基于內(nèi)支撐暗拆的深基坑內(nèi)主體結(jié)構(gòu)快速施工技術(shù)

徐輝 金有余 何陵波 閆鵬 申有 黃相學(xué) 王立彬

(中建三局第一建設(shè)工程有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430040)

隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，國內(nèi)城市化建設(shè)步伐的加快，建設(shè)工程投資的加大，商品房預(yù)售制加速了整個建設(shè)資金周轉(zhuǎn)，提高了資金使用效率，降低了資金使用成本。房企能提前拿到預(yù)售證，減少資金沉淀的周期，降低了企業(yè)的經(jīng)營成本，對施工進(jìn)度提出了更高的要求。

國家對地下空間的拓展利用，地下空間開發(fā)規(guī)模越來越大，基坑不斷向“深大”方向發(fā)展，混凝土內(nèi)支撐支護(hù)成為此類深基坑最常見支護(hù)設(shè)計(jì)方式。

當(dāng)?shù)叵率覍訑?shù)多，基坑采用內(nèi)支撐形式時，按照設(shè)計(jì)工況，從底板施工開始，換撐完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除相應(yīng)內(nèi)支撐，逐層主體結(jié)構(gòu)換撐施工，逐層拆除內(nèi)支撐?；邮┕ぶ芷陂L，基坑暴露時間長，將會導(dǎo)致基坑開挖到一定深度，下層土釋放了壓力后會出現(xiàn)向上隆起的現(xiàn)象，降雨或排向坑內(nèi)的水會導(dǎo)致坑內(nèi)的土體被軟化，使圍護(hù)結(jié)構(gòu)的被動抗力降低，從而使圍護(hù)結(jié)構(gòu)向坑內(nèi)位移，引起基坑周邊的沉降和變形，危及周邊建筑物和構(gòu)筑物的安全。基坑內(nèi)主體結(jié)構(gòu)快速施工是保證基坑安全，加快工期進(jìn)度的關(guān)鍵。

南京江北新區(qū)綜合體G41-A5地塊，地下三層結(jié)構(gòu)，基坑支護(hù)采用排樁+三道內(nèi)支撐形式，塔樓區(qū)域地下結(jié)構(gòu)位于角撐和對撐范圍內(nèi)，為解決深基坑內(nèi)施工換撐周期長、支撐拆除施工進(jìn)度慢等痛點(diǎn)，在施工過程中逐步摸索，總結(jié)出一套基于內(nèi)支撐暗拆的深基坑內(nèi)主體結(jié)構(gòu)快速施工技術(shù)。支撐與結(jié)構(gòu)位置如圖1所示。

圖1 支撐與結(jié)構(gòu)位置圖

1 施工原理

通過提前深化，將內(nèi)支撐圖與地下室結(jié)構(gòu)圖疊圖，豎向通過調(diào)整支撐梁位置，采用支撐梁主動規(guī)避結(jié)構(gòu)柱和穿墻處理兩種方式，使豎向結(jié)構(gòu)墻柱施工時與支撐梁無碰撞。水平向調(diào)整支撐梁頂標(biāo)高，使支撐梁頂標(biāo)高在結(jié)構(gòu)梁底標(biāo)高以下，使水平結(jié)構(gòu)施工時與支撐梁無碰撞。地下室外墻內(nèi)無框架柱時，在地下室外墻內(nèi)設(shè)置扶壁暗柱，扶壁暗柱避開支撐梁，保證地下室結(jié)構(gòu)梁板在地下室外墻處的合理傳力。地下室外墻內(nèi)置結(jié)構(gòu)柱為塔樓框架柱，外墻從塔樓框架柱外側(cè)繞開柱，內(nèi)支撐拆除后外墻可整體一次性澆筑，豎向不留施工縫。地下室結(jié)構(gòu)施工完成后，支撐梁穿插在樓層內(nèi)，采用繩鋸、“怪臂”鎬頭機(jī)和改裝后的叉車，對樓層內(nèi)支撐梁進(jìn)行暗拆施工。

