上海建工二建集团有限公司 上海市 200000
一、工程概况
1、建筑概况
复旦大学附属华山医院病房综合楼改扩建项目位于上海市静安区华山医院本部内西南角，南临长乐路，北侧临近华山江南古典花园，西侧临近两幢居民楼，东侧为华山医院6 号病房综合楼。规划拟拆除用地范围内的原有8号教学楼、9 号食堂及11 号病理楼，在满足退居民楼24 米间距基础上贴临6 号楼建设，对老楼外立面及接口处功能局部做微小合理改造，做到垂直功能分布和层高尽量相同，使新旧功能融合共享，进一步提升华山医院整体医疗硬件水平。
本项目本次新建部分总建筑面积31209 平方米，其中地上19 层（设备层不计入层数），地上建筑面积25043 平方米；整体设地下三层地下室下沉花园地下二层，建筑面积6166 平方米。总建筑高度88.1 米，首层室内±0.000标高相当于地形图绝对标高+3.200，建设完成后医院总建筑面积133606 平方米。自然地面相对标高约+2.800。
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二、工程施工中存在的风险
1、周边环境风险
a)本工程位于现华山医院西南角，近长乐路，基坑东侧离原病房楼、变电站、核磁共振实验室距离为2m、5.6m、6.6m，其中原病房楼有一层地下室，设计新建病房楼的地墙和原病房楼的止水帷幕有冲突需处理。西侧为2栋居民楼，离基坑约8m，无地下室，基础为厚板式基础，所以施工中一定要注意周边安全。
b)北侧为现华山花园，有几株百年古树，离基坑最近的一株百年香榧树距离地下连续墙仅6.3m，在围护加固施工中必须要有相应的保护措施。
2、逆作法施工难度较大
a)本工程逆作法采用一柱一桩的施工方法，即钢格构柱（480*480）、钢管柱（Ф550 Q345-B t=16）与Ф900钻孔灌注桩相结合作为基坑开挖阶段的竖向支承系统，逆作区域立柱桩普遍利用主体结构框架柱下工程桩，临时支撑区域设置临时立柱。所以施工中对桩的垂直度要求较高。
b)逆作法梁柱节点处理难度大：由于逆作法施工不同于普通顺做法施工工艺，特别是竖向混凝土结构补全晚于楼板施工，混凝土浇筑面受到楼板影响，需要在楼板及柱侧面留设混凝土浇捣口；角钢格构柱的截面为440×440，钢管柱截面为Ф550*16由于地下室结构构件配筋的数量较多，因此逆作施工阶段必然存在梁柱节点位置梁钢筋难以穿越立柱的困难。
c)在逆作法施工期间，当大底板完成之前，各层的楼板、梁的结构荷载与施工荷载均由立柱桩来承载，因此，逆作法期间，各立柱桩间不均匀沉降的预先估计与施工时的监控与控制，是确保结构安全的必要措施。
三、工程施工中采取的措施
1、周边环境保护措施
a)基坑开挖及支撑严格“时空效应”要求进行施工。基坑开挖必须分块开挖，及时施工混凝土梁板及支撑，单块土体开挖至形成楼板时间控制在24小时以内，受环境和场地限制等因素，每天出土达到1000m3。基坑开挖后及时浇筑垫层，快速形成楼板及临时支撑。
b)根据施工经验，基坑区域内可能存在淤泥质粉质粘土层，该土质易产生流砂、桩孔易塌孔现象，在围护桩、桩基施工阶段加强对现场的监控，配置适当比重的泥浆，必要时调整泥浆配合比，确保工程桩基围护施工质量。
2、逆作法关键施工措施
a)一柱一桩作为今后永久性结构柱，其垂直度较高，故施工时采用液压全自动调垂盘法系统结合激光测斜仪垂直度监测进行格构柱垂直度调整。在柱混凝土浇筑过程中，由于水下浇筑混凝土返浆会产生侧向力，以及提升导管、碎石回填等，很难避免钢立柱垂直度发生偏差。因此，必须在混凝土浇筑过程中对钢立柱的垂直度进行实时监测，以便在出现变化时，及时采取措施进行纠偏。待混凝土浇筑完成后对垂直度进行复核确认无误后再进行激光测斜仪的拆除，另需要注意在混凝土浇捣时对仪器进行保护以防基准数据偏差。
b)地下连续墙成槽施工中，利用成槽机操作室仪表对连续墙开挖垂直度进行跟踪监测，发现偏差及时进行纠偏处理，以达到设计及规范的垂直度要求。另选用优质泥浆，配置合适的泥浆配合比进行试成槽，并根据试验结果进行相应的调整。
四、工程施工实施
因本工程地处市区中心区域，周边环境复杂，故在正式施工前对本工程的深基坑专项施工方案、地下结构施工方案等进行了大量的讨论和优化，以确保工程得以顺利实施。
1、土方开挖流程
由于基坑周边环境复杂，基坑开挖为满足挖土要求，在顶板上设置了3个取土口。以满足地下结构施工阶段材料运输等，利用取土口调运材料。
主体施工流程安排：土方开挖至-2.4m，进行B0板及花园顺作区第一道支撑；→土方开挖至-6.95m，进行B1板及花园顺作区第二道支撑；→花园顺作区土方开挖至-12.15m，进行底板施工；→主体逆作法区域土方开挖至-11.45m，进行B2板施工；→土方开挖至-17.0m，进行底板施工。
