，采用逐级加载的方式进行称重。初始值按50%加压，按20%的荷载逐级加压，根据各顶升点产生的实际位移量，来确定出各顶升点的荷载是否分布均匀，由主控人员来确定对各千斤顶油压的调节使各顶升点位移量相对平均，从而保证顶升过程的同步进行。当整体顶升高度在5
