摘要：既有建筑物下建造地下空间，受原建筑和周围环境影响大，技术要求高，结构与围护技术在旧建筑下增层技术的应用，包括结构托换：一桩一柱托换、一桩两柱托换、地下室外侧墙托换、室内剪力墙托换、核心筒剪力墙托换和基坑围护：围护方案的确定、水平内支撑设计、基坑工程施工、基坑降排水措施等既有建筑物下建造地下空间技术，实现在旧建筑下增层及地下空间开发利用。
关键词：岩土工程 地下工程 结构托换 基坑围护
1.结构托换总体思路
地下二层开挖后，由于土体受到扰动、桩侧摩阻力减小、桩身强度考虑压屈，因此原有工程桩承载力不满足要求，必须增补静压钢管桩。原地下一层底板下多为深厚淤泥质土，性质较差，基础底板下施工钢管桩，场地条件受限，因此钢管桩全部在基础底板上方进行静压施工。限于地下一层现有建筑功能，如消防水池等，基础底板不宜开洞，相应范围内增加的钢管桩均设置在水池周围。同时设置两道桩间临时支撑将原工程桩、新增钢管桩互相拉结，第二道临时支撑还将同混凝土水平内支撑相连，增强地下开挖时的整体稳定性。浇筑完地下二层基础底板后，按照顺作法施工新扩地下室部分。而原地下室范围内则需要进行竖向构件托换。柱子托换时不能全部展开，必须逐个进行，必要时可增设临时钢立柱。
2. 结构托换的五个阶段
(1）地下一层地板上施工静压钢管桩（局部钢管桩需在底板下方土体开挖至一定深度后再进行静压施工）；(2）分段开挖至水平钢筋混凝土支撑底，施工支撑；(3）开挖至基础底板底，浇筑地下二层基础底板和承台，以及地下二层外侧墙；(4）进行墙柱托换，必要时增设临时钢立柱；(5）地下二层新增墙柱达到设计强度后，凿除地下二层范围内多余的原工程桩、钢管桩，撤出临时钢立柱，并根据建筑功能需要部分凿除原地下一层承台。
3. 托换设计方案
3.1 一柱一桩
一柱一桩时直接利用原工程桩外包成地下二层的框架柱。
3.2一柱两桩
一柱两桩托换时，如地下层功能为停车场，净高有要求，须对原地下一层承台在原基础梁底以下部分切除。托换时，利用四周静压钢管桩和原工程桩共同承担上部荷载，必要时增设临时钢立柱，安装好地下二层柱子内插型钢，再浇筑钢筋混凝土，接着切除地下二层范围内钢管桩、工程桩及部分承台，最后安装柱顶钢套箍，对柱顶上部节点加强。
3.3地下室外侧墙托换
(1)地下室外墙一周均设有工程桩，大部分为两桩，少数单桩。2）新扩地下二层
后，靠近路侧，原地下室外墙延伸至地下二层。3）框架柱下设置单根工程桩时，工程桩中心基本上位于侧墙内。对这部分外侧墙进行托换，先将工程桩范围以外的外侧墙浇筑，带先浇筑区域的剪力墙达到设计强度后，再割除原工程桩，最后浇筑其余剪力墙。4）框架柱下设置2根工程桩时，则先将工程桩范围以外的外侧墙浇筑，待先浇筑区域的剪力墙达到设计强度后，再割除位于地下二层室内的工程桩，安装内插型钢，然后浇筑其余剪力墙和框架柱。
3.4室内剪力墙托换
地下层在轴线上的原地下室外墙，如该范围地下层外扩，且地下二层正好在这个范围内设有立体车库，因此变成了室内部分后，这部分相应在地下二层应进行托换。地下一层设有框架柱的位置，在地下二层浇筑新的框架柱，然后将原地下一层外侧墙下的地梁，截面适当增大，形成梁抬墙的转换结构。新浇框架柱类同一柱两桩托换，内插型钢。
3.5核心筒剪力墙托换
核心筒范围内一般基础底板厚2.2m,电梯筒深1.7m，基础底板厚50mm，应消防要求，电梯需下沿一层，因此局部开凿500mm厚底板；而消防疏散楼梯则调整至核心筒范围以外，避免在2m厚基础地板上凿洞。核心筒剪力墙全部向上延伸一层，同时该范围内的工程桩凿至地下二层基础底板。在进行核心筒剪力墙托换时，综合考虑工程桩和墙共同承担上部结构的荷载，先逐步托换掉核心筒外围工程桩，然后再托换内部工程桩。
