2023上海土木工程建设新技术 | 城市更新领域新技术（中）|上海市|地基|城市更新领域|托换|构件|混凝土|砌体|隔震

上海市土木工程学会

由于建筑及功能改造的影响、结构技术标准的提升，为了确保城市更新后既有建筑的安全性、可靠性与耐久性，既有建筑的地基基础、结构加固改造和地下拓建是城市更新项目的重要内容也是涉及安全的内容。在既有建筑地基基础、上部结构和地下工程分部分项工程方面，与新建工程相比有着更多的限制条件与要求。

既有结构改造置换与地下拓建技术

2.1

地基基础与结构构件加固技术

地基基础与结构构件加固的新技术主要表现在加固材料与工艺方面。在地基加固方面研发应用了改性聚酯注浆技术，在钢筋混凝土构件和砌体加固以纤维类材料、超高性能混凝土（UHPC）、超高延性水泥基复合材料（ECC）、超高延性混凝土（UHDC）和MR-SC特种加固混凝土等新型材料为代表。

改性聚酯注浆地基加固工艺流程图

2.2

上部结构置换技术

上部结构置换是城市更新中非常常见的情况，有历史建筑保留外墙的“热水瓶换胆式”置换改造，也有上部结构整体置换改造。为了确保施工过程的安全，结构置换的总体思路需要“先撑（托换）后拆”。在托换方面，相继形成了内支撑框架托换技术、附加弯剪杆框架托换技术、预应力钢吊杆框架托换技术、体外预应力组合结构框架托换技术、临时支撑托换技术等内容。在结构构件拆除方面，研发应用了化学静力破碎、金刚石钻切拆除和水力破除等技术，并研发了拆除机器人装备。

2.2.1 历史建筑内部结构置换技术

在历史保护建筑更新改造过程中，外墙由于具备较高的历史保护价值而常被保留下来，内部结构因使用功能更新要求而需进行整体置换。为满足结构置换施工安全高效要求，不同结构形式需选用适应性的置换施工方法。针对上述问题，研发出保留外墙内部结构顺作整体置换施工技术，结合外墙加固和内部临时支撑体系，自上而下分层拆除原结构并施作新结构，实现楼层空间与功能的自由调整，满足了建筑功能更新和结构体系承载力要求，实现内部结构原位置换改造；研发出保留外墙内部结构逆作整体置换施工技术，分层分片由下至上逐层逆向拆除并施作新置换结构，最大程度地降低了内部结构置换对保留外墙的影响，同时对保留外墙进行加固保护，提高了建筑结构抗震性能。

在保护建筑更新改造过程中，内部结构置换施工时需进行大范围拆除。由于结构卸载量大，外墙容易产生失稳破坏，对保护建筑的历史风貌造成损害。针对上述问题，研发出狭窄场地中建筑既有基础加固技术，采用承托结构浅层加固、管底小锤桩深层加固的方式，提升了既有基础结构的承载力，降低了不均匀沉降对保护建筑的影响；研发出超长超高独立墙体双重加固技术，基于墙体加固与临时框架支撑，为结构修缮加固创造了开阔的作业面，提高了超长超高墙体的承载能力与刚度；研发出保留外墙无损加固施工技术，提高了结构更新改造中保留外墙的抗震性能与承载能力，避免对建筑外立面的不良影响。

针对保护建筑更新改造中局部结构置换施工需求，研发出保护建筑墙柱置换改造施工技术，通过设置各类支撑构件，安全高效拆除预定位置局部既有结构并施工新增结构柱，实现了既有结构体系的受力置换，解决了保护建筑既有结构微损条件下修缮施工的难题；发明了既有木楼板置换混凝土体系施工技术，安全、高效地将既有结构置换为混凝土体系，提高了既有结构的强度和承载力，解决了既有结构体系楼板置换难题，降低了改造工程的拆除量，提高了保护建筑改造施工效率。

2.2.2 高层建筑结构整体置换技术

既有高层建筑整体结构置换技术是通过对原结构受力构件进行加固、拆除、置换，实现结构受力体系改善或转变的施工过程，该技术不仅为建筑空间的重新布置、建筑功能的提升和改变创造有利条件，同时为既有高层建筑的持续发展提供各种可能。目前，既有高层建筑整体结构改建工程案例较少，施工难度巨大，主要体现在：

