大型深基坑內(nèi)支撐拆除工藝研究

周志華

上海寶冶集團(tuán)南京建筑有限公司 江蘇 南京 211161

大型深基坑施工中，由于周邊建筑物及管線設(shè)施的保護(hù)要求，使用格構(gòu)柱+支撐梁作為深基坑的臨時(shí)支撐系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和施工中得到廣泛應(yīng)用，蘇州高新金鷹商業(yè)廣場(chǎng)項(xiàng)目就是其中的一個(gè)代表案例。

1.工程概況

該深基坑支撐工程地處蘇州市高新區(qū)商業(yè)中心地帶，周邊環(huán)境復(fù)雜，西臨長(zhǎng)江路，緊靠現(xiàn)有地鐵1#線，南側(cè)獅山路，下埋一根城市自來(lái)水主管和一根DN250燃?xì)夤艿?，北?cè)為已建獅山廣場(chǎng)高層，西側(cè)為蘇州樂園度假酒店，基坑底部有擬建地鐵3#線穿越(底板公用)，基坑面積約2.8萬(wàn)m2，地下3層，地上6層。

圖1.1 項(xiàng)目周邊環(huán)境示意圖

該地下室基坑南北長(zhǎng)110m，東西寬130m，主要開挖深度16.4m，地鐵明挖區(qū)間深度27m，基坑支護(hù)采用地下連續(xù)墻+3道水平砼梁支撐圍護(hù)體系，鋼格構(gòu)柱作為垂直向連接構(gòu)件，中部設(shè)置臨時(shí)分隔墻(寬度800，長(zhǎng)度110m)，將基坑分為A、B兩區(qū)，其首道支撐與棧橋相結(jié)合，棧橋板厚300。

圖1.2 圍護(hù)支撐體系

2.內(nèi)支撐拆除施工部署

蘇州高新金鷹商業(yè)廣場(chǎng)項(xiàng)目的內(nèi)支撐拆除，按照先A區(qū)后B區(qū)，由兩個(gè)班組進(jìn)行支撐拆除，每個(gè)分區(qū)劃分為四個(gè)階段，自下而上，最后破除地連墻，根據(jù)地鐵明挖區(qū)間的施工進(jìn)度，調(diào)整支撐拆除進(jìn)度，結(jié)合地下結(jié)構(gòu)施工，逐層逐塊拆除。第一、第三道砼支撐、圍檁拆除采取鎬頭機(jī)破除為主、靜力切割為輔；第二道支撐采取靜力切割與排孔切割相結(jié)合，中隔墻采取水鉆排孔跳倉(cāng)拆除，其余地連墻根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況采取鎬頭機(jī)破鑿或排孔切割。

支撐梁砼拆除，應(yīng)等待相應(yīng)主體結(jié)構(gòu)和周邊換撐全部形成，并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后方能進(jìn)行破除。根據(jù)總整體施工布局安排，支撐分塊拆除，滿足地下結(jié)構(gòu)分段施工需要。

3.支撐拆除方案選定

目前，基坑支撐拆除主要采用機(jī)械拆除和爆破拆除2種方式，共計(jì)6中方法可供選擇：(1)風(fēng)鎬或搞頭機(jī)鑿除,(2)靜力切割,(3)水鉆排孔,(4)靜力液壓鉗拆除,(5)混凝土逼裂拆除,(6)爆破拆除。每種拆除工藝方式如下：

3.1 風(fēng)鎬或鎬頭機(jī)鑿除：按傳統(tǒng)的施工方法，就先用風(fēng)鎬或鎬頭機(jī)擊碎混凝土露出鋼筋，然后用氣割切斷鋼筋。該中方法支撐拆除速度快，方法簡(jiǎn)便,成本低，拆卸所產(chǎn)生的粉塵采用人工跟蹤澆水的方法可以解決，建筑垃圾使用人工配合小型裝載機(jī)進(jìn)行清運(yùn)。綜合優(yōu)劣因素，本工程第三道支撐、第一道支撐及棧橋板、通道口地連墻的拆除，建議采用此種方法，可靈活機(jī)動(dòng)的完成拆除任務(wù)。

