大型深基坑支撐拆除施工技術(shù)

中建八局第三建設(shè)有限公司上海公司 上海 200135

1 工程概況

背景工程為某市高層研發(fā)樓及綜合辦公樓，總建筑面積280 000 m2，地上為10～12層，裙房為2～3層，框剪結(jié)構(gòu)，地下設(shè)2層地下室，基坑面積約為70 600 m2，主樓區(qū)域基坑面積約為59 100 m2，中心區(qū)域下沉式廣場(chǎng)面積約為11 500 m2。基坑普遍開挖深度為9 m。本工程支撐體系為鉆孔灌注樁+2 道水平支撐，支撐最大截面為1 000 mm×800 mm， 如圖1所示。

圖1 圍護(hù)支撐體系

2 方案選定

拆除基坑內(nèi)混凝土支撐是一件復(fù)雜的施工作業(yè)，涉及到深基坑的安全及對(duì)周邊環(huán)境的影響等方面的問題。本工程支撐拆除初步考慮3 種方案，方案一為人工拆除，方案二為爆破拆除，方案三為機(jī)械拆除。

（a）方案一：人工風(fēng)鎬拆除、鎬頭機(jī)拆除技術(shù)投入少，但在搶工期間大體量支撐采用人工拆除無法實(shí)現(xiàn)工期節(jié)點(diǎn)目標(biāo)，且人工拆撐危險(xiǎn)性較大。

（b）方案二：考慮到爆破拆除時(shí)噪聲大、粉塵多，爆破防護(hù)措施費(fèi)用高，在爆破前還需要對(duì)附近交通實(shí)施管制等，爆破時(shí)對(duì)組織流水施工比較困難，爆破時(shí)全場(chǎng)人員撤離現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)非拆撐區(qū)域施工進(jìn)度影響較大。

（c）方案三：由于本工程處于郊外，基坑面積較大，支撐拆除和結(jié)構(gòu)施工可以同步進(jìn)行，對(duì)工期影響較小，同時(shí)拆除的過程中配合進(jìn)行支撐灑水，并對(duì)成堆的渣土進(jìn)行灑水減少粉塵污染。

綜上所述，本工程采用了機(jī)械拆除配合人工風(fēng)鎬拆除方法。

3 支撐拆除工藝[1-4]

3.1 施工流程

機(jī)械進(jìn)場(chǎng)、就位→吊裝鎬頭機(jī)到基坑→落實(shí)坑內(nèi)產(chǎn)品保護(hù)→支撐、圍檁鎬頭機(jī)破碎→人工回收廢鋼筋→挖機(jī)翻渣裝車→垃圾歸堆→垃圾提升→垃圾外運(yùn)

3.2 拆撐順序

根據(jù)后澆帶劃分的區(qū)域，按照底板、樓板澆筑先后順序（基坑南北側(cè)結(jié)構(gòu)先行施工，東、西側(cè)地下結(jié)構(gòu)施工略慢），在相應(yīng)關(guān)聯(lián)區(qū)域底板、樓板及換撐混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后拆除該區(qū)域支撐。支撐拆除施工順序如圖2所示。

3.3 拆撐條件

（a）第二道支撐拆除時(shí)，基礎(chǔ)底板及傳力帶應(yīng)全部施工完畢并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度；

（b）第一道支撐拆除前，地下2層結(jié)構(gòu)、傳力帶及樓板缺失部位換撐施工應(yīng)設(shè)置完畢，且梁板結(jié)構(gòu)及其換撐達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

圖2 支撐拆除順序

3.4 支撐拆除方案

3.4.1 第二道支撐拆除

結(jié)構(gòu)底板、傳力帶及內(nèi)圈圍護(hù)換撐混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度時(shí)，采用鎬頭機(jī)在地下室底板面進(jìn)行第二道支撐拆除。在拆除每一組角撐或?qū)吻?，將相鄰角撐或?qū)沃g的圍檁先行脫離（鋼筋可以保留，待最后割除），使角撐或?qū)纬蔀楠?dú)立的受力單元，這樣在支撐結(jié)構(gòu)拆除過程中，減少對(duì)相鄰圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響。

在基坑邊緣或棧橋上利用汽車吊將PC200鎬頭機(jī)吊入坑內(nèi)，PC200小型鎬頭機(jī)下鋪路基箱，在混凝土底板上直接對(duì)混凝土支撐進(jìn)行破碎。

支撐拆除時(shí)按照角撐處支撐梁由外向里逐排拆除的順序，中間支撐梁可以單個(gè)拆除也可以2 道支撐梁同時(shí)拆除。支撐梁的拆除應(yīng)每道梁的所有跨同時(shí)對(duì)撐拆除，每跨從中間往兩端拆除，詳見圖3。

圖3 第二道支撐梁拆除順序

3.4.2 第一道支撐拆除

在地下1層板、傳力板帶及換撐混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，進(jìn)行第一道支撐拆除。根據(jù)本支撐的布置情況，棧橋板較多，有利于機(jī)械拆除。2 條主支撐的水平間距不超過6 m的支撐，在支撐上鋪設(shè)鋼制路基箱操作平臺(tái)，在平臺(tái)上對(duì)支撐實(shí)施破碎；在行進(jìn)的線路上，鎬頭機(jī)可以利用鋼絲繩調(diào)整和鋪設(shè)路基箱，鎬頭機(jī)前行，鎬頭機(jī)把后側(cè)路基箱吊到前側(cè)前進(jìn)路線上鋪設(shè)好，鎬頭機(jī)繼續(xù)前進(jìn)，如此滾動(dòng)式前進(jìn)，完成鎬頭機(jī)在支撐上的移動(dòng)。到達(dá)指定位置后，對(duì)此位置上的前方支撐破碎，破除結(jié)束后，鎬頭機(jī)向后移動(dòng)，把前面的路基箱利用鎬頭機(jī)自身鋼絲繩吊到后側(cè)，鋪設(shè)好，作為繼續(xù)向后移動(dòng)的施工平臺(tái)，在平臺(tái)上對(duì)上一步機(jī)械站位處的支撐拆除。以此類推，完成對(duì)支撐的拆除。

