摘"要：本研究以上海市某更新項(xiàng)目中單棟優(yōu)秀歷史保護(hù)建筑為例，探討研究了磚木結(jié)構(gòu)歷史文化保護(hù)建筑原位托換的關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和施工實(shí)踐，分析了該技術(shù)在保護(hù)這類(lèi)建筑中的重要性。研究結(jié)果表明，原位托換關(guān)鍵技術(shù)包括原有結(jié)構(gòu)加固、基礎(chǔ)處理、墻體加固、雙組鎖緊機(jī)構(gòu)等，能夠有效解決具有一定程度結(jié)構(gòu)老化和損壞的磚木結(jié)構(gòu)建筑物的頂升問(wèn)題，確保建筑物的安全和完整性。該研究成果可為類(lèi)似建筑的保護(hù)和修復(fù)提供有益借鑒。

關(guān)鍵詞：磚木結(jié)構(gòu)；保護(hù)建筑；原位托換；施工方案文章編號(hào)：2095-4085（2024）07-0214-03

1"項(xiàng)目與建筑概況

（1）本項(xiàng)目地塊位于上海市，為了實(shí)現(xiàn)該地塊周邊地下三條地鐵線互聯(lián)互通，提升商圈綜合能力，政府著手對(duì)該區(qū)域內(nèi)地下更新開(kāi)發(fā)，整個(gè)地塊更新分為：南區(qū)、中區(qū)、北區(qū)、東區(qū)，西區(qū)五大板塊，除西區(qū)只修繕不開(kāi)挖外，其余4個(gè)板塊都將開(kāi)挖地下三層，其中東區(qū)又分為東一區(qū)和東二區(qū)。

由于更新地塊內(nèi)地上空間存在眾多的歷史保護(hù)建筑，實(shí)施下部地下空間開(kāi)發(fā)建設(shè)時(shí)（如基坑開(kāi)挖+圍護(hù)樁+降水施工），必然會(huì)對(duì)地面歷史保護(hù)建筑產(chǎn)生較大的影響，為了保證地塊地下空間的順利開(kāi)挖更新，一般首選的方式多為臨時(shí)性平移保護(hù)。又因?yàn)楸竟こ躺虾Ｊ心硟?yōu)秀歷史建筑位于該地塊東二區(qū)，建筑位置臨近東一區(qū)和北區(qū)，而東區(qū)和北區(qū)其他的建筑已采取平移保護(hù)的方式全部貼近了該項(xiàng)目建筑物，使其沒(méi)有任何平移空間。經(jīng)過(guò)了多輪專(zhuān)家論證，擬對(duì)該建筑實(shí)施原位托換的方式推進(jìn)東二區(qū)地下三層空間建設(shè)施工，該項(xiàng)目位于東二區(qū)北側(cè)。

（2）該建筑最初為買(mǎi)辦私宅，后改為上海市公立醫(yī)院，建筑功能由以前的住宅改為醫(yī)院。建筑類(lèi)型為花園住宅，建筑結(jié)構(gòu)形式為3層磚木結(jié)構(gòu)（局部四層）、局部鋼筋混凝土梁板，平面大體呈矩形分布，東西向總長(zhǎng)約36.0m，南北向總寬約27.7m，建筑高度15.60 m（規(guī)劃）；15.85m（消防）。該建筑由著名建筑師于1931年4月設(shè)計(jì)，1932年12月竣工，建筑面積為2 052.56m2，占地面積794.47m2。

2"建筑物病害與結(jié)構(gòu)健康分析

2.1"建筑物病害分析

（1）建筑物外觀病害分析，通過(guò)對(duì)該建筑外立面病害情況進(jìn)行檢查分析，外立面管道洞口周邊多存在局部植物生長(zhǎng)、墻面青苔或污漬；螺旋裝飾柱局部飾面開(kāi)裂，窗臺(tái)局部破損；各外立面管道線纜、空調(diào)機(jī)架等布置凌亂無(wú)序，影響了立面整體美觀。