2 深化設(shè)計(jì)

2.1 支撐梁位置調(diào)整，豎向避讓結(jié)構(gòu)柱

內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)施工前，將內(nèi)支撐圖與地下室結(jié)構(gòu)圖疊圖，支撐梁與結(jié)構(gòu)柱“碰撞”，可采用三種方式，使結(jié)構(gòu)柱向上施工。

1)調(diào)整支撐梁結(jié)構(gòu)中次梁位置，避開結(jié)構(gòu)柱，支撐梁與結(jié)構(gòu)柱之間保證20cm支?？臻g。

2)支撐主梁位置無法調(diào)整的，支撐主梁從柱兩側(cè)分岔繞開柱，留出柱施工空間，如圖2所示。

圖2 支撐梁避讓結(jié)構(gòu)柱圖

3)支撐主梁與結(jié)構(gòu)柱局部“碰撞”，支撐主梁無法偏移的，支撐梁局部加強(qiáng)，柱與支撐碰撞區(qū)域，在結(jié)構(gòu)柱施工前鑿除，如圖3所示。

圖3 支撐梁避讓結(jié)構(gòu)柱圖

支撐梁穿墻體，墻體上預(yù)留洞口，預(yù)留洞口大小為支撐梁截面尺寸+預(yù)留鋼筋尺寸，如圖4所示。

圖4 支撐梁局部鑿除圖

2.2 支撐梁水平向標(biāo)高調(diào)整，避讓結(jié)構(gòu)梁板

根據(jù)結(jié)構(gòu)梁板標(biāo)高，水平向調(diào)整支撐梁頂標(biāo)高，使支撐梁頂標(biāo)高在結(jié)構(gòu)梁底標(biāo)高50以下，局部結(jié)構(gòu)梁尺寸較大的，調(diào)整為上翻梁、雙梁，如圖5所示。

圖5 支撐梁水平向避讓結(jié)構(gòu)梁

2.3 外墻繞框架柱優(yōu)化，純地下室外墻設(shè)置扶壁暗柱

支撐穿地下室外墻，預(yù)留洞口存在滲水隱患，當(dāng)?shù)叵率彝鈮?nèi)置結(jié)構(gòu)柱為塔樓框架柱時，地下室外墻整體后做，在外墻與框架柱邊留有垂直施工縫，存在滲水隱患，通過優(yōu)化外墻在柱邊節(jié)點(diǎn)為繞框架柱外包外墻，保證框架柱先施工，支撐拆除后，外包外墻從塔樓框架柱外側(cè)繞開柱，后期與其他部位外墻整體一次性澆筑，不留垂直施工縫，繞框架柱外包外墻節(jié)點(diǎn)做法如圖6所示。

圖6 繞框架柱外包外墻節(jié)點(diǎn)做法

當(dāng)?shù)叵率彝鈮o內(nèi)置框架柱，在地下室外墻與水平結(jié)構(gòu)梁相交點(diǎn)設(shè)置臨時支撐暗柱，支撐暗柱避開支撐梁，先施工地下室框架柱、臨時支撐暗柱和水平結(jié)構(gòu)梁板，后期拆除支撐后再整體澆筑地下室外墻，并將支撐暗柱包裹進(jìn)外墻里。既保證水平結(jié)構(gòu)梁板傳力，又減少了地下室外墻施工縫數(shù)量。外墻內(nèi)設(shè)臨時支撐暗柱節(jié)點(diǎn)做法如圖7所示

圖7 外墻內(nèi)設(shè)臨時支撐暗柱節(jié)點(diǎn)做法

3 土方開挖、支撐施工

根據(jù)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁┑淖鴺?biāo)計(jì)算出每道鋼筋混凝土支撐中線與冠梁交點(diǎn)處坐標(biāo)，計(jì)算成果經(jīng)技術(shù)負(fù)責(zé)人復(fù)核無誤后進(jìn)行測放，并報監(jiān)理進(jìn)行復(fù)核。