3.2 混凝土靜力切割：該工藝施工作業(yè)速度快、噪音低、無(wú)震動(dòng)，無(wú)粉塵廢氣污染，對(duì)基坑結(jié)構(gòu)影響小，施工安全性高，但拆除成本較高，砼塊倒運(yùn)工作量大，垂直運(yùn)輸困難。本工程第二支撐、第一道支撐的一部分采用此種工藝，方可滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需要，由于其成本原因，此工藝僅作配合水鉆排孔切割或趕工之用。

3.3 水鉆排孔切割：該工藝采用水鉆機(jī)在混凝土構(gòu)件上，連續(xù)切割排孔，將混凝土構(gòu)件逐塊分離拆除，適合工程量不大，或者切割設(shè)備不易到達(dá)工作面的工程，切割面不整齊，切割完后，需采用常規(guī)風(fēng)鎬對(duì)邊角修鑿。在本工程中第二道支撐、第一道支撐的一部分和中隔墻，適宜采用此種方法，滿足現(xiàn)場(chǎng)施工條件，并有效降低支撐拆除成本。

3.4 靜力液壓鉗拆除：采用液壓助力系統(tǒng)，油壓動(dòng)力提供給鋼鉗，然后鋼鉗將混凝土鉗碎，再將鋼筋割斷。此種拆卸因鋼鉗的最大只能鉗碎不超過350mm的結(jié)構(gòu)，所以不適合本工程。

3.5 混凝土逼裂拆除：采用液壓助力系統(tǒng)，在混凝土上鉆1個(gè)Ф100的孔，將逼裂桿深入混凝土內(nèi)，將混凝土從內(nèi)向外逼裂開，達(dá)到拆除的目的，但逼裂拆除適用于素混凝土結(jié)構(gòu)或兩種結(jié)構(gòu)接縫的位置，如混凝土內(nèi)部或兩種結(jié)構(gòu)之間有鋼筋則不能達(dá)到逼裂效果，所以不適合本工程。

3.6 爆破拆除：在施工過程中現(xiàn)場(chǎng)噪音較大，安全隱患較多，現(xiàn)場(chǎng)碎石分飛，現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境差，碎塊要重新裝卸吊運(yùn)，施工中震動(dòng)對(duì)周邊結(jié)構(gòu)有影響，不適合在鬧市區(qū)施工，尤其是工地臨近周邊有重要建筑物是更應(yīng)謹(jǐn)慎應(yīng)用，且審批困難，不適宜本工程。

為實(shí)現(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)、速度快的目標(biāo)，進(jìn)行科學(xué)的組織論證，在確保不影響結(jié)構(gòu)的前提下，選擇鎬頭機(jī)破鑿、水鉆排孔切割為主，輔助靜力切割、常規(guī)風(fēng)鎬修鑿的方法，完成本項(xiàng)目的基坑砼支撐拆除施工。

4.支撐拆除工藝

4.1 拆除施工流程

成品保護(hù)措施及工況條件確認(rèn)→破除機(jī)械進(jìn)場(chǎng)、就位→吊裝鎬頭機(jī)下到基坑→支撐、圍檁鎬頭機(jī)破碎→人工回收廢鋼筋→挖機(jī)進(jìn)行翻渣→垃圾打整歸堆→吊車調(diào)取外運(yùn)

4.2 支撐梁分割拆除原則

(1)支撐梁拆除時(shí)，先拆除聯(lián)系撐、角撐，再對(duì)撐、圍檁等，使原支撐的應(yīng)力按要求逐步均衡釋放。

(2)對(duì)撐梁拆除時(shí)，做到支撐兩端與圍檁同時(shí)進(jìn)行靜力切割、斷開，之后將無(wú)軸力的支撐梁逐段拆除。

(3)支撐拆除根據(jù)結(jié)構(gòu)布置情況進(jìn)行逐塊拆除，確保支撐桁架體系逐步卸除軸力，防止基坑周邊的變形發(fā)生突變。

(4)支撐梁切割前，先搭設(shè)排架支撐，排架應(yīng)經(jīng)過驗(yàn)算確定其承載力符合要求，以確保砼塊體在吊離前的安全。

(5)吊車的選型及吊車起重穩(wěn)定力矩應(yīng)符合設(shè)備吊運(yùn)基坑及砼渣垂直運(yùn)輸?shù)男枰?/p>

(6)支撐梁拆除時(shí)前應(yīng)明確切割拆除順序及相應(yīng)的施工工藝，確保符合設(shè)計(jì)要求，不致支撐集中受力，造成安全隱患。

(7)支撐梁切割前應(yīng)正確放樣，切割后的銅塊體與理論計(jì)算大致相符，不致吊運(yùn)時(shí)超載，危害施工安全。

(8)切割拆除的砼塊盡可能最大化，切割總量最小化，在確保安全前提下達(dá)到最大經(jīng)濟(jì)效益和最快施工速度。

(9)支撐梁切割小段有格構(gòu)柱的，原則上沿格構(gòu)柱進(jìn)行切割支撐梁，格構(gòu)柱內(nèi)混凝土由人工風(fēng)鎬進(jìn)行拆除。