（2）建筑物內(nèi)部病害分析，由于房屋周邊目前搭建、加建較多，房屋木質(zhì)吊頂局部破損，旋轉(zhuǎn)樓梯大理石臺(tái)階以及地磚等局部破損，房屋原有壁爐被封堵或拆除。

2.2"結(jié)構(gòu)健康分析

建筑物結(jié)構(gòu)健康分析，實(shí)測(cè)砂漿抗壓強(qiáng)度為M2.9；磚墻抗壓強(qiáng)度為MU7.5；混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到C18。角點(diǎn)棱線傾斜率范圍為0.95‰～9.16‰，房屋主要表現(xiàn)為向東傾斜，平均向東傾斜率為6.01‰，南北方向無(wú)明顯傾斜規(guī)律。相對(duì)高差測(cè)量結(jié)果表明，屋面女兒墻所在平面呈“東低西高”趨勢(shì)，最大相對(duì)高差為149mm。綜合傾斜及相對(duì)高差測(cè)量結(jié)果，建筑整體存在一定的不均勻現(xiàn)象。老化損傷較普遍，存在不合理拆改、局部承重墻體上下不連續(xù)、鋼筋銹脹等結(jié)構(gòu)性損傷和結(jié)構(gòu)體系缺陷，現(xiàn)有特色部位損傷如外立面植物生長(zhǎng)或局部破損、室內(nèi)特色部位局部破損等較為普遍?？傮w上，優(yōu)秀歷史建筑可評(píng)定為一般損壞房、局部混凝土構(gòu)件嚴(yán)重?fù)p壞。靜力作用下，房屋大部分磚墻、外觀及使用良好的混凝土梁、部分木擱柵、地基基礎(chǔ)承載力能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，但存在如下不足：部分梁下墻肢、窗間墻肢承載力不足；銹脹混凝土構(gòu)件普遍承載力不足（安全隱患點(diǎn)）；部分跨度偏大的木擱柵承載力略有不足［1］。

3"總體施工方案及工程難點(diǎn)

3.1"基礎(chǔ)托換方案

（1）基礎(chǔ)托換條件：本工程建筑物基礎(chǔ)采用墻下剛性大放腳磚基礎(chǔ)，基座下為素混凝土墊層。墻下典型基礎(chǔ)底部埋深（自室內(nèi)地坪）約-1 260mm，基礎(chǔ)底部寬度1 370mm?；A(chǔ)下為碎磚墊層，墊層厚度約760mm。對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖并進(jìn)行測(cè)繪，與檔案圖紙進(jìn)行比較。

該項(xiàng)目對(duì)托換要求的最大埋深為房屋的東北角單肢梁墻下托換區(qū)域（墻下單肢梁高度700mm，液壓千斤頂高度400mm，頂升基礎(chǔ)500mm），共計(jì)需要1 600mm。根據(jù)墻下基礎(chǔ)埋深剖面，單肢梁托換時(shí)分段進(jìn)行可以利用原有基礎(chǔ)的部分墊層高度，由于從室內(nèi)±0.00到墊層底深度為1 981mm，故本工程基礎(chǔ)埋深滿足工程托換的要求［2］。

（2）原位托換基本思路：先對(duì)建筑基礎(chǔ)進(jìn)行夾墻梁加固、對(duì)主要承重墻體采用臨時(shí)支撐支護(hù)加固，隨后利用樁式托換技術(shù)，將建筑上部荷載通過(guò)基礎(chǔ)雙肢夾墻梁/單肢梁+連系梁托換至新筑的樁基礎(chǔ)上。根據(jù)地下空間開(kāi)發(fā)便利性和后期建筑的規(guī)劃標(biāo)高要求，進(jìn)行現(xiàn)實(shí)的頂升或下落。待原址區(qū)域地下結(jié)構(gòu)施工完成后，再進(jìn)行回落至B0板［3］。

