王崢嶸

摘 要：隨著城市化的不斷發(fā)展，城市土地資源與空間發(fā)展的矛盾日益突出。既有建筑物增加地下室或半地下室，對提高土地利用率、緩解中心城市密度起到不容忽視的作用。

關鍵詞：逆作法;豎向支承體系;基坑支護;土方工程施工

文章編號：2095-4085（2020）04-0070-02

在現代城市發(fā)展中，可利用的土地資源越來越少，從節(jié)約資源，保護環(huán)境等方面綜合考慮，在保留既有建筑的前提下，采用增加地下室的改造方式對我國新型城市化進程具有重要意義。

1 關鍵技術

1.1 逆作法原理

逆作法技術，是利用地下室中的基坑的圍墻和坑內的豎向立柱用作“逆作”階段的豎向承重體系，利用地下室自身的結構層的梁板作為基坑圍護的內支撐，以±0.000層（或地下一層）為起始表面，由上而下進行地下結構的“逆作”施工，同時由下而上進行上部主體結構的施工，組成上下平行的立體作業(yè)。

既有建筑增建地下室的工藝原理與上述逆作法技術相似，其總體作業(yè)流程也是先施工周邊圍護結構和豎向支承體系（即基礎托換系統(tǒng)），再逆作開挖下部土方，邊開挖邊施工地下結構，開挖至基底標高時澆筑基礎底板，最后施工地下室外墻及豎向承重構件（框架柱、剪力墻等）。

對既有建筑地下逆作開挖增建地下室來說，關鍵技術問題主要有以下幾個方面。

（1）豎向支承體系（托換技術）是既有建筑地下逆作增層能否成功實施的最核心、最關鍵的環(huán)節(jié)之一。既有建筑地下增層時，既有建筑物荷重一開始就要全部由豎向支承體系（即托換系統(tǒng)）來承擔。另外，由于受施工條件限制，大型施工設備無法進入既有建筑內部進行施工，因此既有建筑地下增層工程大多采用錨桿靜壓樁等小型樁來進行托換，其承載力和穩(wěn)定性相對較小，一般僅用于上部層數較少的既有建筑。

（2） 某些項目要求在地下逆作增層階段上部建筑處于不停業(yè)狀態(tài)，此時豎向支承體系不僅要求在承載力方面能絕對保證上部結構安全，同時還要嚴格控制立柱之間的差異變形（沉降），使上部結構不至于產生過大的附加變形而引起結構開裂或影響其正常使用功能。

（3）地下土方開挖難度比常規(guī)逆作法工程更大。常規(guī)逆作法工程在利用地下結構樓板作為基坑水平支撐結構時，往往結合建筑平面布置設置多個尺寸較大的預留洞口，作為地下逆作施工階段土方運輸、材料和機械設備進出的施工臨時洞口。而對于既有建筑地下增層工程來說，往往難以按需要留設臨時施工洞口，一般情況下需采用小型挖機配合人工挖土，有時甚至以人工開挖方式為主，因而下部土方逆作開挖難度更大。

（4）基礎底板結構和豎向承重構件與臨時托換構件和上部既有結構之間的連接構造十分復雜，如何確保新增地下室墻、柱等豎向承重構件頂部與既有建筑基礎之間的連接和傳力可靠，如何保證新澆筑混凝土承臺、地梁或底板與托換系統(tǒng)的立柱樁之間的抗剪連接和防水可靠，是既有建筑增建地下空間的核心技術。

（5）另外，新增地下室墻、柱等豎向承重構件施工前，上部結構即地下結構的所有荷重均由錨桿靜壓樁等豎向支承體系承擔。

1.2 豎向支承體系（基礎托換系統(tǒng)）選型與布置

新增地下室框架、剪力墻等豎向承重構件施工前，既有建筑物的全部荷重均由豎向支承體系（即既有建筑基礎托換系統(tǒng)）承擔，見圖1。因此，豎向支承體系必須具有足夠的剛度和承載力，確保上部既有建筑在豎向荷重即側向荷載（如風荷載等）作業(yè)下的承載力和穩(wěn)定性要求，豎向支承體系大多只能采用錨桿靜壓樁等小型樁，作為既有建筑基礎以下逆作開挖增層施工階豎向支承體系。