1）主体结构拆除工作量大；

2）老结构拆除和新结构建立穿插其中，结构构件密集、冲突与碰撞分析、避让、处理困难大；

3）置换过程中老结构不断削弱、新结构体系存在大量临时构件处于过渡阶段，安全和稳定性分析与控制难度大。

相关技术单位建立了既有高层建筑整体结构改建施工技术路线设计方法，形成了时变条件下结构置换改建不利工况甄别及仿真分析技术和低环境影响的既有高层建筑结构置换施工技术。

2.2.3 特殊类型建筑结构置换技术

面向城市存量的体育场馆、地面车站等特殊类型建筑更新改造和维护需要，相关技术单位研发形成了屋盖桁架结构临时支撑系统，以实现对屋盖结构在役状态构件加固、置换的安全实施。

在锦沧文华大酒店改造工程，原上海锦沧文华大酒店位于南京西路1225号，为满足业主需求，将其进行全方位的功能改造和性能提升，建筑功能由酒店转变为商业和办公，更新改造为锦沧文华广场。主楼结构总高度不变，地上建筑面积扩容约1.4万平方米，结构层高由3.2m改建为4.5m，共21层，结构体系由框架-核心筒转换为钢框架-核心筒，裙房地下室由一层增至四层。

在徐家汇体育公园整体改造工程中，上海体育场、上海体育馆均进行了局部或整体的结构置换。上海体育场主要改建内容包括：

（1）满足世俱杯决赛场地6万座要求，采用一层看台区域抬高搭设钢结构看台、同时运动场芯下挖1.7米，以此增加观众坐席约16000座（总数约可达到72000座）；

（2）在原屋盖钢结构上通过轻质柔性体系，实现跨度16.5米的悬挑延伸，以增加屋顶遮雨覆盖面积，提高观众观赛体验；

（3）优化观众、运动员、媒体、VIP、VVIP 等流线及功能用房布局；

（4）对灯光、草坪、座椅、大屏等体育工艺进行改造提升；

（5）在维持建筑外立面外观风貌基本不变的前提下，对建筑材料进行更换及改造提升。

2.3

结构抗震加固与减震隔震技术

由于当前抗震技术标准的要求与相关技术理论研究发展，城市更新除了常规结构加固以外，相关技术单位针对砖木结构、砌体结构研究形成了相关抗震加固理论与技术，并探索应用了结构整体隔震与消震技术在抗震加固受到限制的历史建筑中进行应用。

2.3.1 抗震加固技术

对于历史建筑的保护利用应符合“最小结构处理”原则，最大限度减小对原结构的影响，更好的保留其历史风貌。目前近现代历史建筑保护与可持续利用实践中，简单套用现行设计标准导致过度加固等的情况大量存在，并缺乏针对性技术措施。针对这些问题，相关技术单位系统性地开展了近现代历史建筑砖木结构抗震性能提升关键技术研究，研发了典型历史建筑立帖式砖木结构抗震性能分析技术，提出了基于扁钢和扒钉的砖木结构简易、低影响抗震加固方法，并通过振动台试验验证了该技术的有效性。具体技术内容包括以下方面：

（1）砖木结构抗震性能评定技术

（2）基于最小结构处理原则的加固技术

（3）砌体结构抗震加固技术

2.3.2 消能减震技术

在以近现代历史建筑为代表的抗震性能提升时，由于保护要求的限制，大规模的抗震加固不可应用时，往往采用消能减震技术，在原来结构某些构件设计植入消能构件，或在结构的某些部位装设消能装置。在风或小震作用时，结构具有足够的侧向刚度以满足正常使用要求;当出现大风或大震作用时，随着结构侧向变形的增大，消能构件或消能装置率先进人非弹性状态，产生较大阻尼，大量消耗输入结构的地震或风振能量，使主体结构避免出现明显的非弹性状态，且迅速衰减结构的地震或风振反应（位移、速度、加速度等），保护主体结构及构件在强地震或大风中免遭破坏或倒塌，达到减震抗震的目的。