3.2"總體施工方案

（1）本工程?hào)|二區(qū)地下施工以及工程建筑物托換施工主要工序分為：東二區(qū)圍護(hù)施工（圍護(hù)樁及MJS止水，可與托換穿插）、該工程建筑物的原位托換（包含全部托盤(pán)體系、鋼結(jié)構(gòu)臨時(shí)加固、靜壓錨桿樁壓樁、提升裝置安裝、對(duì)于地坪原位托換區(qū)域管棚法開(kāi)孔穿梁注漿施工等）、東二區(qū)位于工程建筑物室內(nèi)的低凈空工程樁施工、對(duì)該工程建筑物隨后進(jìn)行頂升約1.5m，施工建筑以下的B0板、建筑下落約0.7m至B0板后地下部分進(jìn)行蓋挖順作施工，逐層開(kāi)挖施工支撐直至地下室底板，然后自下而上回筑各層的樓板及結(jié)構(gòu)柱，拆除支撐完成整個(gè)地下室的施工［4］。

（2）該工程總體原位托換施工流程主要有施工前期準(zhǔn)備、提升結(jié)構(gòu)安裝和提升回落工及基坑施工3個(gè)階段，包括13個(gè)具體施工內(nèi)容。

3.3"工程難點(diǎn)分析

（1）本工程項(xiàng)目原位托換共包括三個(gè)階段，分別為托換頂升/提升階段、臨時(shí)穩(wěn)定支撐階段、托換回落階段，在原位托換全周期過(guò)程中要保證房屋結(jié)構(gòu)的安全平穩(wěn)性。

（2）由于該建筑物局部北側(cè)外墻緊鄰用地紅線，無(wú)法在外側(cè)施工夾墻梁，不能實(shí)現(xiàn)外墻的雙肢夾墻梁托換。

（3）角點(diǎn)棱線傾斜率范圍為0.95‰～9.16‰，房屋主要表現(xiàn)為向東傾斜，平均向東傾斜率為6.01‰，南北方向無(wú)明顯傾斜規(guī)律。相對(duì)高差測(cè)量結(jié)果表明，該建筑物屋面女兒墻所在平面呈“東低西高”趨勢(shì)，最大相對(duì)高差為149mm。建筑物整體存在一定的不均勻現(xiàn)象且傾斜值超過(guò)了4‰的規(guī)范要求（本工程糾偏要求為≤3‰），且可能由于后續(xù)下部開(kāi)挖引起的振動(dòng)，繼續(xù)造成建筑的傾斜率越來(lái)越大，需要對(duì)該建筑物進(jìn)行一定的糾偏回正措施［5］。

（4）綜合該建筑物歷史、科學(xué)和藝術(shù)價(jià)值、完好程度及適應(yīng)性，房屋保護(hù)要求為“建筑的立面、結(jié)構(gòu)體系、基本平面布局和有特色的內(nèi)部裝飾不得改變”［6］。

3.4"原位提升總體托換關(guān)鍵技術(shù)

（1）針對(duì)該工程項(xiàng)目在原位托換施工過(guò)程中可能會(huì)遇到的技術(shù)難題，保證工程項(xiàng)目的順利實(shí)施，提出了相應(yīng)的解決措施。原位托換的安全性主要由合理的受力、傳力結(jié)構(gòu)體系提供保證，本工程結(jié)構(gòu)托換體系在頂升和收頂循環(huán)時(shí)受力與傳力結(jié)構(gòu)體系有所不同，在頂升時(shí)從上至下分別為建筑重量→托盤(pán)梁→Φ80mm鋼導(dǎo)桿→上組自動(dòng)鎖緊機(jī)構(gòu)→提升鋼分配梁→100t液壓千斤頂→錨桿樁樁頭反力鋼分配梁→錨桿樁基礎(chǔ)；在收頂循環(huán)時(shí)從上至下建筑重量→托盤(pán)梁→Φ80mm鋼導(dǎo)桿→下組自動(dòng)鎖緊機(jī)構(gòu)→錨桿樁樁頭反力鋼分配梁→錨桿樁基礎(chǔ)。西北側(cè)圍護(hù)外則采用墻下單肢梁，直接利用現(xiàn)澆的基礎(chǔ)進(jìn)行頂升配合其他區(qū)域的提升工況。

