一种历史保护建筑功能提升的设计施工方法

摘要

本发明涉及土木工程领域，提供了一种历史保护建筑功能提升的设计施工方法，其通过基础托换，将原有浅基础转换为桩基础，可解决历史保护建筑沉降方面的问题；通过顶升，可恢复建筑内外地坪相对关系，恢复建筑原有风貌，解决历史保护建筑防汛方面的问题；通过向下开挖，可深度开发利用建筑物下方地下空间；设置隔震支座，可解决历史保护建筑抗震问题，提高建筑物的抗震性能。与常规方案相比，本发明中上托盘结构的夹墙梁设置于历史保护建筑墙下基础两侧，无需对历史保护建筑外墙进行开洞等处理，不破坏基础顶面以上历史建筑的重点保护部位，最大限度地实现了对建筑外立面等重点部位的保护；通过设置基坑支护结构，保证了向下开挖过程顺利进行。

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程领域，具体为一种历史保护建筑功能提升的设计施工方法。

背景技术

历史保护建筑建造年代的久远，经过多年的使用和改造，往往存在不同程度的损伤；城市地貌条件的不断变迁以及建造期间技术水平的相对落后，也使得多数历史保护建筑存在沉降过大、雨水倒灌、抗震性能不足等诸多问题。

历史保护建筑的功能提升的目的，一方面在于修复历史保护建筑在长期使用过程中存在的诸多损伤，解决历史保护建筑在沉降、防汛、抗震等方面存在的诸多隐患，恢复建筑的原有风貌，延长建筑的寿命；另一方面在不影响历史保护建筑的前提下，对历史保护建筑进行全面的功能提升，使其与周边的环境融为一体，以缓解城市发展在土地、资源等方面产生的诸多矛盾。目前，多数相关专利集中于解决历史保护建筑在使用过程中存在的某一方面的问题，如沉降、防汛等，可参考如专利公布号CN101092850，一种建筑物或古建筑物/群整体顶升方法和装置；也有部分专利着手于解决新增地下室的需求，如授权公告号CN102127974B，既有建筑下方新增地下室的设计和施工方法；而对于实际工程中复杂、多方面的历史保护建筑功能提升需求尚缺乏完善而系统的方法。

另一方面，传统的基础托换、顶升等过程中，需切断建筑物外墙，并在外墙上开洞设置夹墙梁，这种作法影响到历史保护需要重点保护的建筑外立面，也不利于对历史保护建筑本身的保护。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种历史保护建筑功能提升的设计施工方法。该方法采用基础托换、顶升及向下开挖相结合的方式，多种技术有机融合，兼顾对历史保护建筑物外立面的保护要求，对历史保护建筑进行原位保护，可满足历史保护建筑复杂、多方面的功能提升需求。

技术方案为：一种历史保护建筑功能提升的设计施工方法，具体步骤包括:

步骤一：加固既有的历史保护建筑的薄弱部位及重点保护部位，并在历史保护建筑的周边设置基坑支护结构；

步骤二：开挖至历史保护建筑的基础顶面，在历史保护建筑的原基础梁两侧设置夹墙梁，夹墙梁互相连接构成上托盘结构；完成上托盘结构施工；待上托盘结构施工完成并达到设计强度后，在原基础梁的两侧施工基础托换桩，基础托换桩支撑上托盘结构；

步骤三：待基础托换桩施工完成且与上托盘结构连接完成后，开挖至基底，期间根据基坑支护设计要求施工支撑；支撑一端支撑于基坑支护结构上，另一端支撑于上托盘结构上；清除因开挖暴露出的原基础承台及原桩基；基坑开挖至基底后，浇筑基础底板；