待基坑內(nèi)土體開挖至砼支撐底部澆筑墊層后，立即將中心線引入坑內(nèi)，用墨汁彈出每道支撐梁的位置線，和塔樓地下結(jié)構(gòu)柱輪廓線，待監(jiān)理單位復(fù)核后，方可綁扎支撐梁鋼筋，確保支撐梁避開結(jié)構(gòu)柱。

在鋼筋混凝土支撐混凝土澆注前，將其頂面標(biāo)高放樣于模板面上，確保鋼筋混凝土支撐頂面標(biāo)高無誤，水平向支撐梁標(biāo)高錯開塔樓地下結(jié)構(gòu)梁板。支撐梁和結(jié)構(gòu)柱碰撞復(fù)核如圖8所示。

圖8 支撐梁和結(jié)構(gòu)柱碰撞復(fù)核

4 坑內(nèi)主體結(jié)構(gòu)施工

塔樓區(qū)域地下室結(jié)構(gòu)施工時，外墻繞框架柱節(jié)點(diǎn)同外墻留設(shè)高出底板500的墻體水平施工縫，水平施工縫止水鋼板放置在外墻中間，隨外墻繞框架柱，止水鋼板彎折處應(yīng)預(yù)彎折，止水鋼板確定水平標(biāo)高后，應(yīng)根據(jù)建筑物的標(biāo)高控制點(diǎn)在鋼板止水帶上口拉通線，以保持其上口平直。外墻繞框架柱墻體止水鋼板如圖9所示。

圖9 外墻繞框架柱墻體止水鋼板

柱鋼筋綁扎完成后，柱腳不平處首先在柱腳處采用砂漿找平，然后將模板抬至柱鋼筋一側(cè)豎起，并對準(zhǔn)定位軸線，將模板就位。利用水平尺或線錘校正柱模垂直度，并用柱箍將柱模固定。結(jié)構(gòu)柱與內(nèi)支撐梁水平間距大于250時，可不考慮結(jié)構(gòu)柱靠近內(nèi)支撐邊支模方式，當(dāng)結(jié)構(gòu)柱與內(nèi)支撐梁邊水平間距不足250時，內(nèi)支撐梁邊的支模僅考慮木方和模板的支設(shè)空間，內(nèi)支撐梁高度為700，結(jié)構(gòu)柱尺寸為1000×1400時，內(nèi)支撐梁邊柱模板支模，梁邊上下柱箍按750間距考慮，柱箍內(nèi)增加9道對拉螺栓，并加設(shè)鋼管斜撐。局部無結(jié)構(gòu)柱支模空間的支撐梁，需采用人工鑿除內(nèi)支撐梁鋼筋保護(hù)層厚度，保證柱支模空間，對于前期優(yōu)化中，內(nèi)支撐梁局部加強(qiáng)，柱與支撐梁“碰撞”部位，采用水鉆進(jìn)行開孔，柱與棧橋板“碰撞”區(qū)域，采用繩鋸進(jìn)行開孔。

梁側(cè)、梁底模板采用成品規(guī)格板。側(cè)模次楞木方(40*90mm)沿梁縱向布置，中到中間距200mm。梁底次楞用40*90mm木枋，中到中間距不大于150mm均勻布置。對截面小于等于300*800mm的梁，梁底立桿沿跨度方向間距900mm，大于400*900mm的梁，梁底增加兩道承重立桿，頂托支撐，梁底立桿沿跨度方向間距900mm。結(jié)構(gòu)梁底距離內(nèi)支撐梁頂不足450的，采用木方、枕木進(jìn)行支撐，距離大于450，采用頂托和短鋼管支撐。設(shè)計(jì)內(nèi)支撐梁僅考慮5kPa臨時荷載，支撐在內(nèi)支撐梁上結(jié)構(gòu)梁允許高度為：

