深基坑內支撐反吊法拆除施工技術

徐鵬程

上海建工四建集團有限公司 上海 201103

復雜環境下的深基坑的施工技術逐漸成為近幾年中心城區發展過程中的熱點，如何減小施工過程中，特別是深基坑多道混凝土內支撐拆除過程中對基坑圍護本體及鄰近地鐵隧道所產生的不良影響，保障現代城市的正常運行，已然成為整個社會，特別是土木工程行業關注的焦點話題。

常規施工工藝中，混凝土支撐拆除采用在需要進行拆除的支撐下方搭設鋼管扣件支撐架或下墊型鋼馬凳作為臨時支撐，然后再進行支撐的切割拆除。但當需拆除支撐與地下室中樓板相對距離較高或者需拆除的支撐下方存在大面積結構洞口時，鋼管扣件支撐架或型鋼馬凳的設置將變得困難。如仍選用鋼管扣件支撐架，則存在施工成本高、費時低效、安全隱患多、場地清理時會影響地下室結構回筑進度等問題；如選用型鋼馬凳，也會面臨馬凳自重大不便搬運、工效低下等問題。因此，當需拆除支撐與地下室中樓板相對距離較高或者需拆除的支撐下方存在大面積結構洞口時，亟需一種更為可靠、安全且簡便的混凝土支撐拆除施工技術。

1 工程概況

某工程位于上海市虹口區，基地范圍東至公平路、南至東長治路、西至丹徒路、北至唐山路，項目南側鄰近軌道交通12號線區間段，基坑與隧道最近距離為18 m，如圖1所示。

圖1 基坑平面示意

為保護緊鄰地鐵的運營安全，本工程基坑分為“一大兩小”3個基坑，設計工況要求先開挖施工1區基坑，待其地下室出±0 m后再開挖2區基坑，待2區底板澆筑完成并達到強度后再開挖3區基坑。

1區基坑共設有4道鋼筋混凝土支撐，支撐呈十字正交形的網格布置，各道支撐的規格參數及與地下室結構的相互關系如圖2所示。

圖2 1區基坑內支撐與中樓板相互關系剖面

2 施工重點和難點

1）周邊環境復雜、地鐵保護要求高。本工程位于市中心，基坑周邊分布有重要的市政道路、地下管線及正在運營的軌道交通12號線。因此，如何加快支撐拆除與結構回筑節奏，控制基坑變形，保護運行中的軌道交通12號線區間隧道、周邊道路和地下管線安全，減少因拆撐施工對軌道交通及周邊環境的影響是本工程的重點。

2）需拆除支撐與中樓板相對距離大，施工效率低且風險性極高。支撐拆除常規采用在需拆除的支撐下方搭設鋼管扣件支撐架或下墊型鋼馬凳作為臨時支架[1]（圖3），但本工程1區地下2層中樓板至第2道支撐的相對距離達到4.75 m，選用鋼管扣件支撐架時存在施工成本高、費時低效、安全隱患多、場地難清理等問題；而選用型鋼馬凳也會面臨馬凳自重大不便搬運、工效低下等問題。此外，受目前建筑行業內所使用叉車最大叉運高度（4.5 m）的限制，無法將支撐從臨時支撐架或型鋼馬凳上叉高再下放至樓板面，因此第2道支撐無法采用傳統的在待拆除支撐下方設置臨時支撐架的方式進行切割拆除。

圖3 鋼管扣件支撐架及型鋼馬凳

3 反吊法拆除施工技術

3.1 施工總體部署

經圍護設計確認，在滿足地下室結構中樓板混凝土強度達到設計強度80%以上的條件下，方可進行上一道支撐的拆除作業。

為確保基坑安全并盡可能降低支撐拆除對周邊環境的影響，按照“分區拆除、流水施工”的原則，將拆撐作業面分為A、B、C這3個區域，根據圖4標注順序1—6按“之”字形流向進行拆除，通過分區分段將支撐拆除、場地清理、排架搭設、鋼筋綁扎等各道工序有序銜接并形成流水施工，加快地下室結構回筑節奏，從而進一步減小基坑變形及對周邊環境的不利影響。

圖4 拆撐分區及拆撐流向

結合本工程實際情況，第1道、第3道及第4道支撐采用傳統的下墊型鋼馬凳的方式進行拆除。為解決需拆除的第2道支撐與地下2層中樓板相對距離大而引發的一系列問題，在經過反復論證并征得圍護設計同意的前提下，確定了反吊法切割拆除方案，即通過在第1道支撐上下掛鋼絲繩吊住第2道支撐，然后將第2道支撐使用電動繩鋸進行分段切割拆除，最后利用叉車下放切割后的支撐于樓板面上，并利用停機于棧橋板上的汽車吊將其吊運至平板運輸車輛上清運出現場。

3.2 施工機械配置

根據本工程實際情況，支撐拆除擬配備的主要機械設備如表1所示。

表1 機械設備一覽

3.3 支撐切割分塊原則

考慮現場采用叉車的額定起重量，支撐混凝土切割分塊質量應控制在8 t以內，并且受20 t平板車裝載容積尺寸限制，分段切割后的混凝土支撐單體長度應控制在5 m以內，同時結合現場場地及吊車性能，最終確定的各道支撐切割分段長度如表2所示。