4.基坑围护方案
围护设计原则：保证围护结构及土体在施工期间的整体稳定性；确保周围环境安全可靠。
4.1基坑工程特点
(1)地质复杂：浅部土层①层杂填土结构松散，性质不均；③层淤泥质粉质粘土，局部为淤泥，土体工程力学性质较差。浅层土层含水量较大；(2)周边管线密布，现状雨污水管、电信电力、通讯、煤气、自来水、水电管网等管线密集。大部分管线修建年代比较久远，抗不均匀沉降能力较差，且部分管线距离开挖地面较近，受开挖施工影响较大；(3)周边道路：交通繁忙，加之上部建筑正常营业，施工干扰大；如遇投入使用的地铁，保护要求高；(4)开挖深度深，虽然加建一层，但层高较高，开挖深度接近13米，为常规地下三层深度，开挖影响范围大；(5)考虑地上结构、周边环境、基础结构加固等因素，土方开挖及地下室施工周期远高于常规地下室，应考虑基坑长期暴露对周边的影响。
4.2围护方案的确定：
开挖深度深，周边环境复杂，综合分析带撑式桩墙围护适用本基坑围护，由于原围护桩位置部分与新建地下室冲突，且长度有限，不能利用，考虑新打围护钻孔灌注桩，受场地限制，止水帷幕采用高压旋喷桩。在用的地下自来水、煤气、电力、电信、酒地下设施等管网较多，施工前必须首先完成施工场地的范围管线高低探测工作，并与各管线单位密切配合，作好各种管线迁移和保护工作，为主体施工尽早顺利开工创造条件。
4.3水平内支撑设计
在支撑的材料选择方面，设计对钢支撑与钢筋混凝土支撑均进行比较。根据工程的特点及应用情况，确定采用混凝土支撑；在支撑的平面布置方面，采用角撑结合对撑方案。第一道支撑及第二道支撑支承在原地下室结构上，第三道支撑满堂设置。
4.4基坑工程施工
(1）场地普查及修整。主要查明地基浅层障碍物的种类、分布及深度，场地内外管网分布，原围护桩平面位置等，并对浅层障碍物进行清理以保证围护桩成桩质量，对场地内外管网及建筑物、构筑物等，采取必要保护措施或拆除、迁移。根据地质报告及邻近施工情况；
(2）(2）围护桩、高压旋喷桩施工；(3）布置监测系统，并取得初始值；(4）挖土至压顶梁底标高，施工第一道支撑（顶板传力梁）和压顶梁；(5）待已施工的压顶梁和第一道支撑达到80%设计强度后，挖土至第二道支撑底标高：施工第二道支撑（底板传力梁板）；(6）待原地下室底板传力梁板达到80%设计强度后，挖土至第三道支撑底标高；施工第三道支撑和围檩（其中穿插注浆加固）；(7）待已施工的压顶梁和第三道支撑达到80%设计强度后，挖土至坑底，挖土分块应结合结构柱托换细化，避免大面积长时间暴露；(8）坑底标高以上30cm及地梁、承台等局部深处采用人工修土；(9）施工地下室基础底板和传力带，基础底板板混凝土具有100%强度后，拆除第三道支撑。
5.基坑降排水措施
从工程的地质情况以及相邻工程施工经验以及开挖范围土的性质，来选择排水方式（具体可结合地面使用要求调整）。
结束语：
通过自主研发的地下空间开发先进技术，最大限度节约资源与减少对环境负面影响，保证原有建筑的结构稳定，具有环保的特点，以缓解目前停车难的问题。另外，所进行的地下空间的开发战时可用于防空，同时，对于一些无桩基础的旧建筑物在开发地下空间时进行了基础加固，增强房屋的抗震性。随着我国大城市快速有轨交能的发展，国家城市用参考文献
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