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上海华东医院南楼整体修缮改造项目

拉森钢板桩·静压植入工法 2021年9月4日 项敏 231




拉森钢板桩相关应用案例





上海华东医院南楼(1号楼)

整体修缮改造项目



摘  要

坐落于上海市静安区延安西路221号的华东医院1号楼历史悠久,其前身是建于1926年的宏恩医院,是匈牙利著名建筑师拉斯洛.邬达克独立执业后的第一个重要作品,当时被誉为“远东最好的医院”


上海华东医院南楼整体修缮改造项目

▲图为华东医院南楼整体修缮改造工程效果图


该建筑占地2300平方米,总建筑面积10702平方米,地上六层,局部地下一层,总重量约25000吨,平面整体呈“工”字形,此次整体向上顶升1.2米。其建筑风格鲜明、完整统一,立面为意大利文艺复兴样式,内部装修考究,设施齐全,整体延续了古典主义风格。1989年被列为上海市文物保护单位,是上海市第一批优秀历史建筑。作为承载了近代中国和新中国历史的一个特殊建筑,镌刻着沪上医疗近百年的蓬勃历史,承载着海派建筑的文化底蕴,具有极高的历史文化价值。




静压拉森钢板桩

在南楼外侧开挖前使用拉森钢板桩做基坑保护,因为在医院内施工,以及周边工作面狭小。传统振动锤打桩机对周边环境及古建筑的影响较大。设计采用了静压植入工法,静压钢板桩方式施工。

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静压桩机施工工艺介绍



静压植桩机应用了与各类传统型打桩机完全不同的桩基贯入工艺机理。静压植桩机采用的是通过夹住数根已经压入地面的桩(完成桩),将其拔出阻力作为反力,利用静载荷将下一根桩压入地面的“压入机理”。

施工过程无振动,噪音小、精度高且施工作业面小,在地下管线密集老化及对噪音较敏感的医院、学校等区域施工可以取得良好的施工效果,可以弥补振动打桩法的不足,在城市管道施工及其他支护开挖工程中,两种施工方法互相结合,解决施工过程中遇到的难题,在保证进度的前提下,把施工对城市环境影响降到最低。




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工艺原理图



日本株式会社技研制作所研发生产的静压植桩机是一种新型的液压式压拔桩机,由于其施工无振动、无噪声及成桩工艺多样性的特点,广泛适用于城市特殊复杂环境条件下的各类市政工程的施工。静压植桩工法在日本已有40多年的应用历史,工艺技术水平已十分成熟。静压植桩工法虽引入国内的时间不长,但在土木工程的各个领域,特别是在施工环境复杂的各类市政工程施工中正在得到了日益广泛的推广和应用。


传统桩工设备一般采用动能原理,通过冲击、振动进行施工。而日本株式会社技研制作所研发的静压植桩工法采用了独特的静压原理,通过静压植桩机所提供的液压力将桩材压入地中。静压植桩机利用反力原理,通过夹住数根已经压入地下的桩材(完成桩)来获取反力,利用液压静载荷将下一根桩材压入地中。


静压植桩工法可对应不同的地质状况。根据地质状况及现场需求的不同,选用“单独压入”“水刀辅助压入”“螺旋钻辅助压入”“旋转切削压入”等相应的施工方式。静压植桩工法可以适用范围为松软土质及卵石、抛石、岩石等坚硬地质,可以对应各种苛刻的地质状况。



初期压入

工程初期,由于没有完成桩可供利用,所以通常都是利用(反作用力基座)来完成初期反力桩的压入。将静压植桩机水平设置于反作用力基座之上,根据土质条件,桩的长度,将反力重块放置于反作用力基座的两侧,利用其总的重量作为反力压入第一支桩。之后每次完成压入作用之后,使静压植桩机自走前移,依次抓住植入的完成桩,当机身完全移到初期反力桩上后撤除反力重块与反作用力基座,完成初期压入。


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机器布局


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钢板桩施工质量



1)轴线

静压植桩机施工过程中采用红外线导向,夹头可以控制一定的旋转角度,轴线偏差能够很好地控制,轴线偏差一般能控制在±3cm之内。


2)垂直度

静压植桩机相比于振动植桩机夹点位置更低,能够更好地控制垂直度。


环保性



静压植桩机靠静压力植入钢板桩,没有强烈噪音和振动,不影响附近的地下管线,现场测定噪音为70-80dB(测量位置距静压植桩机1m,动力单元3m,吊车4.5m),且主要来源为吊车、动力单元噪音。


