CN111075224B - 在既有建筑群下为开发地下空间创造施工场地的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于城市街区改造结合地下工程开发领域的一种在既有建筑群下为开发地下空间创造施工场地的方法。本发明通过对建筑群中的既有建筑进行顶升、托转换、平移等综合措施，可以实现整体保护既有建筑安全的目标，同时根据实际情况创造施工场地，从而满足不同深度地下空间开发的需求。通过以上技术手段，在保证中心城区的文化和历史得以传承的同时，实现了推动城市更新、提升功能品质的目标。

Description

在既有建筑群下为开发地下空间创造施工场地的方法
技术领域
本发明属于城市街区改造结合地下工程开发领域，尤其涉及为中心城区密集既有建筑群下地下空间开发提供施工场地的一种技术方法。
背景技术
目前我国中心城区的改造已经越来越注重对于历史文化风貌的保护，针对中心城区的历史建筑从“拆改留”转向“留改拆”，以保护保留为主。推动城市更新过程中，更加关注历史传承与魅力塑造，促进空间利用集约紧凑、功能复合。建筑作为一种物质因素的传承，反映着其所在特定时代和特定民族地区的特点，是历史文化的载体。在既有建筑下方开发地下空间，能够最大限度的保护既有建筑的现状、传承其历史价值，同时又能提升既有建筑的品质，促进其所在区域的进一步发展。地下空间开发建设中，在既有建筑下直接增设地下空间的需求也越来越多。
既有建筑下增设地下空间，会面临更多施工空间方面的限制。尤其对于成片保护的历史风貌街区，往往存在既有建筑密集，无施工场地的难题。在场地空间条件不足的情况下，为保留街区原有的风貌，针对既有建筑的保护通常采用原位托换、平移、复建三种方式。建筑原位托换需要既有建筑周边存在满足施工条件的场地空间，不适用于密集的建筑群。建筑平移需要场地外存在较大的可供暂时放置既有建筑的空地，且存在平移建筑所需的路线，在周边没有空地资源的情况下，该方法同样不适用。复建是将原有建筑拆除，只保留历史价值或艺术价值较高的重要构件，在地下空间开发完成后，利用保留的重要构件在原址重新仿造一幢新建筑。复建方式虽然能够保留街区原貌，但很大程度上影响了建筑本身的历史和文化价值。如何解决中心城区密集既有建筑群下方开发地下空间过程中施工场地不足，同时又能够更好地整体保护既有建筑的难题尚无成熟的技术解决方案。
发明内容
本发明提供了一种在既有建筑群下为开发地下空间创造施工场地的方法，尤其适用于为密集既有建筑群下开发地下空间的情况，该方法能够在整体保护既有建筑的前提下，同时解决施工场地不足的技术难题。
本发明的技术方案一为：需开发的地下空间位于既有建筑下，既有建筑的基础为浅基础，既有建筑的承重墙位于浅基础上，施工方法如下。
步骤一：对既有建筑进行垂直顶升的准备工作：首先要对既有建筑进行加固，然后加宽加固既有建筑的浅基础，形成承台基础；施工位于承台基础下的托换桩；施工顶升系统中的液压千斤顶、托盘和夹墙梁，液压千斤顶位于承台基础和夹墙梁之间，在既有建筑的承重墙的墙根处的两侧分别与夹墙梁固定连接，托盘位于既有建筑的整体下部，与夹墙梁现浇成为一个整体；切断既有建筑的承重墙与浅基础之间的连接。
步骤二：液压千斤顶分为两组，第一组液压千斤顶和第二组液压千斤顶交替顶升，当第一组液压千斤顶顶升后，在第二组液压千斤顶的下方垫入钢垫块；在第二组液压千斤顶顶升后，在第一组液压千斤顶的下方垫入钢垫块，不断循环第一组液压千斤顶和第二组液压千斤顶交替顶升和放入钢垫块的过程，不断垫高的钢垫块构成钢立柱竖向支承构件，将既有建筑顶升至预定高度。
步骤三：顶升就位后，在托盘的下方施工临时托换结构托住既有建筑：临时托换结构包括托换梁板结构和支撑托换梁板结构的竖向承载构件，临时托换结构利用承台基础和托换桩为基础。
步骤四：拆除液压千斤顶和钢立柱竖向支承构件。