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挖土平面图
2、土方开挖施工
基坑施工总计开挖四皮土方，每皮土方分3个区域，本工程首皮土将分为①区690㎡，②区1200㎡，③区660㎡三部分，首皮土均采用退挖，从场地北侧向南侧开挖。第二至第四皮土北区690㎡，南1区1340㎡，南2区520㎡三部分，第一皮土三块区域均采用由北向南退挖。
第二至第四皮土也分为3个区域，每个区块均设置独立出土口，逆作区共设置3处取土口，顺作区支撑间空洞作为取土口。每皮土的土方分块按照各层楼板结构图合理布置，分块间的界线应在梁板跨度的1/3处。土方开挖采用盆式分块开挖方式，按照“时空效应”理论，做到“分层，分块，对称，平衡，限时”开挖，随挖随浇砼垫层。
第二至第四皮土施工分区图
土方开挖应在降水水位达到要求后进行，挖土操作应分层分段，开挖面的高差应控制在3.0m以内，并宜按不大于1：2放坡。深井、立柱桩、工程桩周边宜对称掏空，避免桩位承受不均匀的侧向土压力，在周边0.75m范围内的土体采用人工挖除。开挖至坑底后应保留200mm原基土，采用人工挖除整平，并防止坑底土扰动。垫层随挖随浇，即垫层必须在见底后24h内浇完。同一开挖分区内不同区域的开挖深度有较大的差异时，宜先挖至浅基坑标高，垫层浇筑完毕后，再开挖较深的基坑，并应采取有效措施，保证边坡的稳定。
利用栈桥进行土方外运时，材料堆载区荷载控制在每平方米1t，满载情况下的机械总量不得超过50t，每个柱网范围内的机械不得多于两辆。土方开挖过程中，随着开挖面的展开，基坑内纵横向间隔30米布置一条排水明沟，并在沟端部挖设集水井。挖土阶段采用潜水泵将积水强排至基坑外集水井内。
3、基坑降水施工
根据抗突涌验算分析，本工程最大开挖深度小于临界开挖深度，故第⑦层承压水对基坑开挖无影响。基坑开挖深度范围内主要为潜水含水层，根据上海地区土体含水率特点，按单井有效疏干面积220m2进行布置，共设置10口真空疏干井。在坑外按照20m间距布置水位观测井，一共布置10口，井深24m，用于实时监测坑外水位变化情况。
真空疏干深井进入坑底6m；井平面位置避开坑内支撑、格构柱、工程桩、坑内加固等位置，过滤器以分断面过滤器为主。由于主体区域采用逆作法施工，因此在主体区域B0板施工前疏干井预埋至B0板底，后期疏干井在B1板面上运行。疏干井过滤器开挖暴露出来后及时采用塑料缠膜进行封闭，保证真空度。疏干井割至B1板顶后不再往下割除，待底板形成后，疏干井停抽后再进行割除施工。
4、梁柱节点处理
本工程逆作法一柱一桩共分为格构柱与钢管柱两种形式，由于地下室结构构件配筋的数量较多，因此需要对柱梁节点进行优化。
（a）梁柱节点钢筋穿越钢格构柱，对相交节点位置的结构梁进行加腋处理，通过加腋的方式扩大梁柱节点位置梁的宽度，使得梁的主筋得以从侧面绕行贯通。
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钢格构立柱与结构梁连接节点示意图
（b）目前用于我国房屋建筑中钢管立柱与混凝土梁连接节点主要有上下环板牛腿型式、双梁式、梁端局部加宽式、钢筋混凝土环梁等，这些节点连接方式各有优劣，结合本项目工程实计情况，考虑采取环梁连接形式。该方案可以将梁端剪力通过环梁混凝土与钢管之间的粘结作用传递到钢管柱上，也能通过梁端弯矩引起环梁上下端挤压钢管混凝土柱产生摩擦力将梁端剪力传递扩散至钢管混凝土柱上。此梁柱节点型式的优点：焊接工作量较少，传力直接并且可以从钢管柱的各个方向进行传力，适合结构梁较多且不规则的柱梁节点连接。
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钢管柱与结构梁连接节点示意图
五、实施效果分析
本工程因地处城市中心，周边环境复杂，采用了顺逆结合的施工方法达到了预期效果。目前工程已完成结构封顶，周边各类建筑及管线的沉降变化量、周边地表沉降、周边围墙位移以及基坑变形等均在有效范围之内。
逆作法作为大型城市在城市更新过程中重要的技术措施，今后将会得到更加广泛的应用。本文通过对逆作法工程施工中关键的技术措施进行分析阐述，希望能对今后类似工程具有一定的指导价值。
参考文献
【1】施以德.城市复杂环境下逆作法工程施工技术[J]建筑施工.2014
【2】庄剑峰，谢小松.“半逆作法”在大型深基坑开挖中的应用[J]建筑技术.2007
【3】朱锦峰.逆作法施工梁柱节点的选用[J]山西建筑.2011