安全性



静压植桩机是嵌住已经完成压入的钢板桩,所以不会发生像其他大型机械倾倒的现象,静压植桩机施工作业靠液压力转化为动力,能较好的避免机械伤害,高空坠落等常见的危害,拉森桩靠吊车起吊,吊车也配置了起重指挥人员,起重作业也有保障。



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部分区域工作面狭小,汽车吊无法进入,使用挖机短驳喂桩方式,顺利完整钢板桩的压入施工。


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上海华东医院南楼整体修缮改造项目


2021年9月2日上午,目前国内建筑面积最大的文物建筑整体顶升项目——由五建集团承建的华东医院南楼整体修缮改造项目顶升成功



建筑物整体顶升托换技术

走进施工现场,便可以看见整幢大楼被18根钢结构临时加固柱牢牢支撑,宛如系上了18根“安全带”,为大楼整体提升提供了安全保障。


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建筑物整体顶升托换技术作为一种建筑新技术,难度巨大,影响因素众多。为确保建筑在顶升施工过程中“万无一失”,经过勘察、专家讨论及与相关单位探讨,制订了整体交替顶升施工工艺流程,即第一层土方开挖,上托盘梁浇筑施工,并采用静压钢管桩压桩。


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▲图为第一层土方开挖工艺


第二层土方开挖,下托盘梁浇筑施工,顶升千斤顶安装调试。为了保护历史建筑,该项目的土方开挖采用挖煤一般的慢挖方式,利用小型机械挖土,利用传送带出土。


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▲图为第二层土方开挖工艺


采用了最先进的“位移+压力”双控模式,使用交替泵站9套、千斤顶554台,以152个控制点对应155根柱子的荷载,顶升时作业使用的钢支撑达1.7千米,顶升设备的油管长度达15千米。经过项目团队的精心施工,创造了国内文物建筑顶升体量的又一次记录。


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▲图为整体顶升及过程监控工艺


针对顶升过程中的同步性控制、精密度控制,项目团队采用了现场实时监测的方法进行质量控制,为确保顶升工程各阶段数据得到有效纪录,联合工程研究院在各关键节点安装了监控设备,实时收集数据,以保证结构安全和顶升工程的顺利进行。监测手段主要包括静态测试、动态测试、人工肉眼观测、全过程录像等。


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该监测系统的精度令人叹为观止,其报警值设定为:整体倾斜≤2‰;相邻框架柱间沉降差≤2‰;原有墙体裂缝宽度扩大≤0.2mm;长度延长≤100mm;总侧移≤2mm/日;总沉降≤2mm/日。一旦发生报警,随即暂停顶升施工,分析导致报警的原由,解决问题后才能继续顶升。


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由于楼内首层原有的黑白大理石地坪是文物局认定的重点保护部位,土方开挖前需对大理石进行保护性拆除,后期装饰施工时要原样还原。项目部采用了一种基于绳锯切割的施工工艺,将黑白大理石地面分成几个大区域,通过金刚石的绳锯摩擦切断黑白大理石基层面,使黑白大理石以大块状形式被切割,并妥善保管储存,最大程度对黑白大理石地面进行了拆卸。此拆除方案也得到了市文物管理部门的认可。


据介绍,华东医院1号楼完成本次1.2米整体顶升后,下阶段将进行结构抗震加固,完成158个隔震支座和12台阻尼器的施工和安装。


城市历史文化遗存是前人智慧的积淀,是城市内涵、品质、特色的重要标志。如何在人间烟火的浸润中,既保护建筑也重塑风貌更赓续文脉,让它们“活”在当下,这是新时代赋予匠人们的考题。不久之后,“百岁老人”将以挺拔的时代新姿,彰显上海这座城市的新活力,让老建筑以新功能绽放生命力,这是五建集团以“美好城市共建者”致敬时代发展,矢志不渝探索和创新的又一答案。




扩展阅读


作为上海市级文物,也是第一批优秀历史建筑,华东医院南楼原名“宏恩医院”,建于1926年,是匈牙利著名建筑设计师邬达克独立执业后第一个重要作品,当时被誉为“远东最好的医院”,并作为医疗建筑使用至今已有近百年。