4.3 砼支撐拆除分塊及工況流程

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及工期要求，擬定用4臺(tái)PC200鎬頭機(jī)、4臺(tái)鉆石鏈條切割機(jī)、60臺(tái)水鉆排孔機(jī)和若干風(fēng)鎬，展開支撐拆除任務(wù)。根據(jù)3道支撐與地下結(jié)構(gòu)形式，分為A、B兩個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)按照四個(gè)階段進(jìn)行，每個(gè)階段分4塊拆除施工，其中A區(qū)分為A1～A4#塊，B區(qū)分為B1～B4#塊。當(dāng)?shù)诙乐尾鸪龝r(shí)，負(fù)二層樓板下的滿堂腳手架不得拆除；當(dāng)?shù)谝坏乐尾鸪龝r(shí)，負(fù)一層樓板下的滿堂腳手架不得拆除。

4.3.1 A區(qū)第三道支撐、圍檁拆除

在A區(qū)底板澆筑全部完成，尤其是A3塊、A4塊南側(cè)底板(即地鐵端頭井頂板)結(jié)構(gòu)施工完成，其砼強(qiáng)度不小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%，且底板后澆帶傳力型鋼全部安裝完畢，分別從A1、A2、A3、A4塊角部開始第三道支撐拆除，最后拆除棧橋下的6根對(duì)撐。

圖4.1 第三道支撐、圍檁拆除平面布置圖

4.3.2 A區(qū)第二道及B區(qū)第三道支撐、圍檁拆除

A區(qū)第二道支撐及圍檁拆除，在A區(qū)負(fù)二層樓板和中隔墻、后澆帶的臨時(shí)傳力塊全部澆筑完成，其砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%，且B區(qū)地鐵明挖區(qū)間底板(即B2塊地鐵頂板)施工完成，其強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)的80%后，方可進(jìn)行，共分為4小塊同步進(jìn)行拆除，棧橋下6根對(duì)撐最后拆除。

B區(qū)大底板全部澆筑完畢，特別是地鐵明挖區(qū)間的底板(即B區(qū)地鐵頂板)全部澆筑完畢，其強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%時(shí)，且底板后澆帶傳力型鋼全部安裝完畢，B區(qū)具備第三道支撐拆除條件,方可進(jìn)行拆除施工。B區(qū)第三道支撐分為4小塊，同步進(jìn)行拆除，中部6根對(duì)撐及4b通道口的東西向?qū)巫詈蟛鸪?/p>

B區(qū)第三道支撐梁、圍檁的規(guī)格同A區(qū)。其支撐拆除從B1、B3#塊開始，分別同時(shí)向B2、B4#塊進(jìn)行。

圖4.2 B區(qū)第三道支撐、圍檁拆除工況圖

4.3.3 A區(qū)第一道及B區(qū)第二道支撐、圍檁(/地圈梁)拆除

A區(qū)第一道支撐及圈梁拆除，在負(fù)一層樓板、砼板撐和中隔墻、后澆帶的臨時(shí)傳力塊全部澆筑完成，且砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后，方可進(jìn)行。拆除施工時(shí)，先切割拆除非棧橋區(qū)域支撐梁，再破除棧橋區(qū)域支撐梁、棧橋板及棧橋梁。棧橋板及棧橋梁拆采用鎬頭機(jī)后退破除的方法，最后破除收尾至金山路出口。

B區(qū)第二道支撐、圍檁的規(guī)格同A區(qū)，在其負(fù)二層樓板和中隔墻、后澆帶的臨時(shí)傳力塊全部澆筑完成，且砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后，方可進(jìn)行拆除施工，共分為4小塊同步進(jìn)行，中部6根對(duì)撐及4b通道口的東西向?qū)巫詈蟛鸪?/p>

