沈淳-外滩源美丰洋行局部外墙结构加固与保护方案

黄浦区174街坊开发项目北京东路100~114号美丰洋行局部外墙结构加固与保护（1）美丰洋行建造于1897年，是一栋维多利亚式风格的三层建筑，现为保留性历史建筑。（2）现有美丰洋行建筑仅保留位于圆明园路、北京东路的东、南两片外墙，以及西南和东北两个角的外墙，其余内部建筑均拆除。（3）在原位置将新建一栋高度约为60m（地上十四层、地下一层）的集商业与办公一体的综合楼。保留的墙体将作为新建筑的外围围护墙，与新建建筑连为一体。工程概况南立面，东立面示意图一、工程概况保留墙体现状：圆明园路一侧外墙北京东路一侧外墙返回保留外墙、钢管桩、地下室、及基坑围护关系图•1、根据现场勘查检测结果表明，房屋原为三层砖木混合结构，纵横墙承重，平面布置较规则。•2、（建筑科学研究院）对主要承重结构的材料强度进行了检测，原砖材强度评定为MU7.5，原砌筑砂浆强度评定值在0.3～0.7MPa之间，砌体抗压强度取值约为0.75Mpa。•（同济大学试验数据）砌体抗压强度值约为0.98~1.08Mpa•3、保留的墙体高度约为15米，墙体为51厘米厚的砖砌体结构，门窗洞口上方为砖砌拱卷。砂浆强度偏低，无圈梁、构造柱，整体性较差。墙体现状•根据《房屋检测报告》和现场勘测的情况分析，以及和新建筑设计整合，在整体保护方案设计中，必须按照以下条件进行：•1、根据建筑红线，且北京东路人行道下管线密布埋深较浅，且与外墙距离很近，因此只能在保留外墙内侧施工。•2、保留外墙内无构造柱和梁，在内部横隔墙拆除后无法保持自身的稳定，必须通过一个空间支撑结构（钢架）来保证外墙在各施工阶段不倒塌、不产生无法修复的损坏。•3、根据新建筑内部结构和基坑开挖机械的场地要求，空间支撑结构的尺寸必须保证不影响新建筑施工。•4、在保护外墙和基坑之间有地上十四层的新建筑，必须由桩基础来承受新建筑的上部荷载。基坑外的桩基必须在基坑开挖前完成施工。•5、置换基础需在老建筑未拆前，在现有空间内完成，受室内空间高度（4.8m）和内部墙体限制。设计条件•根据《房屋检测报告》和现场勘测的情况分析，以及和新建筑设计整合，在整体保护方案设计中，必须按照以下条件进行：•6、室内钢管桩必须考虑旧建筑横隔墙的位置对桩位选择的限制，因此通过厚板结构，可以最大限度地保证桩位选择的灵活性。•7、保留外墙的自身强度较低，如果先加固外墙，再施工桩基，由于加固的梁柱无法生根，会使得外墙在加固材料及自身的自重作用下超过其抗压强度，故设计时先施工桩基，再加固外墙。•8、由于新建筑的基坑开挖，会对保留外墙产生较大的扰动，墙下基础会产生沉降，为了降低基坑开挖对保留外墙的影响，基坑开挖前利用钢管桩托换保留外墙，如果不均匀沉降累积达到1‰、或沉降累积达到15mm、或沉降速率达到2.0mm/d时，应及时采取措施。•9、为了置换保留外墙基础，需对保留外墙下的基础分批掏砖，每次掏砖的距离为600mm，为了确保掏砖能顺利进行，事先选取有代表性的墙体进行掏砖试验设计条件•综合考虑墙体的工作状况和受力性能等因素，确保墙体结构施工状况下不倒塌和使用状况下不新产生结构裂缝的两类标准，提出以下三个阶段设计要求：•1．第一阶段（拆除阶段）：已有老建筑内部结构拆除阶段，需要整体加固墙体和基础；确保两片墙体不倒塌，允许产生可修复的结构裂缝。•2．