本发明涉及一种保护建筑群下扩建多层地下室的施工方法，本发明提出的方法可为既有保护建筑群下方多层大规模地下空间开发利用提供完整、可靠的设计和施工技术。
背景技术：
随着我国经济快速发展、人口增加以及城市化进程的不断加快，大规模的城市化建设在我国持续进行。在城市化建设的进程中既要推动城市的建筑发展，又要对建筑的用地进行集约化利用，缓解用地紧张，提高建筑空间的使用率，着眼于长远的可持续土地开发利用。对既有建筑进行多层地下空间的增建改造，可以充分利用现有的城市设施；节省城市配套设施；节省拆迁、建筑垃圾运输和征地费用；施工周期短。同时将抗震加固和改造技术结合起来，不同程度上改善了既有结构的受力条件，增加了既有建筑使用而积，增强了房屋抗震能力，提升了结构的使用功能，延长建筑物使用年限，经济效果显著。因此从资源性、功能性、经济性等多方面的综合考虑，既有建筑以合理增建地下空间改造方式替代过去大拆大建模式，是我国城市化进程的一个理性选择。
技术实现要素：
本发明提出的一种保护建筑群下扩建多层地下室的施工方法，可为解决用地紧张、提高土地利用率、在保护建筑不移动不拆除的情况下进行地下空间开发等问题提供了新的解决思路。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种保护建筑群下扩建多层地下室的施工方法，包括以下施工步骤：
第一阶段：基坑支护、托换桩和抗拔桩施工,托换桩桩顶标高至地下室顶板，抗拔桩桩顶标高至地下室底板，托换桩兼作地下室框架立柱；
第二阶段：对上部建筑进行加固，以满足托换结构和地下各层后续施工的要求；
第三阶段：承台梁和托换梁的施工，托换桩桩顶设置承台梁，所述承台梁将各个托换桩连接起来形成整体，将上部建筑的荷载整层托住，每隔一段距离将填充墙下基础凿除替换成托换梁，直至将整个墙下替换成托换梁，托换梁与承台梁浇筑成整体；
第四阶段：地下室顶板施工，将地下室顶板和托换梁及承台梁浇筑成整体，完成建筑的托换，建筑的荷载通过托换梁传递到顶板上，在通过顶板传递到承台梁上，再通过承台梁传递到托换桩上，形成板—柱结构体系；
第五阶段：盖挖逆作法逐层施工地下室各层。
优选的，所述第一阶段的基坑支护采用地连墙，所述地连墙应用在基坑的外侧，承载力高刚度大，同时兼做地下室外墙，以节省造价。
优选的，所述第一阶段的基坑支护，当场地面积较大分成多个基坑时，基坑支护采用咬合桩，方便后期凿除咬合桩将多个基坑连成整体，从而将多个地下室连通。
优选的，所述第二阶段通过对既有建筑物进行加固的基础上，对既有建筑的质量可靠性进行论证并对旧结构的承载力进行评价，并根据评价结果对原建筑进行加固，使其结构强度能够达到后续施工的要求。
优选地，第二阶段加固采用增大截面法，用砌体封堵各层的部分窗口或原有洞口，以补强墙体承载力不足的部位。
优选地，第二阶段梁下加固采用增加与梁平行的钢梁或钢析架支撑钢柱，板下加固采用临时槽钢梁分割板带，以减小板的支撑跨度。
优选地，第四阶段地下室顶板与承台浇筑在一起整体刚度大，解决了顶板梁施工困难的问题，与托换桩形成板柱结构体系。
优选的，所述第四阶段还包括以下步骤：地下室顶板与周边基坑支护浇筑到一起，顶板既作为结构托换板也作为基坑的水平支撑，可有效传递水平力，从而有效控制围护结构的水平变形。
本发明提出的施工方法可为在保护建筑群下加建多层地下室的设计和施工方法提供完整、可靠的设计和施工技术，在不搬迁历史建筑的前提下在原场地增建多层地下室，既能保留历史建筑，又能增建地下结构，可为解决用地紧张、提高土地利用率、在保护建筑不拆的情况下进行地下空间开发等问题提供了新的解决思路。
附图说明
图1为灌注桩和基坑支护结构的施工示意图。
图2为承台梁和托换梁施工示意图。
图3为图2中托换梁处的剖视图。
图4为图2的横剖图。
图5为盖挖逆作法逐层施工地下室各层示意图。