上述技术方法的构思为：(1)当地下空间开发深度较浅，仅需要小型设备即可满足地下空间开发需求的情况下，将既有建筑进行垂直顶升至满足小型设备施工空间的高度，从而创造施工场地。可基于目前成熟的建筑顶升技术，利用托换桩、液压千斤顶等设备将场地内影响地下空间施工的既有建筑顶升至一定高度。由于既有建筑下方的顶升系统相对密集，无法提供地下空间开发所需的施工场地，而且既有建筑与顶升系统之间连接的整体性还不足以规避地下空间开发过程中的各种风险，因此在顶升后的既有建筑下方需建造更为牢固、整体性更强的临时托换结构，临时托换结构一般可采用钢筋混凝土。该临时托换结构通过托换梁板结构将既有建筑荷载传至竖向承载构件，在由竖向承载构件传递至承台基础和托换桩，竖向承载构件可为柱子和/或墙体，其后可拆除既有建筑下的液压千斤顶和钢立柱竖向支承构件，从而在既有建筑下方形成可供施工作业的施工场地空间。
本发明的技术方案二为：需开发的地下空间位于既有建筑下，既有建筑的基础为浅基础，既有建筑的承重墙位于浅基础上，邻近建筑位于既有建筑的旁边，施工方法如下。
步骤一：对既有建筑进行垂直顶升的准备工作：首先要对既有建筑进行加固，然后加宽加固既有建筑的浅基础，形成承台基础；施工位于承台基础下的托换桩；施工顶升系统中的液压千斤顶、托盘和夹墙梁，液压千斤顶位于承台基础和夹墙梁之间，在既有建筑的承重墙的墙根处的两侧分别与夹墙梁固定连接，托盘位于既有建筑的整体下部，与夹墙梁现浇成为一个整体；切断既有建筑的承重墙与浅基础之间的连接。
步骤二：液压千斤顶分为两组，第一组液压千斤顶和第二组液压千斤顶交替顶升，当第一组液压千斤顶顶升后，在第二组液压千斤顶的下方垫入钢垫块；在第二组液压千斤顶顶升后，在第一组液压千斤顶的下方垫入钢垫块，不断循环第一组液压千斤顶和第二组液压千斤顶交替顶升和放入钢垫块的过程，不断垫高的钢垫块构成钢立柱竖向支承构件，将既有建筑顶升至预定高度。
步骤三：顶升就位后，在托盘的下方施工临时托换结构：临时托换结构包括托换梁板结构和竖向承载构件，临时托换结构利用承台基础和托换桩为基础。
步骤四：在邻近建筑上方建造平台结构，平台结构包括平台梁板体系和平台框架柱和平台基础，平台结构罩住邻近建筑，平台梁板体系的顶面与托换梁板结构的顶面连通并齐平。
步骤五：将顶升后的既有建筑平移至平台梁板体系上方；拆除液压千斤顶、钢立柱竖向支承构件、托换梁板结构和竖向承载构件。
技术方案二的构思为：技术方案一中通过临时托换结构在既有建筑下方创造施工作业面，但该方法由于净空受到限制，仅适用于对净空要求不高的小型设备，同时临时托换结构中的竖向承载构件也会一定程度上影响施工机械的通行，进而限制了地下空间开发的规模和深度。当地下空间开发深度较大，需要采取对施工场地空间要求更高的大型施工设备时，可在技术方案一前三步的基础之上，同时在既有的邻近建筑上方建造平台结构，将顶升后的既有建筑平移至既有的邻近建筑上方的平台结构上，其后拆除液压千斤顶、钢立柱竖向支承构件、托换梁板结构和竖向承载构件后，在原既有建筑位置就形成了平面和高度均不受限制的施工作业的场地空间。地下空间施工完成后，可再通过相同的技术措施将顶升平移后的保护建筑进行复位。既有建筑的平移可采用现有成熟技术完成，例如在平台结构上设置移动轨道，在待平移建筑前后分别设置由牵引装置和千斤顶顶推装置组成的动力系统，在动力系统作用下使既有建筑沿设置好的移动轨道平移至邻近建筑上方的平台结构。
本发明通过对密集建筑群中的既有建筑进行顶升、托转换、平移等综合措施，可以实现整体保护既有建筑安全的目标，同时根据实际情况创造施工场地，从而满足不同深度地下空间开发的需求。通过以上技术手段，在保证中心城区的文化和历史得以传承的同时，实现了推动城市更新、提升功能品质的目标。
附图说明
图1是本发明技术方案一中步骤一的示意图。
图2是本发明技术方案一中步骤二的示意图。
图3是本发明技术方案一中步骤三的示意图。
图4是本发明技术方案一中步骤四的示意图。
图5是本发明技术方案一完成后，利用创造的施工场地，施工桩基围护并开挖地下空间的示意图。
