毗臨地鐵深大基坑內(nèi)支撐拆除施工技術(shù)

郭 偉

（中鐵建設(shè)集團(tuán)北京工程有限公司 北京 100040）

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

中國(guó)農(nóng)業(yè)科技國(guó)際交流中心項(xiàng)目位于海淀區(qū)中關(guān)村南大街與學(xué)院南路兩條交通干線的東北角，西臨中關(guān)村南大街，南臨學(xué)院南路，東面為農(nóng)科院住宅樓，北臨農(nóng)科院南二街，與寰太大廈隔街相鄰，地鐵四號(hào)線魏公村站東北向出入口位于用地西紅線外偏北方向，東南出入口與項(xiàng)目地下二層銜接。

本工程地下室為五層，基坑深度25.5 m，基坑內(nèi)支撐如圖1所示?；幽媳毕蜷L(zhǎng)度為155.4 m，東西向長(zhǎng)度為67.2 m，基坑周長(zhǎng)為448.5 m，占地面積為9 729.8 m2。基坑采用明挖順做法施工，工法主要為單排樁＋內(nèi)支撐＋錨索支護(hù)，圍護(hù)樁東、南、北側(cè)為1000@1400灌注樁，內(nèi)支撐采用混凝土桁架撐，錨索一樁一錨，豎向設(shè)置3道內(nèi)支撐和1道錨索；西側(cè)臨近地鐵部分采用1200@1600灌注樁。

圖1 基坑內(nèi)支撐三維圖

本工程基坑支護(hù)采用護(hù)坡樁結(jié)合混凝土內(nèi)支撐的形式，內(nèi)支撐及冠梁的混凝土等級(jí)均為C30，其他參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 內(nèi)支撐參數(shù) m

2 內(nèi)支撐拆除施工重難點(diǎn)分析

2.1 拆除施工重點(diǎn)

（1）換撐的施工要求。本工程樓板與圍護(hù)結(jié)構(gòu)間的肥槽回填混凝土作為相應(yīng)位置的換撐，存在后澆帶部位無(wú)法回填以及汽車(chē)坡道部位無(wú)樓板等無(wú)法使用常規(guī)方法進(jìn)行換撐的部位［1］。

（2）卸荷及監(jiān)測(cè)。卸荷時(shí)，在支撐區(qū)域?qū)ΨQ(chēng)切割卸荷，宜分三次逐步卸荷。第一次隔二拆一，卸荷間隔12 h，第一次卸荷后，對(duì)變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確認(rèn)安全后方可進(jìn)行第二次卸荷（隔一拆一），第二次卸荷后再次進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，確認(rèn)安全后方可進(jìn)行第三次卸荷，卸荷施工完成后，方可進(jìn)行內(nèi)支撐拆除施工。拆除施工過(guò)程中，監(jiān)測(cè)工作應(yīng)保持同步進(jìn)行。

2.2 拆除施工難點(diǎn)

（1）汽車(chē)坡道部位支內(nèi)撐的拆除

本工程汽車(chē)坡道分布多，對(duì)內(nèi)支撐拆除的影響范圍大，且汽車(chē)坡道位置換撐方式特殊，支撐梁距下部樓板高度較大，拆除施工難度大，拆除下的支撐梁無(wú)法使用叉車(chē)倒運(yùn)等難點(diǎn)。

（2）拆除下的支撐梁的吊運(yùn)

本工程支撐梁的吊裝及倒運(yùn)工作量較大。拆除下的支撐梁由叉車(chē)倒運(yùn)至基坑吊運(yùn)點(diǎn)垂直吊運(yùn)出坑，部分無(wú)法使用叉車(chē)或鏟車(chē)的部位需使用塔吊進(jìn)行吊運(yùn)。拆除前對(duì)拆除區(qū)域各部分支撐梁的吊運(yùn)順序及方式，叉車(chē)的行走路線等作出合理安排，避免重復(fù)倒運(yùn)，提前協(xié)調(diào)好汽車(chē)吊、塔吊等吊運(yùn)機(jī)械，避免集中堆放、疊放。

（3）內(nèi)支撐拆除施工與結(jié)構(gòu)施工的配合

本工程內(nèi)支撐的拆除需依結(jié)構(gòu)施工及換撐施工的進(jìn)度進(jìn)行分段拆除，結(jié)構(gòu)施工的完成情況直接影響拆除施工的進(jìn)行，且內(nèi)支撐的拆除施工也需要結(jié)構(gòu)施工的支持與配合。對(duì)于拆除過(guò)程中對(duì)結(jié)構(gòu)的成品保護(hù)、細(xì)部拆除施工時(shí)與結(jié)構(gòu)的交叉流水作業(yè)、現(xiàn)場(chǎng)人員機(jī)械的調(diào)配等，需結(jié)合結(jié)構(gòu)施工的情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，積極溝通，互相配合。

