復(fù)雜環(huán)境下深基坑內(nèi)舊地下室的拆除設(shè)計(jì)與施工

聶文高

上海建工五建集團(tuán)有限公司 上海 200063

由于特殊原因，上海市核心地段存在施工中途停建的工程項(xiàng)目，而應(yīng)城市總體規(guī)劃要求，爛尾停建項(xiàng)目需重新復(fù)建開發(fā)。以龍華街道N11-08、N15-01、N15-05地塊項(xiàng)目為例，深入探討在周邊復(fù)雜環(huán)境條件下，深基坑內(nèi)舊地下室拆除設(shè)計(jì)與施工的要點(diǎn)，以及選擇合適的圍護(hù)加固設(shè)計(jì)形式與施工方法，控制深基坑變形[1-8]。

1 工程概況

1.1 工程建設(shè)及拆改概況

龍華街道N11-08、N15-01、N15-05地塊項(xiàng)目是集商業(yè)、辦公于一體的大型建筑群，用地面積約4.91萬(wàn) m2，總建筑面積約22.3萬(wàn) m2，其中地上建筑面積約9.96萬(wàn) m2，地下建筑面積約12.34萬(wàn) m2。本項(xiàng)目地下共3層，地上包括北區(qū)5幢高層塔樓（T1—T5，帶1層商業(yè)裙房）及1幢2層商業(yè)（C7），南區(qū)6幢2～3層商業(yè)。工程采用大直徑鉆孔灌注樁＋筏板基礎(chǔ)；樁基采用直徑700～800 mm的鉆孔灌注樁和直徑350 mm的鋼管樁；地下結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，“兩墻合一”地下連續(xù)墻外墻，考慮設(shè)置施工后澆帶措施；主樓地上結(jié)構(gòu)：北區(qū)T1—T2、C7號(hào)樓擬采用鋼結(jié)構(gòu)體系，壓型鋼板組合樓蓋；南區(qū)商業(yè)C1—C6擬采用框架結(jié)構(gòu)體系，鋼筋混凝土樓蓋，局部采用PC預(yù)制構(gòu)件，PC率為20%。

本工程于2011年正式開始施工，后因開發(fā)商原因施工中途停建，2020年重建開發(fā)，深基坑場(chǎng)地現(xiàn)狀（圖1）主要為：1a#、1b#、2#基坑結(jié)構(gòu)已完成至±0 m；3#基坑完成地下連續(xù)墻、樁基、加固施工，待開挖。4a#、4b#、6#、11a#、11b#基坑結(jié)構(gòu)已完成至±0 m；5#、7#、10#基坑地下連續(xù)墻和樁基完成，待地基加固及開挖；9#基坑已完成至B1層結(jié)構(gòu)樓板。重建施工前對(duì)原有部分地下室進(jìn)行拆除：6#基坑P軸以北自地下室頂板至基礎(chǔ)頂梁、板、柱、內(nèi)部剪力墻、樓梯、坡道全部拆除；9#基坑自B1層底板至基礎(chǔ)頂梁、板、柱、內(nèi)部剪力墻、樓梯、坡道全部拆除。然后按現(xiàn)有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工圖新建地下室梁、板、柱 、內(nèi)部剪力墻、樓梯、坡道。

圖1 重建開發(fā)時(shí)場(chǎng)地現(xiàn)狀

1.2 周邊環(huán)境概況

場(chǎng)地北側(cè)為盛大花園小學(xué)和盛大花園小區(qū)，基坑邊與小學(xué)最近距離為11.9 m。場(chǎng)地東側(cè)為龍華港河道，基坑邊與龍華港最近距離為5 m（圖2）。

圖2 場(chǎng)地周邊環(huán)境

場(chǎng)地西側(cè)為龍華路，雙向6車道；沿紅線自北向南共4個(gè)軌道交通（簡(jiǎn)稱軌交）出入口，分別為3號(hào)口、4號(hào)口、5號(hào)口和2號(hào)口；龍華路西側(cè)為上海龍華古寺（在國(guó)家文物保護(hù)范圍線內(nèi)）。場(chǎng)地中部為后馬路，后馬路（已完工狀態(tài)）橫穿本項(xiàng)目，將項(xiàng)目分為南北2個(gè)地塊，后馬路下方為本項(xiàng)目已建成地下室結(jié)構(gòu)。軌交11號(hào)線穿越本項(xiàng)目地塊南側(cè)，軌交12號(hào)線緊鄰本項(xiàng)目地塊西側(cè)，且兩站體均與本項(xiàng)目地下室連通。

2 工程特點(diǎn)與難點(diǎn)