图6是本发明技术方案二中步骤四的示意图。
图7是本发明技术方案二中步骤五的示意图。
图8是本发明技术方案二完成后，利用创造的施工场地，大型设备施工桩基围护并开挖地下空间的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本发明通过对密集建筑群中的既有建筑进行顶升、托转换、平移等综合措施，可以实现整体保护既有建筑安全的目标，同时根据实际情况创造施工空间，从而满足不同深度地下空间开发的需求。结合附图，具体描述如下。
图1至图5为本发明中技术方案一的过程示意图。本技术方案中，需开发的地下空间位于既有建筑1下，既有建筑1的基础为浅基础。
步骤一如图1所示：对既有建筑1进行垂直顶升的准备工作：首先要对既有建筑1进行加固，如外墙门窗洞口采用粘土砖封堵并在内墙之间设第一临时支撑2等。然后加宽加固既有建筑1的浅基础，形成承台基础3；施工位于承台基础3下的托换桩4；施工顶升系统中的液压千斤顶5、托盘6和夹墙梁7，液压千斤顶5位于承台基础3和夹墙梁7之间，在既有建筑1的承重墙的墙根处的两侧分别与夹墙梁7固定连接，托盘6位于既有建筑1的整体下部，与夹墙梁7现浇成为一个整体。切断既有建筑1的承重墙与浅基础之间的连接，使既有建筑和托盘的荷载通过千斤顶系统传至承台和托换桩。既有建筑由于建造时间较长，且结构形式普遍较差，通过夹墙梁等构造将既有建筑荷载传递至大刚度的托盘，可以避免既有建筑因不均匀沉降引起的结构开裂。
步骤二如图2所示：液压千斤顶5分为两组，第一组液压千斤顶和第二组液压千斤顶交替顶升，当第一组液压千斤顶顶升后，在第二组液压千斤顶的下方垫入钢垫块；在第二组液压千斤顶顶升后，在第一组液压千斤顶的下方垫入钢垫块，不断循环第一组液压千斤顶和第二组液压千斤顶交替顶升和放入钢垫块的过程，不断垫高的钢垫块构成钢立柱竖向支承构件8，将既有建筑1顶升至预定高度。利用液压千斤顶交替提升的方法本身属于现有技术，具体可按常规技术执行。
步骤三如图3所示：顶升就位后，在托盘6的下方施工临时托换结构托住既有建筑1，临时托换结构包括托换梁板结构9和竖向承载构件10，临时托换结构利用承台基础3和托换桩4为基础。
步骤四如图4所示：拆除液压千斤顶5和钢立柱竖向支承构件8。上部既有建筑1的荷载通过临时托换结构中的托换梁板结构9和竖向承载构件10传递至承台基础3和托换桩4，从而将既有建筑置于稳定的结构体系之上。在临时托换结构下方形成了可供施工作业的场地空间。
如图5所示，利用创造的施工场地，可施工桩基围护结构11和第二临时支撑12等，并开发地下空间，如开挖土方和施工地下室结构等。图5中所示仅为一种举例。
图6至图8为本发明中技术方案二中的过程示意图。技术方案二的前三步可参见图1至图3。
如图6所示为本发明技术方案二中步骤四，当地下空间开发深度较大，需要采取施工场地空间要求更高的大型施工设备时，技术方案一由于净空受到限制不能满足施工要求。此种情况下可以在既有建筑顶升至一定高度并施工完成临时托换结构之后(如图3所示)，在邻近建筑13的上方建造平台结构。平台结构包括平台梁板体系14、平台框架柱15和平台基础16，平台结构罩住邻近建筑13，平台梁板体系14的顶面与托换梁板结构9的顶面连通并齐平。
如图7所示为本发明技术方案二中步骤五，将顶升后的既有建筑1平移至平台梁板体系14上方；拆除液压千斤顶、钢立柱竖向支承构件、托换梁板结构和竖向承载构件。在原既有建筑位置就形成了平面和高度均不受限制的施工作业场地空间。
如图8所示，利用大型施工设备17施工大深度地下空间开发所必须的大刚度基坑围护结构18。结合具体情况施工基坑支护工程必须的水平支撑体系19和竖向支承体系20等，开挖地下空间。地下空间施工完成后，再通过类似的现有技术手段将顶升平移后的保护建筑进行复位。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种在既有建筑群下为开发地下空间创造施工场地的方法，需开发的地下空间位于既有建筑（1）下，所述既有建筑（1）的基础为浅基础，所述既有建筑（1）的承重墙位于所述浅基础上，其特征在于：