3 方案選型

混凝土內(nèi)支撐拆除時(shí)，常見(jiàn)的方法為：人工拆除法、爆破拆除法、機(jī)械拆除法等，考慮到周邊毗鄰地鐵近，施工進(jìn)度要求高，施工安全要求高、造價(jià)等因素，經(jīng)綜合考慮，最終選擇機(jī)械拆除法（繩鋸切割＋風(fēng)稿）進(jìn)行內(nèi)支撐及圍檁的拆除施工［2－3］。拆除下的內(nèi)撐梁采用叉車(chē)進(jìn)行倒運(yùn)，再利用吊車(chē)吊運(yùn)出基坑，最后集中清運(yùn)出場(chǎng)外［4］。

4 內(nèi)支撐拆除施工

4.1 內(nèi)支撐拆除施工條件

本工程混凝土內(nèi)支撐拆除前應(yīng)符合下列條件：

（1）每道撐拆除前，其標(biāo)高以下的主體結(jié)構(gòu)、后澆帶均需施工完畢，且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的100%，肥槽回填完成，且強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的75%。

（2）卸荷。沿縱向進(jìn)行切縫卸荷，并進(jìn)行觀察，待基坑變形穩(wěn)定。

（3）回填肥槽。卸荷完待基坑變形穩(wěn)定后，回填預(yù)拆段內(nèi)支撐對(duì)應(yīng)的肥槽，且肥槽的混凝土強(qiáng)度需達(dá)到設(shè)計(jì)要求的75%。

（4）倒撐。拆撐范圍內(nèi)的汽車(chē)坡道位置的倒撐施工完畢。

4.2 拆除順序

（1）內(nèi)支撐拆除整體按照“先倒撐，后拆除”的順序進(jìn)行［5］。

（2）縱向拆除順序?yàn)椋簝?nèi)支撐整體由下向上依次拆除，拆除順序?yàn)椋旱谌乐巍诙乐巍谝坏乐巍?/p>

（3）平面拆除順序：每道內(nèi)支撐，根據(jù)主體結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度及流水段劃分，分區(qū)域進(jìn)行拆除，大方向由南向北進(jìn)行施工。第三道內(nèi)支撐整體分為兩大段，南側(cè)Ⅰ段先拆除，北側(cè)Ⅱ段后拆除；第二道與第一道支撐整體分為四大段，拆除順序?yàn)棰穸巍蚨巍蠖巍舳?，具體分界與拆除順序如圖2所示。每個(gè)區(qū)域內(nèi)先拆輔撐，再拆除對(duì)撐［6－7］。

圖2 第二道和第一道內(nèi)支撐拆除順序

4.3 內(nèi)支撐拆除施工工藝

（1）施工流程

人員、設(shè)備進(jìn)場(chǎng)→技術(shù)、安全交底→分段切割→吊運(yùn)至堆料場(chǎng)→外運(yùn)。

（2）施工工藝

確定切割斷位置→安裝固定導(dǎo)向→固定繩鋸機(jī)械→安裝金剛石繩索→連接控制設(shè)備→切割作業(yè)→運(yùn)至吊點(diǎn)→吊至場(chǎng)外→集中清運(yùn)［8－9］。

4.4 施工要點(diǎn)

內(nèi)支撐拆除施工對(duì)象為豎向的3道鋼筋混凝土內(nèi)支撐、圍檁及棧橋，預(yù)應(yīng)力錨桿及腰梁不拆除，施工主要采用繩鋸切割工藝進(jìn)行拆除，在細(xì)部拆除無(wú)法滿(mǎn)足繩鋸作業(yè)的條件時(shí)，使用人工風(fēng)鎬拆除，完成對(duì)整個(gè)內(nèi)支撐及圍檁的拆除工作，拆除下的支撐梁使用叉車(chē)進(jìn)行倒運(yùn)，最后使用吊車(chē)或者塔吊吊運(yùn)出基坑。以下為施工過(guò)程中的細(xì)部方案。

（1）馬鐙搭設(shè)

常規(guī)部位樓板以上的支撐梁使用型鋼馬鐙進(jìn)行支撐，馬鐙采用槽鋼焊接而成，造型為穩(wěn)固的三角形，每塊混凝土切塊至少設(shè)置2個(gè)馬鐙進(jìn)行支撐，馬鐙與支撐梁之間保留0.1 m空隙，現(xiàn)場(chǎng)采用木方塞實(shí)。馬鐙縱寬1 m，橫寬0.8 m。立柱使用普通工字鋼14，橫梁采用普通槽鋼16，連系梁采用普通工字鋼14?，F(xiàn)場(chǎng)馬鐙如圖3所示。