（2）由于該建筑物北外墻騎坐在紅線上方，故墻體外部不能施工雙肢梁，則提升體系也只能布置在墻體內(nèi)側(cè)（單邊），考慮到外墻重量比較大，墻肢懸挑的危險(xiǎn)性較大，故改用墻下單肢托盤(pán)梁托換并與其他墻體的雙肢梁托換體系連成一個(gè)整體。在單肢托盤(pán)梁下同時(shí)新增底盤(pán)筏板與壓頂梁連接以作為直接頂升的支承基礎(chǔ)，在單肢托盤(pán)梁下安裝液壓千斤頂及臨時(shí)鋼管支撐配合跟進(jìn)保護(hù)。圍護(hù)外頂升區(qū)域共布置了7臺(tái)100t的液壓千斤頂及5組Φ500mm的圓形鋼管支撐墊塊交替支撐此區(qū)域內(nèi)的主要墻肢，保證工程安全［7］。

（3）本工程利用液壓鎖緊機(jī)構(gòu)作為重要傳力環(huán)節(jié)，采用雙組鎖緊機(jī)構(gòu)。頂升時(shí)上組鎖緊機(jī)構(gòu)將千斤頂主動(dòng)力從上鋼分配梁傳遞至鋼導(dǎo)桿拉動(dòng)建筑向上提升；收頂循環(huán)時(shí)上組鎖緊結(jié)構(gòu)松開(kāi)，此時(shí)由下組鎖緊機(jī)構(gòu)作為傳力節(jié)點(diǎn)將建筑荷載搭置在錨桿樁樁頭反力梁上傳遞給地基。為了保證鎖緊機(jī)構(gòu)的絕對(duì)安全性，本工程鎖緊機(jī)構(gòu)本質(zhì)為機(jī)械自動(dòng)鎖緊，但為了凸顯同步頂升的同步性效果，本鎖緊機(jī)構(gòu)增加液壓來(lái)輔助鎖快速地鎖緊，實(shí)現(xiàn)雙鎖。在進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)時(shí)，即使在液壓鎖緊腔完全卸壓后，也能實(shí)現(xiàn)可靠鎖緊爬升桿。鎖緊力不受時(shí)間限制，不需要能源供應(yīng)，自動(dòng)鎖緊機(jī)構(gòu)能夠?qū)⒒钊麠U無(wú)限時(shí)間內(nèi)鎖緊在任何位置，無(wú)需能量輸入。在鎖緊時(shí)，通過(guò)泵站液壓油打壓和內(nèi)置機(jī)械彈簧一起推動(dòng)鎖緊內(nèi)套缸下滑與外缸合緊，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)套缸齒紋與鋼導(dǎo)桿壓緊鎖定。在解鎖時(shí)，必須依靠人工從下部進(jìn)油口打壓，強(qiáng)制推動(dòng)鎖緊內(nèi)套向上與外缸分離解鎖，一旦油壓中斷則鎖緊結(jié)構(gòu)在自重和內(nèi)彈簧的作用下又實(shí)現(xiàn)了鎖定［8］。

4"總結(jié)與展望

4.1"工程總結(jié)

（1）原位托換技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用與工程適應(yīng)性。該工程建筑物在原位托換過(guò)程中，通過(guò)引入液壓鎖緊機(jī)構(gòu)與墻下單肢梁頂升技術(shù)，克服了歷史建筑保護(hù)與現(xiàn)代地下空間開(kāi)發(fā)的技術(shù)難題。液壓鎖緊機(jī)構(gòu)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了頂升過(guò)程中多點(diǎn)同步控制，顯著提升了施工精確度與穩(wěn)定性；墻下單肢梁頂升技術(shù)的創(chuàng)新性應(yīng)用，充分利用有限的施工空間，確保了建筑物在頂升和回落過(guò)程中的結(jié)構(gòu)安全。該技術(shù)組合不僅滿足了工程的復(fù)雜需求，還為類(lèi)似歷史建筑的保護(hù)與改造提供了參考范例。