图中包括1.托换桩(兼立柱)，2.灌注桩，3.承台梁，4.砌体墙，5.托换梁，6.地下室顶板，7.基坑围护，8.建筑原基础，9.基坑支护。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种保护建筑群下扩建多层地下室的施工方法作进一步详细说明。
第一阶段，基坑支护、托换桩和抗拔桩施工。请参考图1，为了兼顾上部建筑的托换和下部地下空间的充分使用，托换桩1为建筑物的托换桩兼地下室框架柱，托换桩桩顶标高在地下室顶板，间距控制在8.4m。抗拔桩2桩顶标高在地下室底板上。前者兼做地下室的立柱和正常使用阶段的永久工程桩，待地下室施工时再绑扎立柱外围钢筋并且浇灌混凝土，使之成为地下结构的框架柱。后者仅作为正常使用阶段的永久工程桩。
托换桩1作为承压桩时满足主体建筑及地下室顶板范围内相关构件重量即可，其承载力仅通过地下室底板以下入土部分的桩身承载力来承担，兼做地下室的抗拔桩。抗拔桩2作为承压桩时满足主体建筑及地下室各层的荷载，兼做地下室的抗拔桩。
基坑支护采用地连墙和咬合桩的形式，地连墙应用在基坑的外侧，承载力高刚度大，同时兼做地下室外墙节省造价，当场地面积较大分成多个基坑时，基坑支护采用咬合桩，方便后期凿除咬合桩将多个基坑连成整体，从而将多个地下室连通。
第二阶段，在该阶段应对既有建筑进行加固，加固采用增大截面法，用砌体封堵各层的部分窗口或原有洞口，以补强墙体承载力不足的部位。梁下加固采用增加与梁平行的钢梁或钢折架支撑钢柱。板下加固采用临时槽钢梁分割板带，以减小板的支撑跨度。随后在板下设置刚柱支撑，支撑上下端均铺设厚钢板，支撑上端和楼板采用锚栓锚入楼板。斜向支撑节点板和支撑柱相互焊接。当室内空间较大时，在竖向平面内设置型钢桁架支撑，形成“x”型支撑檀条，采用焊接或螺栓连接。加固完成后使建筑的结构强度能够达到后续施工的要求。
第三阶段：请参考图2~3，在托换桩1桩顶设置承台梁3，所述承台梁3将各个托换桩1连接起来形成整体，增强其整体性，利于荷载传递。同时承台梁3也作为框架柱（托换桩）柱顶的柱帽，起抗冲切作用。随后破除室内地坪，进行托换梁5的施工，每隔500mm将填充墙下基础凿除替换成托换梁，即一段替换成托换梁，接下来不替换，隔一段再替换直至将整个墙下替换成托换梁5，托换梁施工时注意预留与地下室顶板6连接的插筋。托换梁5延伸出房屋与承台梁3浇筑成整体。
第四阶段：请参考图3~4，当转换梁施工好后，在破除地坪后的室内进行楼板（兼做地下室顶板）的施工，楼板底标高同托换梁底标高平。作为托换构件的顶板，可利用土模或砖模浇筑，挖至设计标高后，将土面整平夯实，浇筑一层50mm厚素混凝土垫层，刷一层隔离剂，即成板底模板。很多情况下，同一块板分两次浇筑，要注意留设搭接钢筋，做好施工缝处理，以及底板的止水处理。地下室顶板浇筑完成后，也就意味着形成了框架柱—板的大板结构体系。建筑物的荷载传递至地下室顶板7上再传递至托换桩1（兼立柱）上，完成整个建筑物的托换。同时地下室顶板与周边基坑围护7浇筑到一起形成整体，顶板可有效传递水平力，作为基坑的水平支撑，有效控制围护结构的水平变形。最后可凿除建筑物原有基础。随后土方开挖至原柱基之下，应观测沉降量以及“托换构件”有无异常。确定安全后，再进行基础的截除。截除时应保护好墙根，禁止野蛮拆除。
第五阶段：请参考图5，地下室开挖采用盖挖逆作法施工。在本阶段，地下空间形成，既有建筑的承力体系由墙下大放脚砖基础转变为桩基础。对于立柱，地下第一层底板施工完成后需绑扎立柱外围钢筋，并浇筑混凝土以形成结构框架柱。因此基坑施工期间，梁柱节点处需预留柱纵筋插筋，预留插筋长度按结构抗震构造要求。土方开挖过程中注意分层开挖，在立柱两侧的土体同时开挖，随时降水，随时对主体结构进行沉降观测。盖挖逆作法为现有技术，在此不再赘述。施工至地下室底板时，在抗拔桩桩顶施工承台梁，随后施工地下室底板。
综上所述，本发明提出的一种保护建筑群下扩建多层地下室的施工方法，通过对既有保护建筑群基础采用整体板式托换与桩式托换相结合的技术，可以达到既有保护建筑群下扩建多层地下室的目的。