圖3 馬鐙搭設(shè)實(shí)景

（2）圍檁分割

按叉車(chē)最大載重5 t考慮，圍檁每段的分割長(zhǎng)度應(yīng)不大于1.3 m。圍檁切割先在靠樁側(cè)按2 m間距鉆出穿繩孔后用繩鋸逐段切除。切除時(shí)應(yīng)先切斷圍檁內(nèi)側(cè)與樁連接的部位，之后再對(duì)圍檁兩端進(jìn)行切除。穿繩孔原則上應(yīng)盡量靠近護(hù)坡樁一側(cè)。圍檁切割應(yīng)以圍檁拐點(diǎn)為起點(diǎn)，每個(gè)拐點(diǎn)都應(yīng)設(shè)置穿繩孔進(jìn)行切割。

圍檁應(yīng)最后拆除，待本區(qū)所有繩鋸切割部位的支撐梁均拆除完畢后，再拆除圍檁。如圖4所示，圍檁從拐角開(kāi)始，向兩側(cè)逐步拆除。

圖4 圍檁拆除順序

（3）節(jié)點(diǎn)拆除

節(jié)點(diǎn)部位混凝土由于無(wú)法整體切割拆除，擬采用繩鋸切割結(jié)合風(fēng)鎬破碎的形式拆除混凝土。節(jié)點(diǎn)部位剩余混凝土較多的部位可先用繩鋸割除大塊混凝土，剩余距離格構(gòu)柱及牛腿較近的混凝土采取人工風(fēng)鎬破除，節(jié)點(diǎn)周?chē)?00 mm以外的混凝土均應(yīng)予以拆除。拆除節(jié)點(diǎn)部位混凝土?xí)r應(yīng)注意對(duì)格構(gòu)柱的保護(hù)，不得損傷格構(gòu)柱。以交叉較多的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)為例，后附節(jié)點(diǎn)拆除大樣圖如圖5所示［10］。

圖5 節(jié)點(diǎn)拆除大樣圖

（4）棧橋拆除

先在棧橋上鉆出穿繩孔后使用繩鋸切成小塊，逐步拆除。拆除順序由棧橋板的四周向中心拆除，切割下的混凝土塊直接使用吊車(chē)吊走裝車(chē)。棧橋拆除時(shí)，先將擬切割的混凝土塊兩側(cè)打出穿繩孔穿過(guò)鋼絲繩作為預(yù)吊點(diǎn)（依實(shí)際工況，也可剔鑿出部分主筋作為預(yù)吊點(diǎn)），使用吊車(chē)或塔吊掛起預(yù)吊點(diǎn)并收緊鋼絲繩，待混凝土塊完全分割后吊走裝車(chē)。每塊混凝土塊吊裝時(shí)應(yīng)兩端使用鋼絲繩綁穩(wěn)后進(jìn)行吊裝，保證起吊平穩(wěn)。棧橋拆除切割下的混凝土塊每塊重量不得大于5 t，棧橋板厚為0.5 m，擬將棧橋板按1.7 m ×2.3 m（標(biāo)號(hào)為 1）或 1.0 m ×3.0 m（標(biāo)號(hào)為2）尺寸進(jìn)行分割，如圖6和圖7所示，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況合理調(diào)整，但每塊的切割面積不得大于4 m2。切割時(shí)注意對(duì)節(jié)點(diǎn)的保護(hù)，節(jié)點(diǎn)周?chē)?.5 m范圍內(nèi)宜人工破除。

圖6 北側(cè)棧橋1拆除大樣圖

圖7 東側(cè)棧橋2拆除大樣圖

（5）汽車(chē)坡道部位拆撐

汽車(chē)坡道范圍內(nèi)由于無(wú)樓板，護(hù)坡樁懸臂較高，需先進(jìn)行換撐。該部位內(nèi)支撐下部空間高度不一，最高達(dá)6 m。所以該范圍內(nèi)支撐拆除時(shí)依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況考慮支撐梁下部搭設(shè)馬鐙或腳手架支撐或使用懸掛下放的方式來(lái)進(jìn)行拆除施工。使用懸掛下放方式的部位，采用吊車(chē)或者倒鏈預(yù)先對(duì)要拆除的部位進(jìn)行懸掛固定，待支撐梁切斷后，使用吊車(chē)或者倒鏈將分割下的支撐梁緩慢下放至下部樓板處，由叉車(chē)及時(shí)倒運(yùn)至開(kāi)闊地帶后吊出裝車(chē)。使用倒鏈懸掛時(shí)，倒鏈固定于上層支撐梁上，且為保證懸掛下放過(guò)程的平穩(wěn)及安全，每段切割下的支撐梁須使用兩個(gè)倒鏈對(duì)稱(chēng)懸掛，單個(gè)倒鏈額定起重重量應(yīng)大于切割下支撐梁的重量（5 t）［11］。