(1)、由可變荷載效應(yīng)控制的組合：

S=1.2×[0.3+(24+1.1) ×h]+1.4×0.3≤5kN/m2

(2)、由永久荷載效應(yīng)控制的組合：

S=1.35×[0.3+(24+1.1)×h]+1.4×0.7×0.3≤5kN/m2

解得：h≤120mm

支撐在內(nèi)支撐梁上的結(jié)構(gòu)梁高度大于120，支撐梁下需進(jìn)行回頂。

板模支設(shè)采用整體平鋪形式，鋪模板時可從四周鋪起，在中間收口。樓板模板壓在梁側(cè)模時，角位模板應(yīng)通線釘固。背楞采用40*90mm木枋，中到中間距250mm；主龍骨采用Φ48*3.0的雙鋼管，鋼管懸挑端長度不大于300mm。板模支撐體系采用扣件式腳手架，立桿按照900×900間距進(jìn)行設(shè)置。位于內(nèi)支撐梁上方結(jié)構(gòu)板采用短鋼管和頂托支撐在支撐梁上，支撐梁計(jì)算時僅考慮5kPa臨時荷載，支撐在支撐梁上的板混凝土允許厚度為120mm；板厚超過120的結(jié)構(gòu)板，支撐在內(nèi)支撐梁上，支撐梁下采用鋼管木方進(jìn)行回頂。

5 支撐梁暗拆

主樓區(qū)域內(nèi)支撐為暗拆，支撐穿插在結(jié)構(gòu)樓層內(nèi)，對已完結(jié)構(gòu)保護(hù)要求高，對于地下室樓層凈高不足2.8m，無法滿足機(jī)械拆除要求，采用靜力切割拆除方式為主，對于樓層凈高大于2.8的，位于外側(cè)的內(nèi)支撐梁可采用“怪臂”鎬頭機(jī)進(jìn)行拆除，立柱樁、結(jié)構(gòu)柱、核心筒區(qū)域采用人工鑿除。支撐暗拆施工前，進(jìn)出口應(yīng)懸掛警示燈，并在下方設(shè)警戒線，充分做好樓層內(nèi)照明和通風(fēng)工作?？傮w按“角撐先拆、對撐后拆”原則進(jìn)行，來保證拆撐過程中應(yīng)力釋放的均勻性。首先將支撐結(jié)構(gòu)與圍檁部位截?cái)?，釋放因基坑支護(hù)變形引起的應(yīng)力，使支護(hù)結(jié)構(gòu)拆除時處于穩(wěn)定狀態(tài)，避免在拆撐過程中因應(yīng)力使支撐結(jié)構(gòu)變形過大而對地下室結(jié)構(gòu)造成破壞。再拆支撐桿，最后拆圍檁。

支撐切割拆除后采用叉車托住后氣割吊筋，然后叉車短駁至起吊點(diǎn)起吊外運(yùn)。因此要選擇有效的叉車，使其舉重能力及舉高能達(dá)到要求。叉車行程通道應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場吊車就位情況而定，盡量避開已完結(jié)構(gòu)柱墻，在確保施工安全的情況下，充分做好施工動態(tài)控制管理。合理規(guī)劃叉車行駛路線；根據(jù)吊車起吊半徑和叉車卸載重量要求，劃分支撐梁切割大小。支撐梁逐塊切割后鋼筋割斷落在叉車上，然后叉車將切割下的支撐梁運(yùn)至起吊點(diǎn)，采用單機(jī)雙點(diǎn)抬吊的方法將砼塊體吊放到平板車上運(yùn)到破碎場。拆除的砼塊體的重量按吊車回轉(zhuǎn)半徑要求控制，吊裝前計(jì)算重心位置確定起吊點(diǎn)。切割后的鋼筋混凝土塊不能超過支撐梁排架允許承載力，以確保砼塊體在吊離前的安全，鋼筋砼塊體的大小應(yīng)考慮吊車的選型及吊車起重穩(wěn)定力矩，并且需滿足裝車要求，使其保證運(yùn)輸過程的安全。鋼筋砼塊體在滿足安全的前提下，盡可能最大化，切割總量最小化，以達(dá)到最大經(jīng)濟(jì)效益和最快施工速度。支撐梁切割前應(yīng)正確放樣，使切割后的砼塊體與理論計(jì)算值大致相符，不致吊運(yùn)時超載，造成安全隱患。支撐梁暗拆叉車轉(zhuǎn)運(yùn)如圖10所示。