1）基地紅線內(nèi)存在已運(yùn)營(yíng)的軌交11號(hào)線及軌交12號(hào)線龍華路站及相關(guān)附屬結(jié)構(gòu)和換乘通道。待拆除的舊地下室邊與軌交12號(hào)線最近距離64.7 m，與軌交11號(hào)線最近距離85.2 m，與盛大花園小區(qū)住宅樓最近距離43 m，與盛大花園小學(xué)最近距離36.4 m，與國(guó)家歷史保護(hù)建筑龍華塔最近距離152.8 m。周邊環(huán)境復(fù)雜，拆除施工難度高，深基坑內(nèi)地下室的拆除需嚴(yán)格控制基坑變形，落實(shí)文明施工措施。

2）6#、9#基坑區(qū)域內(nèi)待拆除地下室原有圍護(hù)支撐體系，因露天暴露時(shí)間太長(zhǎng)，混凝土強(qiáng)度有所折減，鋼筋存在一定程度的銹蝕，原有地下連續(xù)墻及9#基坑所保留的第1道支撐棧橋滿足不了變形控制要求，需先進(jìn)行圍護(hù)加固設(shè)計(jì)。此外，舊地下室拆除范圍大，拆除后混凝土體量大，需結(jié)合場(chǎng)地狹小、交通不便、工期緊等特點(diǎn)，科學(xué)考慮拆除施工總體流程及相關(guān)材料運(yùn)輸。

3 圍護(hù)加固設(shè)計(jì)要點(diǎn)

6#、9#基坑鄰近龍華港一側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)為深32 m、厚1 000 mm的地下連續(xù)墻；其中6#基坑已回筑至地面，9#基坑已回筑至地下1層，第1道混凝土支撐未拆除。6#基坑與4#基坑中隔墻為深31 m、厚800 mm的地下連續(xù)墻，已拆除；6#、9#基坑與5#、7#、10#基坑之間的中隔墻為深30 m、厚800 mm的地下連續(xù)墻。圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻接頭為鎖扣管接頭，地下連續(xù)墻標(biāo)準(zhǔn)幅寬度為6 m。已建底板厚度均為1 m，基礎(chǔ)形式為樁筏基礎(chǔ)。地下1層板、地下2層板為梁板結(jié)構(gòu)體系，板厚120 mm，地面層（B0板）為梁板結(jié)構(gòu)體系，板厚180/250 mm。6#、9#基坑?xùn)|側(cè)鄰近龍華港一側(cè)為預(yù)留管溝，底板板面絕對(duì)高程為－0.6 m，板厚1.0 m。地下2層層間高為3.75～3.85 m，地下1層層高為4.040～4.905 m。外側(cè)墻的內(nèi)襯墻厚度為400 mm，與地下連續(xù)墻組成疊合結(jié)構(gòu)。9#基坑?xùn)|側(cè)局部區(qū)域未設(shè)置內(nèi)襯墻，需新做內(nèi)襯墻。

在本項(xiàng)目早期施工階段，因地下結(jié)構(gòu)回筑需要，部分支撐已拆除，基坑圍護(hù)應(yīng)力已釋放，若拆除施工采用邊拆除舊地下室邊還原設(shè)計(jì)支撐方式，新還原支撐受力工況與原新建設(shè)計(jì)工況不符，原圍護(hù)支撐需大面積加固補(bǔ)強(qiáng)方能達(dá)到基坑變形設(shè)計(jì)要求，總體不具有經(jīng)濟(jì)性。綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益及變形控制效果，采用以下方式進(jìn)行加固設(shè)計(jì)處理：在舊地下室正式拆除施工作業(yè)前，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)（地下連續(xù)墻）邊施工短肢剪力墻，提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度。拆除前需對(duì)9#基坑第1道支撐下格構(gòu)柱進(jìn)行斜向剪刀撐加固，拆除過程中，9#基坑第1道混凝土支撐和支撐下格構(gòu)柱必須保留，直至地下2層改造結(jié)構(gòu)澆筑完成，并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可有序拆除。

6#、9#基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)加固區(qū)域共分為8個(gè)區(qū)域，短肢剪力墻水平間距約6 m，對(duì)應(yīng)短肢剪力墻有8種做法：斷面1，地面至底板深度為15.045 m，剪力墻厚400 mm，上至溝槽底板底；斷面2，地面至底板深度為14.345 m，剪力墻厚400 mm，上至溝槽底板底；斷面3，地面至底板深度為14.345 m，剪力墻厚400 mm，墻高7.0 m；斷面4，地面至底板深度為14.345 m，剪力墻厚400 mm，墻高7.0 m；斷面5，地面至底板深度為14.345 m，剪力墻厚400 mm，墻高7.0 m；斷面6，地面至底板深度為14.845 m，剪力墻厚400 mm，墻高7.5 m；斷面7，地面至底板深度為15.045 m，剪力墻厚400 mm，墻高9.7 m；斷面8，地面至底板深度為14.345 m，剪力墻厚400 mm，墻高9.0 m。