表2 切割分段長度

以第2道支撐為例，部分混凝土支撐分段長度如圖5所示，相鄰2根格構柱之間的一跨支撐一般分為3段進行切割，分段長度均控制在2 800 mm內。

圖5 第2道支撐切割分段

3.4 反吊法拆除工藝

支撐拆除準備工作階段，在第2道支撐上用鋼管扣件搭設臨邊圍護欄桿，支撐梁兩側設置鋼絲繩生命線，生命繩繞格構柱一圈后生根于格構柱上，用鋼絲繩夾夾緊，工人系好安全帶并扣于生命繩上，如圖6所示。用紅油漆在第2道支撐梁上按照切割分段要求標出切割分段。

圖6 生命繩拉設示意

在第2道支撐上按切割分段用風鎬剝出支撐主筋，剝出主筋距離分段線300～400 mm，供后續穿鋼絲繩反吊限位用，如圖7所示。操作過程中工人必須將安全帶系在生命繩上。

圖7 鑿除支撐露出角部鋼筋平面示意

使用φ22 mm鋼絲繩反吊第2道支撐梁，鋼絲繩必須從支撐鑿除后露出的角部主筋內部穿過。為減少鋼絲繩磨損，可在其與支撐角部接觸部位增設橡膠或木方等柔性襯墊作為保護措施。鋼絲繩接頭部位采用4個M22型號鋼絲繩夾按照規范要求連接夾緊，特別注意鋼絲繩夾在距最后一個繩夾500 mm左右，必須將鋼絲繩繩頭放出一段安全彎后再與主繩夾緊，目的是若繩夾有滑動現象，安全彎將會被拉直，便于隨時發現和及時加固。上述所有準備工作完成并通過驗收后，方可進行下一道切割工序。

按照圖8所示，對支撐按照1→2→3的順序進行繩鋸切割，中間一段按正八字切割，靠近格構柱的兩端豎向切割，便于后續叉車下放支撐。

圖8 鋼絲繩反吊立面示意

按分段完成繩鋸切割后，用叉車向上頂緊拖住切割后的支撐，如圖9所示。然后解除相應支撐的鋼絲繩夾，由工人站立于上一道支撐上回收鋼絲繩。

圖9 叉車頂緊后解除鋼絲繩夾

叉車托住支撐后先緩慢卸力下放，再將其駁運至臨時堆放點，然后通過汽車吊吊裝至平板車上，最后清運出現場。現場實施效果如圖10所示。

圖10 現場實施效果

4 支撐梁反吊安全性驗算

4.1 荷載選取

首道支撐梁尺寸為800 mm×800 mm，梁頂標高－0.85 m；第2道支撐梁尺寸為1 100 mm×1 000 mm，梁頂標高－6.15 m；格構柱中心間距10 m。第2道支撐梁切割時分為3段，每段長2.8 m。鋼絲繩吊點為每段外邊向內40 cm。

經計算，首道支撐梁承受的第2道支撐梁自重為119.6 kN（為保證安全，荷載分項系數取1.5），則首道支撐梁每個吊點承載60 kN，每根鋼絲繩承重30 kN。

4.2 有限元建模

采用Midas軟件對支撐梁反吊安全性進行驗算，首道支撐梁兩端保留z向自由度，建立的模型如圖11所示。

圖11 首道支撐梁反吊安全性驗算模型

4.3 首道支撐梁承載力驗算

經計算，首道支撐梁最大彎矩位于梁端部，最大值為462.6 kN·m，如圖12所示。

圖12 首道支撐梁彎矩分布

根據首道支撐梁設計配筋，在計算時僅考慮上下皮鋼筋（上下各6φ25 mm），混凝土強度等級設計值為C35。經計算，首道支撐梁極限抗彎承載力為1 543.1 kN·m，大于最大彎矩462.6 kN·m，故首道支撐梁安全性滿足要求。

4.4 鋼絲繩承載力驗算

現場采用φ21.5 mm的6×37鋼絲繩，（容許抗拉應力為1 700 MPa），查表得知其容許拉力為296 kN，則可知反吊安全系數K＝296/30＝9.86＞8，大于鋼絲繩用作捆綁吊索的安全限值，故鋼絲繩安全性滿足要求。

5 結語

本工程采用鋼絲繩反吊法對基坑內第2道鋼筋混凝土支撐進行切割拆除，解決了第2道支撐與地下室中樓板相對距離較高帶來的一系列問題，相對于支撐拆除傳統施工工藝具有以下優勢[2]：

1）有利于提高施工工效。通過將需拆除支撐利用鋼絲繩反吊于上一道支撐上，鋼絲繩反吊等準備工作可以在樓板養護期間提前介入，且相對于傳統的拆除方法節省臨時鋼管支撐架的搭拆時間，極大地提高了施工工效，整體上可以縮短地下室結構回筑工期，保障基坑圍護本體及周邊地鐵隧道正常運營的安全。

2）施工安全性易于控制。由于反吊法所用的主要材料為鋼絲繩，反吊節點標準統一，現場施工質量根據反吊節點進行驗收，清晰明確，施工安全可控性大大加強。

3）有利于降低施工成本。反吊法采用的鋼絲繩可重復使用，節能環保，與傳統支撐下墊型鋼馬凳工藝相比，節約了型鋼馬凳的制作加工費及現場搬運費；與傳統支撐下搭設臨時鋼管支撐架工藝相比，節約了鋼管扣件的租賃費及搭拆費。實踐證明，與傳統工藝相比，節約型鋼馬凳或鋼管支撐架100%，人工的消耗降低近40%左右。經測算，節約費用約10萬元，經濟效益顯著。