圖10 支撐梁暗拆叉車轉(zhuǎn)運(yùn)

6 地下室外墻等局部墻體后澆

根據(jù)所彈墻身及門洞口位置線，將墻身處預(yù)留鋼筋調(diào)整到位，地下室外墻豎向鋼筋與梁下預(yù)留鋼筋采用搭接焊，與返墻預(yù)留鋼筋采用電渣壓力焊，墻體水平鋼筋綁扎前在墻連接處角筋上劃水平筋間距線，墻體水平筋距板面50mm起步，水平筋按線綁扎，在轉(zhuǎn)角處，必須綁扎到位、牢固。綁扎完必須拉線調(diào)整，水平筋接頭要錯開，錯開距離不小于500mm，在墻體靠近端部1/3搭接。

后澆墻體面板采用15mm酚醛雙面覆模板。豎向次楞采用40×90矩形木楞，中到中間距250mm；水平主楞采用Φ48×3.0鋼管，穿墻止水拉桿采用Φ14三段式止水螺桿，對拉螺栓間距500mm×500mm加固，最下面三道止水對拉螺栓兩側(cè)加雙螺母。

地下室后澆外墻梁底水平施工縫防水采用設(shè)置止水鋼板與化學(xué)注漿雙層防水措施，施工縫表面設(shè)置(50mm×50mm)遇水膨脹止水條和彈性密封膏。止水鋼板采用3厚300寬止水鋼板，化學(xué)注漿采用高滲透性環(huán)氧樹脂，注漿管(6mm×20mmHYD型)采用專用固定件固定在施工縫表面，并間隔5～6m兩端各引出一根注漿導(dǎo)管。注漿寬度為墻寬，注漿高度10cm，每米注漿量不少于0.035m3,注漿材料不再流入并且壓力計(jì)顯示沒有或者幾乎很少壓力損失，應(yīng)維持該壓力至少2min。后澆地下室外墻梁底水平施工縫處理如圖11所示。

圖11 后澆地下室外墻梁底水平施工縫處理

墻體后期澆筑時，沿墻體通長方向設(shè)置350×350斜口，拆模后將斜口鑿除，為保證混凝土結(jié)構(gòu)密實(shí)，減少滲漏風(fēng)險，采用級配良好的自密實(shí)混凝土進(jìn)行澆筑，混凝土內(nèi)摻高性能混凝土抗裂劑，池壁澆筑前底部應(yīng)先填以5～10cm厚與混凝土配合比相同的減石子砂漿，澆筑順序應(yīng)從墻體的中間向兩側(cè)分向澆筑。每次澆筑的高度不得1m。第一層澆筑高度控制在1m以下，待下部混凝土達(dá)到一定得強(qiáng)度后逐步向上高度，適當(dāng)?shù)奶岣邼仓母叨?；澆筑混凝土采用串筒，下料點(diǎn)應(yīng)分散布置。墻體應(yīng)連續(xù)進(jìn)行澆筑，間隔時間不能超過混凝土初凝。澆筑時隨時清理落地灰。澆筑混凝土?xí)r，各有關(guān)工種應(yīng)相互協(xié)調(diào)、配合。

7 結(jié)語

在支撐暗拆的情況下，對深基坑內(nèi)主體結(jié)構(gòu)快速施工的研究，可使處于內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)下的塔樓主體結(jié)構(gòu)在不拆內(nèi)支撐的情況下連續(xù)不間歇的向上施工，加快塔樓區(qū)域地下室結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度，塔樓結(jié)構(gòu)先施工，保證了塔樓工期節(jié)點(diǎn)目標(biāo)，地庫區(qū)域地下室與塔樓地上主體結(jié)構(gòu)同步施工，最大程度節(jié)約了項(xiàng)目總工期，減少基坑暴露時間，減少安全隱患。