第二阶段（施工阶段）：内部新建筑施工，包括桩基施工、基坑开挖以至上部结构施工；确保两片墙体不倒塌，允许产生可修复的结构裂缝。•3．第三阶段（使用阶段）：内部新建筑施工完毕，墙体与新建筑完成连接，保留外墙作为新建筑的永久外围护填充墙使用；确保两片墙体具有良好的抗震性能。保护标准外墙保护措施及流程外墙保护措施及流程•第一步：加固门窗洞口保留外墙采用砌体封砌和木结构加固好以后，在保留外墙内外表面进行勾缝处理。且在需要安装夹紧桁架部位的老砖风化层部分，采取砂浆灌实，并用钢丝刷打磨夹紧桁架与砌体的摩擦面，使整个夹紧桁架与砌体的摩擦面部位平整。外墙保护措施及流程•第二步：开挖室内土，安装夹紧桁架一层土开挖范围（虚线围起范围）外墙保护措施及流程•第二步：开挖室内土，安装夹紧桁架保留外墙槽钢及木垫块安装示意图内横墙与保留纵墙交界处的夹紧桁架做法安装夹紧桁架（第二步）五、外墙保护措施及流程第三步、浇筑压桩底板，施工锚杆桩及钢管桩，钢管桩施工完毕后，凿除压桩底板。混凝土梁贯通横墙位置、钢管桩及锚杆桩布置示意图五、外墙保护措施及流程•第四步：掏砖并置换基础南立面，东立面掏砖分批示意图五、外墙保护措施及流程•第四步：掏砖并置换基础掏砖并置换基础（第四步）窗见墙下挑梁示意图外墙保护措施及流程第五步、加固保留外墙，浇筑混凝土内衬墙体、增设框架和柱加固保留外墙，增设框架和柱（第五步）第六步、安装钢桁架支撑结构钢架与楼层梁板之间的关系图钢架与底板和桩基关系图外墙保护措施及流程第七步、拆除美丰洋行内部结构第八步、围护桩及主体钻孔灌注桩施工围护桩及室内钻孔灌注桩的施工（第八步）外墙保护措施及流程第九步、基坑开挖及支护、新建建筑基础底板、外墙及地下一层的施工基坑开挖及地下室施工（第九步）外墙保护措施及流程第十步、悬挑保留外墙的厚板与地下室外墙及新建建筑顶板连成整体悬挑保留外墙的厚板与地下室连成整体（第十步）第十一步、新建建筑地上一层至三层的施工及与保留外墙的连接第十二步、拆除钢桁架支撑结构及辅助构造柱外墙保护措施及流程计算分析计算分析计算分析计算分析计算分析计算分析试验情况试验结论1.沉降、倾斜和频率等整体监测数据，对于掏砖各工序下墙体的状态不太敏感，说明本次掏土实验夹梁的刚度和承载力满足要求。2.掏砖过程中，位于同一标高处墙体内外侧对应位置的位移计记录数据变化趋势一致，说明墙体出平面弯曲变形很小在有内侧可靠支撑的条件下，安装夹梁后，墙体受到开挖的扰动很小，不会发生整体倾覆3.夹梁下部不同区段的开挖对于夹梁上部墙体的影响不一致，端部开挖时的影响显著。。4.墙体各处的位移应变等局部监测数据不完全一致，同时动力测试结果也显示各点频率及发展变化情况不一致。这说明受墙体厚度、材料性能离散性、局部损伤的不确定性、约束条件不确定性影响，墙体不均匀性影响显著。试验结论5.掏砖结束后现场无作业期间，倾斜和变形数据趋于平稳，沉降和应变数据在仪器误差范围内小幅震荡，无趋势性改变。说明墙体内部没有新的损伤产生，基础托换后墙体的刚度、承载力和稳定性没有收到过大的影响，具备进行压桩工序的条件。6.在压桩过程中，靠近10轴的沉降观测值发展趋势明显，同时靠近压桩位置的位移计测观测值和应变观测值反应明显，但无达到报警值的突变。沉降发展有典型的先发生拖带沉降后回弹的趋势。说明压桩对墙体局部有扰动；但扰动量值较小，说明在横墙、楼板和夹梁的可靠约束下，压桩施工的扰动不会导致墙体失稳。谢谢！