2.3.3 建筑隔震技术

中国传统古建筑、近现代建筑基本都是不考虑抗震的，作为城市更新的目标有必要采用适宜的措施提高建筑的抗震性能。对于以混凝土建造的历史建筑抗震加固时，在不破坏重点保护部位的情况下采用常规构件加固技术进行抗震加固，碰到“冲突”或不满足的，一般可在上部结构某些部位设置消能减震阻尼器；但是，对于木构架历史建筑或内部重点保护部位较多的近现代历史建筑，抗震加固或设置减震阻尼器等抗震加固措施会与历史建筑保护有较大的冲突，则需要采取建筑隔震技术设置基础隔震系统提升其抗震性能。

2.4

既有建筑（群）地下空间逆作法拓建技术

为适应既有建筑保护等级要求、周边环境限制程度等不同情况，相关创新开发了既有建筑（群）原位逆作或移位逆作地下拓建技术，利用逆作法施工技术先行完成地下室顶板实现半封闭状态下施工地下结构施工可能性，将地上建筑物原位托换于逆作顶板，或通过移位实现地下基坑分块逆作。包括建筑托换与移位技术、逆作顶板无障碍化施工技术、既有建筑群大跨度劲性托换技术及结构体系等，实现了规划用地平面及竖向空间的充分利用，地下空间拓建深度超过25m，较常规方法造价节约10%以上，工期缩短15%。

2.4.1 既有建筑（群）原位逆作或移位逆作地下拓建技术

逆作法遵循“既有建筑分区分块平移或托换、地下空间分区分块逆作施工”的原则，其原理如图所示：

1）在红线内小范围空闲场地1施工B0板，然后将临近建筑A移位至场地1；

2）在场地2上施工B0板，并将临近建筑B移位至场地2；

3）依次类推，通过既有建筑群的逐栋平移，在整个场地完成B0板施工；

4）在建筑物逐栋平移的同时，已完成B0板的各块场地依次进行地下空间的推进式逆作施工；

5）最终所有建筑复位，全场地地下空间拓建完成。

2.4.2 逆作顶板无障碍化施工技术

本技术将取土口处梁、板等构件预制，采用相应的设备吊装就位，构件连接缝处用高强度灌浆料填充，实现了预制构件与现有结构的快速施工连接。

采用超高性能混凝土浇筑提高了取土口构件连接缝的连接质量和连接强度。取土口装配式封闭施工只需在构件吊装完成后，进行节点连接处注浆和后续养护，无需等待楼板混凝土的养护，从而大幅提升取土口封闭施工速度。完成一层回筑仅需3天，当原取土口位置作为需要既有建筑后续平移的放置位置时，可以快速封闭。研发了适用于逆作法快速封闭的整体吊模系统，模板系统主要由吊挂钢梁、连接梁、模板组件等组成。模板安装完毕后，在各层取土口处同时绑扎钢筋并进行浇筑。待混凝土达到设计要求的强度后，便可拆除模板系统。

2.4.3 既有建筑群大跨度劲性托换技术

既有建筑的劲性钢骨大跨度超深基础托换梁结构体系，实现了下卧地铁敏感环境下历史建筑的12m大跨度基础托换梁施工，大刚度托换体系不仅有效保护了上部历史建筑，还突破了托换桩、平移滑脚等竖向支承体系的常规设计间距，为城市核心区地铁隧道附近的既有建筑基础托换、大体量既有建筑群的平移支座安装提供了良好的解决之道。

逆作法增设地下空间技术中地下结构推进施工与地上既有建筑平移同时进行，大幅提高了施工效率。只需采取首区建筑临时放置位置土体加固、地下室顶板上平移轨道铺设等施工措施，节省了传统施工方法的大量的场地需求、加固工作量和措施费用，大大减少了地下空间拓建的整体造价，减少了施工工序、提高了施工效率，同时也对施工质量有着明显的提升。

2.4.4 低净空条件下钻孔灌注桩施工技术

在既有建筑原位拓建地下空间时，为了满足既有建筑低净空狭窄空间内灌注桩施工需求，研发了一种大直径超深灌注桩施工技术，采用智能化低净空钻机和低净空灌注架，分别进行钻孔、钢筋笼制作与下放、混凝土灌注操作。

（1）智能化低净空钻孔技术（2）低净空钢筋笼制作与下放技术（3）低净空灌注技术

未完待续

本文摘选自

《上海市土木工程建设新技术手册2023》

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