對(duì)于主支撐水平間距大于6 m的支撐不具備鋪設(shè)路基箱的條件，采用小型HD50橡膠履帶式破碎機(jī)，破碎機(jī)下鋪路基箱，在地下1層樓板上（保留地下2層滿堂架）對(duì)支撐進(jìn)行破碎。鋼格構(gòu)柱周邊設(shè)置施工縫，采用模板進(jìn)行隔離（待格構(gòu)柱拆除后補(bǔ)澆高一等級(jí)膨脹混凝土），杜絕拆撐震動(dòng)引起樓板共振導(dǎo)致開裂。

對(duì)部分地下1層樓板缺失部位的支撐，本工程采用PC200鎬頭機(jī)（有效高度7 m）在大底板上直接破除。棧橋拆除待相鄰的支撐拆除后進(jìn)行，鎬頭機(jī)直接在棧橋上邊后退邊破除。

在整個(gè)支撐拆除過程中應(yīng)避免立柱受到機(jī)械擠壓、碰觸，立柱1 m范圍內(nèi)采用人工破除，減少振動(dòng)。

3.5 成品保護(hù)

支撐拆除時(shí)需要保證該區(qū)域后澆帶封閉完成、剪力墻插筋和高低差棱角處保護(hù)架搭設(shè)完成，電梯井、集水井等洞口封堵完成。在拆除過程中，挖機(jī)等中型機(jī)械不得直接碾壓墻柱鋼筋，小型鏟運(yùn)機(jī)等必須越過時(shí)，在墻柱鋼筋根部鋪設(shè)高不低于300 mm的渣土或木方。

在拆除過程中，同時(shí)對(duì)底板面層、墻柱樓梯插筋進(jìn)行保護(hù)。在底板面層鋪設(shè)竹笆片，支撐破處混凝土塊不大于Φ15 cm，盡量不對(duì)底板面層形成沖擊。部分墻柱樓梯插筋位于支撐位置，對(duì)個(gè)別部位鋼筋插筋采取鋼管配套模板防護(hù)隔離，防止拆除機(jī)械和混凝土塊將鋼筋壓彎，并嚴(yán)格控制拆除混凝土塊體積大小。

4 碎渣清理與吊運(yùn)

考慮施工期間垂直運(yùn)輸任務(wù)比較繁重，底板上柱插筋林立，故拆除一定區(qū)域后，采用小裝載機(jī)將建筑垃圾推至基坑或棧橋邊，部分裝載機(jī)不便施工地區(qū)采用小型機(jī)動(dòng)翻斗車把支撐拆除下來的混凝土分散運(yùn)輸?shù)蕉鄠€(gè)垃圾垂直運(yùn)輸點(diǎn)，垃圾運(yùn)輸點(diǎn)應(yīng)避開墻柱鋼筋及后澆帶。第二道支撐采用加長(zhǎng)臂反鏟挖機(jī)站在坑邊或棧橋上，把渣土挖出基坑，再由土方清運(yùn)車及時(shí)運(yùn)出場(chǎng)外。

5 安全文明施工

（a）鎬頭機(jī)在拆除施工時(shí)，設(shè)置安全警戒區(qū)，監(jiān)管人員對(duì)拆除過程進(jìn)行全方位監(jiān)控。每輛機(jī)械必須有專人進(jìn)行指揮，機(jī)械與機(jī)械之間有專人進(jìn)行協(xié)調(diào)，機(jī)械回轉(zhuǎn)范圍內(nèi)禁止一切人員靠近。

（b）基礎(chǔ)底板內(nèi)有多處集水井或電梯井，機(jī)械行走過程中應(yīng)有專人指揮，以避免發(fā)生機(jī)械傾覆事故。

（c）夜間施工時(shí)指揮人員應(yīng)穿戴夜間警示衣服，以避免行車機(jī)械傷人。

（d）拆除施工前，清除拆除區(qū)域內(nèi)所有的易燃物品，氣割施工時(shí)氣割所用的氧氣瓶、乙炔瓶，分車運(yùn)輸、分開放置，并配備足夠的水桶和滅火器。

（e）拆除時(shí)做好揚(yáng)塵控制，邊拆除邊灑水。

6 監(jiān)測(cè)措施

本工程支撐拆除期間，對(duì)基坑進(jìn)行監(jiān)測(cè)了以下內(nèi)容：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。

同時(shí)對(duì)周邊地下管線沉降、位移監(jiān)測(cè)和周圍建筑物沉降進(jìn)行加密監(jiān)測(cè)（2 次/d），出現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)通知監(jiān)理、設(shè)計(jì)、業(yè)主及施工單位，及時(shí)進(jìn)行處理。本工程支撐拆除全過程，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)皆在正常范圍內(nèi)，未達(dá)到預(yù)警值。

7 結(jié)語

本工程通過大量的前期策劃，通過合理安排從支撐拆除的施工順序，做好實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等一系列技術(shù)措施，從支撐拆除直至地下室完成，歷時(shí)僅僅58 d。實(shí)施效果表明：大面積基坑支撐采用人工機(jī)械組合拆除方法是可行的，該方法施工工期短，施工成本低，同時(shí)確保了拆除過程中地下室結(jié)構(gòu)的安全和成品保護(hù)。為以后類似基坑支撐梁拆除的施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。