步骤一：对所述既有建筑（1）进行垂直顶升的准备工作：首先要对所述既有建筑（1）进行加固，然后加宽加固所述既有建筑（1）的所述浅基础，形成承台基础（3）；施工位于所述承台基础（3）下的托换桩（4）；施工顶升系统中的液压千斤顶（5）、托盘（6）和夹墙梁（7），在所述既有建筑（1）的所述承重墙的墙根处的两侧分别与所述夹墙梁（7）固定连接，所述液压千斤顶（5）位于所述承台基础（3）和所述夹墙梁（7）之间，所述托盘（6）位于所述既有建筑（1）的整体下部，与所述夹墙梁（7）现浇成为一个整体；切断所述既有建筑（1）的所述承重墙与所述浅基础之间的连接；
步骤二：所述液压千斤顶（5）分为两组，第一组液压千斤顶和第二组液压千斤顶交替顶升，当所述第一组液压千斤顶顶升后，在所述第二组液压千斤顶的下方垫入钢垫块；在所述第二组液压千斤顶顶升后，在所述第一组液压千斤顶的下方垫入所述钢垫块，不断循环所述第一组液压千斤顶和所述第二组液压千斤顶交替顶升和放入所述钢垫块的过程，不断垫高的所述钢垫块构成钢立柱竖向支承构件（8），将所述既有建筑（1）顶升至预定高度；
步骤三：顶升就位后，在所述托盘（6）的下方施工临时托换结构托住所述既有建筑（1），所述临时托换结构包括托换梁板结构（9）和竖向承载构件（10），所述临时托换结构利用所述承台基础（3）和所述托换桩（4）为基础；
步骤四：拆除所述液压千斤顶（5）和所述钢立柱竖向支承构件（8）。
2.一种在既有建筑群下为开发地下空间创造施工场地的方法，需开发的地下空间位于既有建筑（1）下，所述既有建筑（1）的基础为浅基础，所述既有建筑（1）的承重墙位于所述浅基础上，邻近建筑（13）位于所述既有建筑（1）的旁边，其特征在于：
步骤一：对所述既有建筑（1）进行垂直顶升的准备工作：首先要对所述既有建筑（1）进行加固，然后加宽加固所述既有建筑（1）的所述浅基础，形成承台基础（3）；施工位于所述承台基础（3）下的托换桩（4）；施工顶升系统中的液压千斤顶（5）、托盘（6）和夹墙梁（7），所述液压千斤顶（5）位于所述承台基础（3）和所述夹墙梁（7）之间，在所述既有建筑（1）的承重墙的墙根处的两侧分别与所述夹墙梁（7）固定连接，所述托盘（6）位于所述既有建筑（1）的整体下部，与所述夹墙梁（7）现浇成为一个整体；切断所述既有建筑（1）的所述承重墙与所述浅基础之间的连接；
步骤二：所述液压千斤顶（5）分为两组，第一组液压千斤顶和第二组液压千斤顶交替顶升，当所述第一组液压千斤顶顶升后，在所述第二组液压千斤顶的下方垫入钢垫块；在所述第二组液压千斤顶顶升后，在所述第一组液压千斤顶的下方垫入所述钢垫块，不断循环所述第一组液压千斤顶和所述第二组液压千斤顶交替顶升和放入所述钢垫块的过程，不断垫高的所述钢垫块构成钢立柱竖向支承构件（8），将所述既有建筑（1）顶升至预定高度；
步骤三：顶升就位后，在所述托盘（6）的下方施工临时托换结构托住所述既有建筑（1），所述临时托换结构包括托换梁板结构（9）和竖向承载构件（10），所述临时托换结构利用所述承台基础（3）和所述托换桩（4）为基础；
步骤四：在所述邻近建筑（13）上方建造平台结构，所述平台结构包括平台梁板体系（14）和平台框架柱（15）和平台基础（16），所述平台结构罩住所述邻近建筑（13），所述平台梁板体系（14）的顶面与所述托换梁板结构（9）的顶面连通并齐平；
步骤五：将顶升后的所述既有建筑（1）平移至所述平台梁板体系（14）上方；拆除所述液压千斤顶（5）、所述钢立柱竖向支承构件（8）、所述托换梁板结构（9）和所述竖向承载构件（10）。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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