圖4.3 第二道支撐、圍檁拆除平面布置圖

圖4.4 第二道支撐、圍檁拆除工況圖

4.3 .4 B區(qū)第一道支撐、地圈梁拆除

B區(qū)第一道支撐、地圈梁的規(guī)格同A區(qū)。在B區(qū)負(fù)一層樓板和中隔墻、后澆帶的臨時(shí)傳力塊全部澆筑完成，且砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后，方可進(jìn)行支撐拆除，共分為4小塊進(jìn)行。先切割拆除非棧橋區(qū)域支撐梁，再破除棧橋區(qū)域支撐梁、棧橋板及棧橋梁。棧橋板及棧橋梁拆除采用鎬頭機(jī)后退破除的方法，最后破除收尾至長(zhǎng)江路出口。

圖4.5 第一道支撐、圍檁拆除平面布置圖

4.3.6 中隔墻、地連墻及格構(gòu)柱拆除

中隔墻厚度800，長(zhǎng)度110m，拆除高度14.6m(-16.4～-1.8)，共有四處，分別為：(1) B區(qū)基坑北側(cè)與獅山廣場(chǎng)連通口地連墻，寬度800，高度14.6m(從-16.4～-1.8) ；(2) B區(qū)基坑北側(cè)與下沉廣場(chǎng)連通口地連墻墻，寬度800，高度10.7m(-12.6～-1.8)；(3)B區(qū)基坑西北角與地鐵3#線蘇州樂園站地鐵出入口地連墻，寬度1000，高度14.6m(-16.4～-1.8)；(4) B區(qū)基坑西南角與地鐵1#線4B出入口地連墻，寬度1000，高度4.65m(-9.15～-4.5)。

中隔墻、地連墻及格構(gòu)柱的拆除，須在地下室頂板全部澆筑完成，且強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后，方可拆除。

圖4.6 中隔墻、地連墻及格構(gòu)柱拆除工況圖

5.傳力構(gòu)件

在地下室主體結(jié)構(gòu)施工過程中，需設(shè)置傳力構(gòu)件，以將地下室結(jié)構(gòu)作為支撐進(jìn)行轉(zhuǎn)換，確?；訐Q撐符合設(shè)計(jì)要求。如下圖所示：

6.破碎砼渣清除

坑底集渣采取人工與機(jī)械相結(jié)合,機(jī)械采用5t裝載機(jī)配合人工手推車，先將坑底砼渣統(tǒng)一收集在出渣點(diǎn)附近；清渣安排2班循環(huán)作業(yè)，每班安排1臺(tái)裝載機(jī)、4名工人負(fù)責(zé)清渣。

針對(duì)不同破碎狀況，安排2種垂直運(yùn)輸方式，對(duì)機(jī)械全粉碎砼渣，可直接采用吊機(jī)+鋼絲繩吊網(wǎng)直接裝車運(yùn)出場(chǎng)地外渣場(chǎng)，運(yùn)輸車輛為封閉式運(yùn)輸車；對(duì)人工預(yù)切割分段拆除的砼梁，先吊運(yùn)裝車運(yùn)出場(chǎng)地外渣場(chǎng)，在渣場(chǎng)進(jìn)行砼塊破碎，鋼筋回收。

對(duì)于細(xì)小的碎渣采用小推車吊運(yùn)裝車至場(chǎng)外渣場(chǎng)。砼渣運(yùn)出后，需對(duì)坑內(nèi)作業(yè)面進(jìn)行人工清理，沖洗打掃干凈地面。

7.支撐切割廢水清理

本工程混凝土支撐切割采用水冷卻，施工過程中需要排放大量廢水，為了保證施工環(huán)境的整潔并防止廢水對(duì)地下結(jié)構(gòu)施工產(chǎn)生影響，考慮采用如下廢水處理措施：

支撐切割過程中的廢水通過結(jié)構(gòu)預(yù)留電梯坑等孔洞排到底板上集水井內(nèi)，用水泵集中抽水，將匯流于集水井內(nèi)的水排到施工場(chǎng)地外的下水道內(nèi)。水泵排出的廢水通過集水井和排水溝流入三級(jí)沉淀池，經(jīng)沉淀后排放入下水道；對(duì)排水明溝、沉淀池內(nèi)的垃圾，派專業(yè)人員定期清除，確保排水明溝的暢通，經(jīng)沉淀池沉淀、過濾后，把清水排入市政下水道。