（2）復(fù)雜施工條件下的技術(shù)難點(diǎn)及解決方案。項(xiàng)目施工面臨建筑物緊鄰用地紅線、結(jié)構(gòu)傾斜與老化等諸多挑戰(zhàn)。為解決外側(cè)無(wú)法施工夾墻梁的問(wèn)題，通過(guò)內(nèi)部施工方案優(yōu)化和技術(shù)手段調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了夾墻梁的有效施工；針對(duì)建筑物傾斜與高差大的問(wèn)題，采用精密測(cè)量與分步頂升策略，成功糾正了結(jié)構(gòu)傾斜狀態(tài)；面對(duì)老化損傷與承載力不足的困境，通過(guò)關(guān)鍵部位的監(jiān)測(cè)和高強(qiáng)度材料加固，顯著提升了建筑整體的結(jié)構(gòu)承載能力。多項(xiàng)創(chuàng)新性應(yīng)對(duì)措施的成功實(shí)施，有效保障了工程的順利推進(jìn)和結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)久穩(wěn)固。

4.2"工程收獲

（1）結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與綜合加固策略。在施工前的結(jié)構(gòu)健康分析中，發(fā)現(xiàn)該建筑物存在砂漿抗壓強(qiáng)度低、磚墻抗壓不足和混凝土強(qiáng)度不高等問(wèn)題，同時(shí)存在明顯的傾斜現(xiàn)象。針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題，有效采取了系統(tǒng)的加固措施，包括磚墻表面的鑿毛處理、設(shè)置兜底抬墻梁和針對(duì)性設(shè)計(jì)的夾墻梁等，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的結(jié)合力與穩(wěn)定性。通過(guò)綜合加固措施，不僅有效改善了建筑物的力學(xué)性能，而且能在確保安全性的前提下，延長(zhǎng)了歷史建筑物的使用壽命，體現(xiàn)了工程保護(hù)與改造的高度融合。

（2）雙重鎖緊技術(shù)應(yīng)用與頂升控制。為確保建筑物頂升過(guò)程中的同步性與穩(wěn)定性，項(xiàng)目采用了自動(dòng)鎖緊機(jī)構(gòu)與液壓系統(tǒng)相結(jié)合的雙重鎖緊技術(shù)。自動(dòng)鎖緊機(jī)構(gòu)提供了頂升過(guò)程中的安全裕度保障，防止了滑移與不穩(wěn)定現(xiàn)象；液壓系統(tǒng)的精確控制則確保了頂升力的均勻分布，避免了局部因受力過(guò)大引起的結(jié)構(gòu)損傷。雙重鎖緊技術(shù)的應(yīng)用，不僅提升了施工的安全性與可靠性，還使頂升過(guò)程更加可控與精確，顯著提高了工程質(zhì)量與效率。

（3）地面托換區(qū)域的特殊設(shè)計(jì)與施工措施。針對(duì)地面托換區(qū)域的特殊需求，項(xiàng)目設(shè)計(jì)了800mm×1 050mm的單肢矩形梁，并采用高強(qiáng)度混凝土與鋼筋網(wǎng)進(jìn)行加固，以提高梁的抗壓與抗拉能力。在施工過(guò)程中，通過(guò)加強(qiáng)地基與基礎(chǔ)的監(jiān)測(cè)，確保托換梁在施工及使用中的穩(wěn)定性和可靠性。該區(qū)域的特殊設(shè)計(jì)與加固措施，確保了地面托換區(qū)域在傳遞和承受荷載時(shí)的安全性與有效性，進(jìn)一步提升了整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和工程質(zhì)量。

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