經(jīng)建模計(jì)算，地下連續(xù)墻墻頂側(cè)向位移最大值為13.1 mm，滿足一級(jí)環(huán)境保護(hù)等級(jí)的要求。

4 舊地下室拆除關(guān)鍵施工技術(shù)

4.1 施工總體流程

拆除施工前需完成的工作包括：基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)（短肢剪力墻）加固、支撐棧橋加固、降水井和集水井施工及土體加固、樁基施工（圖3）。

圖3 舊地下室拆除施工總體流程

4.2 分區(qū)分塊拆除與地下結(jié)構(gòu)回筑相結(jié)合

6#基坑（C區(qū)）分為4個(gè)區(qū)，9#基坑分為A、B區(qū)，A區(qū)和B區(qū)拆改分為6個(gè)區(qū)（圖7），分區(qū)分塊拆除流程如下：

圖7 6#、9#基坑舊地下室分區(qū)示意

第1階段：6#、9#基坑短肢剪力墻、9#基坑格構(gòu)柱支撐棧橋加固施工。

第2階段：6#基坑地下1層板、梁、柱拆除施工；9#基坑A區(qū)地下2層和地下3層逐層分塊拆除。

第3階段：9#基坑A區(qū)地下3層結(jié)構(gòu)回筑，與此同時(shí)，分塊拆除9#基坑B區(qū)、6#基坑C區(qū)地下2層。

第4階段：B區(qū)、C區(qū)地下3層結(jié)構(gòu)分塊全部拆除，9#基坑A區(qū)地下2層結(jié)構(gòu)回筑完成。

第5階段：B區(qū)、C區(qū)地下3層結(jié)構(gòu)、地下2層結(jié)構(gòu)逐層回筑。

第6階段：拆除9#基坑首道支撐，回筑A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)地下1層結(jié)構(gòu)。

第7階段：拆除加固短肢剪力墻。

通過分區(qū)分塊拆除與地下結(jié)構(gòu)回筑相結(jié)合，6#、9#基坑長(zhǎng)邊方向在拆除施工階段的任意時(shí)間點(diǎn)，除短肢剪力墻加固以外，部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)或由舊地下室中樓板傳力帶支撐，或由回筑的地下結(jié)構(gòu)中樓板傳力帶支撐，避免了舊地下室全區(qū)域同時(shí)拆除時(shí)基坑變形過大的問題，有利于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形控制。

4.3 拆除施工工藝

舊地下室拆除采用靜力切割拆除的施工方法，對(duì)原結(jié)構(gòu)無(wú)損傷、定位準(zhǔn)確、揚(yáng)塵少、噪聲低、速度快、效率高；拆除施工順序?yàn)椋呵謇斫Y(jié)構(gòu)面→放出拆除位置線及鉆孔→吊機(jī)抬吊→切割拆除→混凝土吊裝及轉(zhuǎn)運(yùn)→吊裝至地面→裝運(yùn)→堆放場(chǎng)地破碎→清理并外運(yùn)垃圾。切割放線作業(yè)前應(yīng)驗(yàn)算被切割構(gòu)件的質(zhì)量，原則上分塊切割構(gòu)件最大質(zhì)量不超過3 t，起吊樓板、梁柱采用鋼絲索將梁板兜底捆綁的方式，并用膠皮包好以防滑動(dòng)。考慮到拆除施工工作量大，吊裝機(jī)械是1臺(tái)80 t汽車吊和3臺(tái)25 t 汽車吊，另外增加1臺(tái)TC7035B（臂長(zhǎng)65 m）及1臺(tái)TC7035B（臂長(zhǎng)60 m）塔吊配合吊裝。由于待拆除的舊地下室不具備安裝組合格構(gòu)柱式塔吊基礎(chǔ)的條件，經(jīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)核，于地下室底板上側(cè)施工塔吊基礎(chǔ)，安裝塔吊，以滿足拆除吊裝的需求。在地下結(jié)構(gòu)拆除過程中，考慮到因受支撐、棧橋影響，塔吊及汽車吊覆蓋不到的區(qū)域，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)使用叉車轉(zhuǎn)移廢料。

5 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目地下室拆除面積大，周邊環(huán)境復(fù)雜且保護(hù)要求高，設(shè)計(jì)上通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)增設(shè)短肢剪力墻及格構(gòu)柱間增設(shè)剪刀撐等加固手段，施工上通過采用分區(qū)分塊拆除與地下結(jié)構(gòu)回筑相結(jié)合的方式，達(dá)到減小基坑變形的效果。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果，圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊房屋管線變形累計(jì)值均較小，達(dá)到預(yù)期效果。

復(fù)雜環(huán)境下深基坑內(nèi)舊地下室拆除工程是一個(gè)系統(tǒng)工程，需同時(shí)通過設(shè)計(jì)手段和施工策劃等盡可能地減小基坑變形，減少對(duì)周邊環(huán)境的影響，確保基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全。