（6）洞口部位拆除

對(duì)于結(jié)構(gòu)樓板上的塔吊柱、電梯井以及后澆帶等孔洞部位，無(wú)法使用常規(guī)支撐和吊運(yùn)方法。擬在洞口部位設(shè)置工字鋼梁，鋼梁上部滿(mǎn)鋪木工板作為支撐馬鐙的平臺(tái)。后澆帶部位可將木工板替換為鋼板，以滿(mǎn)足車(chē)輛行駛需求。洞口及后澆帶部位支撐梁，切割前預(yù)先使用倒鏈將擬切割的部位懸掛于上層梁上并拉緊，以減少下部工字鋼梁承受的荷載，切割完成后及時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)吊裝。

（7）格構(gòu)柱及棧橋立柱的拆除

格構(gòu)柱及棧橋立柱在三道內(nèi)支撐梁及棧橋均已拆除完成后，最后進(jìn)行拆除。拆除順序由上至下按地下結(jié)構(gòu)逐層拆除。地下一層底板以上的格構(gòu)柱可沿地下一層底板平面切斷后直接吊運(yùn)出基坑。負(fù)一層以下無(wú)法直接吊運(yùn)，可在格構(gòu)柱上部保留0.5 m左右長(zhǎng)度作為吊點(diǎn)，使用導(dǎo)鏈將下部格構(gòu)柱切斷后緩慢下放至相應(yīng)樓層的底板上，然后將上部保留的0.5 m割斷，最后統(tǒng)一運(yùn)出基坑，如圖8所示。棧橋立柱使用相同的拆除方法完成拆除，將地下一層以上棧橋立柱沿負(fù)一層底板面切斷吊運(yùn)后，應(yīng)將樓板間的立柱混凝土剔鑿干凈后，方可進(jìn)行下一層立柱的拆除，避免樓板間混凝土掉落。

圖8 格構(gòu)柱拆除示意

（8）防護(hù)措施

①拆撐施工時(shí)應(yīng)注意對(duì)結(jié)構(gòu)鋼筋及樓板的保護(hù)，靜力切割注意避讓結(jié)構(gòu)鋼筋，切下的混凝土塊起吊時(shí)應(yīng)平穩(wěn)，不得碰撞結(jié)構(gòu)鋼筋。

②現(xiàn)場(chǎng)采用架子管結(jié)合竹膠板對(duì)結(jié)構(gòu)鋼筋進(jìn)行圍護(hù)。

③后澆帶可用木模板封閉嚴(yán)密，防止泥漿或混凝土塊濺入，機(jī)械行走部位，在其上鋪設(shè)鋼板保護(hù)。

④繩鋸切割產(chǎn)生的泥漿及時(shí)清理，墻、柱、樓板等部位使用彩條布覆蓋，避免泥漿污染，每天拆除施工結(jié)束時(shí)及時(shí)沖洗。

⑤施工時(shí)對(duì)格構(gòu)柱進(jìn)行保護(hù)，機(jī)械行走及作業(yè)嚴(yán)禁碰撞格構(gòu)柱［12］。

（9）監(jiān)測(cè)方案

內(nèi)支撐拆除施工中圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力釋放較大，可能會(huì)出現(xiàn)基坑邊坡和周邊建筑設(shè)施的變形，為確保邊坡安全穩(wěn)定和工程順利進(jìn)行，避免對(duì)周邊建筑設(shè)施造成傷害，因此要對(duì)基坑以及周邊道路、管線、建筑物等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

監(jiān)測(cè)包括：①支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移、豎向位移；②深層水平位移；③基坑周邊地面沉降監(jiān)測(cè)；④錨桿軸力；⑤地下水位；⑥內(nèi)支撐軸力監(jiān)測(cè)；⑦基坑周邊建筑物及管線監(jiān)測(cè)。

同時(shí)，由專(zhuān)業(yè)的第三方單位對(duì)基坑西側(cè)地鐵部位及主體結(jié)構(gòu)自身進(jìn)行監(jiān)測(cè)。內(nèi)支撐拆除期間，監(jiān)測(cè)頻率為1次/d。

5 結(jié)束語(yǔ)

中國(guó)農(nóng)業(yè)科技國(guó)際交流中心項(xiàng)目在混凝土內(nèi)支撐拆除過(guò)程中遵循“先倒撐，后拆撐”的原則，圍繞現(xiàn)場(chǎng)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，制定方案并開(kāi)展專(zhuān)家論證，逐個(gè)擊破難點(diǎn)，在保證施工安全的情況下，保障了施工進(jìn)度，且對(duì)基坑及周邊環(huán)境變形實(shí)現(xiàn)有效控制，可為今后類(lèi)似工程提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。