上海华东医院南楼整体修缮改造项目


据记载,华东医院南楼最近一次大修在1998年。由于装饰装修已比较陈旧,通过前期反复论证之后,决定启动南楼整体修缮改造工程,主要建设内容包括整体顶升、结构加固、文物保护、外立面修缮、机电设备更新、室内装饰装修、配电房改造、改扩建西侧连廊、室外总体改造等,在最大限度保护和恢复历史原貌的同时,提高防汛能力和整体抗震性能,延长文物建筑的寿命。


华东医院的前世今生


上海开埠后,侨沪西医日渐增多,同时出现国人西医师。1844年,传教士医师雒魏林,在上海县城大东门外创设中国医馆(The Chinese Hospital,1846年搬迁至山东路,仁济医院前身),是沪上首家西医综合医院。至1910年,上海先后开设有公济医院、同仁医院、宝隆医院、广仁医院、广慈医院等综合医院14所,共有病床2000余张,其中由国人主办有4所。



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搬迁至山东中路的仁济医院


1912年至1936年,随着城市日渐繁荣,人口增长,开设更多综合医院,新增病床4000余张。其中国人办百张以上病床的有5所:惠旅医院、沪东医院、东南医院、上海市立医院和广东医院;外国人主办的有3所,包括宏恩医院、伯特利医院(shanghai  Bethel hospital,现上海市第九人民医院前身)等。


1926年6月初竣工并正式启用的宏恩医院,是邬达克第一个完全由自己负责的工程。1927年4月,邬达克与医学专家合写的关于宏恩医院设计概况的报告,明确说明这座建筑是为何而建立的:“宏恩医院的建造是要建立起一个对社会各界开放的世界性医院,不分种族、不分国籍、无论贫穷和富裕,都可以来看病。”


作为早期的代表作,邬达克在宏恩医院的设计上倾注了大量心血。医院占地2300平方米,建筑面积10649平方米,楼高5层,局部6层,钢筋混凝土与砖木混合结构。该医院虽然被归类为古典风格的建筑,但邬达克在设计时非常注重它的功能性。在题为《建设一个全球地标》的设计稿中,邬达克阐述道:“设计要适合当地条件和亚热带气候,不能照抄欧美医院。采购设备不限于一国,采用各国最好的设备。”


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宏恩医院平面设计图上海华东医院南楼整体修缮改造项目

地基施工中的宏恩医院

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施工现场局部

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大厅施工现场

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施工现场全景

以上图片来源:University of Victoria Libraries


宏恩医院平面呈“工”字形,分南楼、北楼、门诊楼三部分。南楼为病房楼,北楼为医务专用楼,门诊楼位于南楼、北楼之间并将南楼与北楼紧密联系起来。这是一种典型而高效的现代医院平面格局。为了达到世界一流的标准,宏恩医院在设备投入上可谓不惜代价。每间病房都配备了进口三件套的独立卫生间,多人间尽量多配卫生设备,以便在炎热的夏天,病人可以天天洗澡。


整座大楼配备了瑞士的冷气系统,这样的全空调医院在当时上海是首个,在全世界也屈指可数。而病房内X光、机械诊疗、水疗、理疗等医疗设施也都是全上海最大最好的,甚至洗衣房都采用了进口最新设备。邬达克把每个细节都考虑周到,例如烹饪病号饭的厨房和餐具室与护士站相对,当中用玻璃门隔开,以便护士监督,这样的格局至今仍不过时。


上海华东医院南楼整体修缮改造项目落成后的宏恩医院南立面

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1926年6月9日,介绍宏恩医院的报刊

图片来源:University of Victoria Libraries

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20世纪30年代航拍的宏恩医院全景

图片来源:University of Bristol  HISTORICAL PHOTOGRAPHS OF CHINA


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1947年《老上海百业地图》中标注的宏恩医院及周边地区。

图片来源:《老上海百业指南》 2008年上海社科院出版社重印


由于设施精良,医术精湛,宏恩医院一直深受青睐。1945年,日寇投降后,宏恩医院于1946年3月7日恢复营业,并继续在沪上医疗界扮演重要角色。


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现今的华东医院南楼(原宏恩医院)北立面及主入口

图片摄影:邱力立


宏恩医院旧址也就是目前华东医院的南楼(1号楼)在1989年被列为上海市文物保护单位。



来源:上海建工五建集团、上海发布

编辑整理:项 敏

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