步骤四：安装顶升装置，顶升装置分别安装在上托盘结构和基础底板之间；随后拆除支撑，分阶段进行整体顶升；

步骤五：顶升至设计标高后，在原基础梁下设置竖向承重结构，并施工地下室外墙；

步骤六：拆除顶升装置，施工后续地下室结构。完成历史保护建筑的上部结构、内外立面的修缮及保护工作。

基于上述技术特征:步骤二中，若历史保护建筑的原桩基影响基础托换桩施工，则需将原桩基先行清除。

基于上述技术特征:步骤三中，在基坑支护结构与基础底板之间设置换撑传力带。

基于上述技术特征:步骤五中，增加安装抗震支座，抗震支座安装在隔震支墩上，隔震支墩落在基础底板上，抗震支座的上部为原基础梁。

本发明优点如下：本发明提供了一套系统而完善的历史保护建筑功能提升的设计施工方法，可满足历史保护建筑复杂、多方面的功能提升需求，原位对历史保护建筑进行顶升及托换，契合文物建筑原位保护的要求。通过基础托换，将原有浅基础转换为桩基础，可解决历史保护建筑沉降方面的问题；通过顶升，可恢复建筑内外地坪相对关系，恢复建筑原有风貌，解决历史保护建筑防汛方面的问题；通过向下开挖，可深度开发利用建筑物下方地下空间；设置隔震支座，可解决历史保护建筑抗震问题，提高建筑物的抗震性能，满足多方面的功能提升需求。与常规方案相比，本发明中上托盘结构的夹墙梁设置于历史保护建筑墙下基础两侧，无需对历史保护建筑外墙进行开洞等处理，不破坏基础顶面以上历史建筑的重点保护部位，最大限度地实现了对建筑外立面等重点部位的保护；通过设置基坑支护结构，保证了向下开挖过程顺利高效的进行。本发明可有效提高施工效率，降低操作难度及施工成本，在保护历史保护建筑的同时又完成了建筑功能的提升，本工艺对行业进步和节能减排具有推动作用。

附图说明

图1为本发明较佳实例实施工序①示意图。

图2为本发明较佳实例实施工序②示意图。

图3为本发明较佳实例实施工序③示意图。

图4为本发明较佳实例实施工序④示意图。

图5为本发明较佳实例实施工序⑤示意图。

图6为本发明较佳实例实施工序⑥示意图。

图中标号为：历史保护建筑1；自然地面2；原基础梁3；原基础承台4；原桩基5；顶升前对既有建筑加固示意6；围护桩7；上托盘结构8；支撑9；基础托换桩10；基础底板11；换撑传力带12；顶升装置13；竖向承重结构14；基坑肥槽回填15。

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。

施工前需查明建筑物场地条件、结构形式、基础形式以及历史保护建筑重点保护部位，保护要求等，明确建筑功能提升需求，编制相应的保护措施、施工方案及风险防范措施。本发明的设计施工步骤为：

如图1所示为步骤①，首先在既有的历史保护建筑1薄弱部位及重点保护部位设置加固结构6，加固结构6根据结构特点进行设计，并在历史保护建筑1周边设置基坑支护结构，自然地面2下的基坑支护类型及设置方式需结合地下空间开发需求及场地条件综合确定，如本实施例中采用围护桩7。

如图2所示为步骤②，待历史保护建筑1的加固结构6及围护桩7施工完成并达到设计强度后，开挖至历史保护建筑1的基础顶面，在原基础梁3两侧设置上托盘结构8；上托盘结构8设置在原基础承台4的上方。上托盘结构8由一系列沿原基础梁3两侧设置并与原基础梁3连接固定的夹墙梁组成。待上托盘结构8施工完成并达到设计强度后，施工基础托换桩10，基础托换桩10设置在原基础梁3的两侧；施工基础托换桩10可穿过原基础承台4后支撑上托盘结构8。若历史保护建筑1的原桩基5影响基础托换桩10施工，则需将原桩基5先行清除。

如图3所示为步骤③，待基础托换桩10施工完成且与上托盘结构8连接完成后，开挖至基底，期间根据基坑支护设计要求设置支撑9，用于保证基坑安全；支撑9一端支撑于围护桩7上，另一端支撑于上托盘结构8上，支撑9设置位置需根据基坑形状、挖深等因素确定。清除因开挖暴露出的原基础承台4及原桩基5。基坑开挖至基底后，及时浇筑基础底板11，待基础底板11达到设计强度后，在围护桩7与基础底板11之间设置换撑传力带12。换撑传力带12用于控制围护桩7的受力及变形等，保证支撑9拆除后基坑的安全。

如图4所示为步骤④，待基础底板11及换撑传力带12浇筑完成并达到设计强度后，安装顶升装置13，各顶升装置13分别安装在上托盘结构8和基础底板之间，而后拆除支撑9，分阶段交替顶升。如图4所示，顶升装置13也可安装在原基础梁3下。

如图5所示为步骤⑤，待顶升至设计标高后，在原基础梁3下设置柱、墙等竖向承重结构14，竖向承重结构14落在基础底板上。也可根据需求设置隔震支座，隔震支座是竖向承重结构一种，比普通的柱和墙增加抗震功能。隔震支座设置位置及安装方式需根据建筑自身条件、场地条件、抗震设防要求等因素综合确定。一般，抗震支座安装在隔震支墩上，隔震支墩落在基础底板11上，抗震支座的上部为原基础梁3。此过程中，可施工地下室外墙，地下室外墙与围护桩7之间为基坑肥槽回填15。

如图6所示为步骤⑥，待竖向承重结构14完成并达到强度后，拆除顶升装置13，施工后续结构；后续结构指按照计划工序，必须在拆除顶升装置13之后方可开始施工的地下室结构、构造等，并完成建筑物上部结构、内外立面的修缮及保护工作，直至施工完成。

以上所述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。