錨桿靜壓樁應按“對稱布置、受力均衡”的原則，以一根框架柱為一組，采用“一柱兩樁”、“一柱四樁”等形式進行布置。當利用原柱下獨立基礎作為每組錨桿樁共同工作的轉換承臺時，可在原獨立柱基的上方另行澆筑混凝土轉換承臺的方式。

由于錨桿靜壓鋼管樁施工前，上部既有建筑物及其基礎的全部荷重均已作用在原工程樁上，可通過在鋼管靜壓樁到位后，通過設置臨時反力架使鋼管樁樁頂封孔前保留一定的預壓力，并在原地下一層基礎底板的上方澆筑厚500mm的“反向柱帽”，使新增錨桿樁與原工程樁之間能整體受力，共同承擔上部既有結構的豎向荷載。

1.3 新增基礎底板及地下室墻、柱設計

新增地下室底板宜采用平板式筏形基礎或防水底板結合柱下獨立基礎（或獨立承臺）的布置形式，避免設置基礎梁。

基礎底板（或承臺）與支承樁（如錨桿靜壓樁或原工程樁）之間的抗剪連接及防水構造也是設計的重點。當支承樁為混凝土灌注樁時，可在灌注樁表面拋圓后通過螺栓將鋼樁套與灌注樁連接，并在樁和樁套間進行壓力灌漿。

對于“一柱一樁”式的豎向支承體系，宜將樁直接作為新增地下室的結構柱使用?？蓪⒃こ虡朵摻罨\外側的保護層鑿除并鑿毛，再在其外側外包混凝土，形成地下二層的永久結構柱。

對于“一柱多樁”的情況，由于支承樁均不在結構柱的軸線位置，待新增柱施工完成并達到設計強度后，需要將施工階段由支承樁承擔的全部荷載二次轉移至新增柱上。在荷載轉移過程中，新增柱在重力荷載作用下將產生一定的壓縮變形，柱混凝土本身的收縮徐變效應也將進一步增大其變形量，這將導致現有上部結構構件產生不同程度的附加內力和變形，這會對上部結構力產生不利影響。為了解決這個問題，可以將新的地下結構柱設計成鋼混凝土柱，首先將鋼柱安裝在柱中，并在鋼柱的底部設置頂緊裝置，使鋼柱先受力，然后澆筑柱子的混凝土部分?？梢酝ㄟ^“分段澆筑，分批拆除并再次填充分段”的方式進行新增加的地下室中的剪力墻的（核心筒）支撐施工。

1.4 基坑支護和土方開挖

周邊圍護結構形式應根據水文地質條件、基坑開挖深度和支護變形因素的控制要求等綜合考慮后確定，當開挖深度較淺、土質條件較好、周邊環(huán)境情況簡單時，可采取放坡開挖或采用重力式擋墻、復合土釘墻等支護形式，當開挖深度較深或周邊環(huán)境條件復雜時，可采用圍護墻結合內支撐的支護形式。

土方開挖分為大面土體開挖和細部土體清除兩部分。大面積土體開挖保留樁側土體，將地下室底板底標高深度土體開挖完畢后，再進行細部樁周土體清除。

在實際施工過程中，因特殊原因暫停施工時，基坑內支護體系變形卻并未隨之停止。因此，當土方工程施工完成后，應立即進行地下室底板混凝土澆筑施工，以減少坑底暴露時間，必要時，可以對坑底土體進行加固。

2 結 語

增加建筑物的地下室這一節(jié)地措施，是在城市發(fā)展中缺乏對城市地下空間資源的有效利用而提出的，在改造過程中，還能與抗震加固和改造技術結合起來，可在增建建筑使用面積、提升建筑使用功能的同時，改善既有建筑的受力性能，增強房屋的抗震能力。因此，從節(jié)約資源，提升功能、保護環(huán)境等方面綜合考慮，采用增加地下室的改造方式對我國新型城市化進程具有重要意義。

參考文獻：

[1]GB50009-2012，建筑結構荷載規(guī)范[S].

[2]范世平，孔廣亞.建筑物加固改造技術的發(fā)展與應用[J].煤炭科學技術，2007，（32）.