8.鋼材切割回收

鋼筋切割采取氧乙炔切割法。一部割槍配備1名輔助人員，擬安排2部割槍。

鋼格構(gòu)柱在地下室頂板強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行拆除，采用人工分段氣割成單人輕松移動(dòng)的小件，通過汽車坡道運(yùn)輸至地上，吊運(yùn)裝車處理。

9.成品的保護(hù)方法

在拆除的過程中，特別需要對(duì)建筑成品的保護(hù)，主要保護(hù)的項(xiàng)目有：

①混凝土底板、②后澆帶、③成品就位鋼筋、④水電線管、⑤成品混凝土構(gòu)件等。

9.1 混凝土底板的保護(hù)

在樓面上搞頭機(jī)經(jīng)過路徑覆蓋厚14mm以上的廢舊模板，減輕鎬頭機(jī)履帶對(duì)板面層的破壞。同時(shí)嚴(yán)格控制破碎混凝土的粒徑，最大粒徑控制在30cm以內(nèi)?；炷翂K不得在同一地點(diǎn)集中堆放，為了分散對(duì)底板壓力，在基坑邊歸堆出渣時(shí)堆載高度控制在40cm以內(nèi)，并及時(shí)清理減少堆放時(shí)間，在棧橋同一斷面處只允許一輛滿載出渣車輛通行，棧橋堆載嚴(yán)禁超過30KN/m2。

9.2 后澆帶的保護(hù)

首先在拆撐前對(duì)擬拆除支撐區(qū)域下方后澆帶采用舊模板完全覆蓋，避免垃圾落入；其次在破碎機(jī)械和清渣機(jī)械經(jīng)過的路徑經(jīng)過的后澆帶上，覆蓋16厚以上的鋼板，鋼板的覆蓋范圍應(yīng)大于通道兩邊500mm以上。

9.3 水電管線的保護(hù)

在底層樓板或梁上，會(huì)有大量的水管和電線穿管暴露在樓面上，為了確保水電線管的后期順利施工，必須對(duì)其加以重點(diǎn)保護(hù)。采用制作木盒子的辦法把這些管口罩起來(lái)，上面用醒目的紅黑現(xiàn)間色作為警戒顏色作出醒目的標(biāo)志，提醒垃圾清理人員和拆除施工人員。

9.4 小型混凝土構(gòu)件的保護(hù)

在樓板上施工，有可能會(huì)行成大量小型混凝土構(gòu)件極易受到損傷，如樓梯踏步洞口邊緣等混凝土陽(yáng)角，拆除前采取覆蓋舊模板等形式加以保護(hù)。

1 0.監(jiān)測(cè)措施

在本工程支撐拆除期間，對(duì)基坑進(jìn)行監(jiān)測(cè)了：圍護(hù)墻頂部垂直、水平位移、圍護(hù)墻側(cè)向變形（測(cè)斜）、支撐軸力、立柱垂直位移監(jiān)測(cè)，坑外地下水位，等相關(guān)監(jiān)測(cè)，確保工程在安全狀態(tài)下施工。考慮到周邊地下管線的沉降、位移監(jiān)測(cè)和周圍建筑物沉降，在本工程支撐拆除的全過程中進(jìn)行加密監(jiān)測(cè)（2次/d），監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)接在正常范圍內(nèi)。

1 1.結(jié)語(yǔ)

本工程在實(shí)施前期，由公司組織相關(guān)的技術(shù)方案的研討和策劃，施工現(xiàn)場(chǎng)通過合理組織資源，合理安排工序，從支撐拆除開始，做好基坑的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等一些列技術(shù)措施，在保質(zhì)、保量、保安全、保環(huán)境的前提下，順利完成大型深基坑內(nèi)支撐的拆除，本工程歷時(shí)150天。實(shí)施效果表明：大型深基坑支撐拆除采用機(jī)械加人工組合拆除的方法完全可行。具有施工工期短、施工成本低的優(yōu)勢(shì)，有力確保了拆除過程中地下室結(jié)構(gòu)的安全和成品保護(hù)，為今后類似基坑支撐的拆除施工積累了豐富而又寶貴的經(jīng)驗(yàn)。