關(guān)于超大規(guī)模深基坑內(nèi)支撐分階段拆除工藝的探討

王寧龍，胡長(zhǎng)姣

（1.中國(guó)建筑第二工程局有限公司，鄭州 450000；2. 中赟國(guó)際工程有限公司，鄭州 450000）

1 引言

超大規(guī)模深基坑面臨著復(fù)雜的周邊環(huán)境、較差土質(zhì)的威脅，體系復(fù)雜的內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)對(duì)施工、拆除均帶來(lái)了較大的挑戰(zhàn)，基坑及周邊環(huán)境的穩(wěn)定性與安全性也會(huì)直接受到內(nèi)支撐拆除的影響。為保證超大規(guī)模深基坑內(nèi)支撐分階段拆除安全并順利完成，本文對(duì)其拆除工藝進(jìn)行探討。

2 工程概況

以龍湖金融中心外環(huán)項(xiàng)目為研究對(duì)象，該工程包括5 棟寫(xiě)字樓以及與其相連的外環(huán)路地下空間和街坊路地下空間，該項(xiàng)目單棟寫(xiě)字樓的占地面積約為10 820 m2，由于施工同時(shí)進(jìn)行，因此，共用一個(gè)基坑。基坑周長(zhǎng)、面積分別為1 360 m、67 200 m2，均以支護(hù)樁內(nèi)邊線為界。坑底絕對(duì)標(biāo)高、周邊地面標(biāo)高、基坑深度分別為72 m、85 m、13 m。場(chǎng)地北側(cè)為北龍湖，基坑支護(hù)樁外邊線與北龍湖的距離為40 m，基坑支護(hù)樁外邊線與南邊內(nèi)環(huán)寫(xiě)字樓地下室邊線間的最短距離為50 m。

3 難點(diǎn)分析

3.1 基坑深度較大

案例工程的基坑開(kāi)挖深度為13 m，局部基坑深度在20 m以上，設(shè)置有內(nèi)支撐1 道，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，能夠保證開(kāi)挖基坑及地下室建設(shè)過(guò)程中的穩(wěn)定與安全。

案例工程只有1 道內(nèi)支撐，且內(nèi)支撐面積過(guò)大，因此，需要開(kāi)展分階段切割。受到可利用結(jié)構(gòu)樓板承載力有限的影響，案例工程采用LG100 型號(hào)叉車(chē)進(jìn)行拆除施工，其自身質(zhì)量、最大起重質(zhì)量分別為12.7 t、10 t，但受基坑深度影響，內(nèi)支撐的切割、駁運(yùn)等作業(yè)受到了一定的限制。

3.2 施工機(jī)具受限

案例工程存在典型的多樣性特征，使基坑結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜，基坑的施工空間對(duì)機(jī)械設(shè)備的使用形成了極大的限制，這種限制源于混凝土柱過(guò)密及不規(guī)則截面的墻體暗柱過(guò)多，且預(yù)設(shè)插筋間距過(guò)小、數(shù)量過(guò)多，叉車(chē)在其中無(wú)法得到較好的應(yīng)用。受到不同樓板標(biāo)高及大量結(jié)構(gòu)樓板空缺區(qū)域的影響，駁運(yùn)叉車(chē)運(yùn)行也往往受到限制。此外，樓板與支撐底部距離過(guò)大，最小凈距離、局部最大凈距離分別為3.52 m、24 m，施工叉車(chē)抬升高度最大僅為3 m，導(dǎo)致混凝土塊叉運(yùn)無(wú)法順利開(kāi)展。

4 超大規(guī)模深基坑內(nèi)支撐分階段拆除方法

4.1 內(nèi)支撐拆除程序

拆除超大規(guī)模深基坑內(nèi)支撐的依據(jù)是混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的75%以上，拆除過(guò)程中需要分階段進(jìn)行內(nèi)支撐切割。為保證拆除過(guò)程中地下連續(xù)墻的穩(wěn)固性，支撐桿件的拆除順序?yàn)椋菏紫惹懈顝较驐U件；之后切割對(duì)角撐；最后切割圓環(huán)撐。

4.2 內(nèi)支撐拆除措施

一般支撐體系中搭設(shè)有墊鋼馬凳或排架，以此開(kāi)展超大規(guī)模深基坑內(nèi)支撐切割拆除，最終通過(guò)施工叉車(chē)完成駁運(yùn)或吊運(yùn)。但案例工程的超大規(guī)模深基坑內(nèi)支撐極為復(fù)雜，常規(guī)手段無(wú)法滿足其拆除需要，因此，必須優(yōu)選拆除工藝。拆除時(shí)，需要將鋼絲繩反吊，切割支撐桿件為倒“八”字形，同時(shí)，保留角部縱向受力鋼筋，切割和吊運(yùn)內(nèi)支撐的過(guò)程需要做好安全防護(hù)；切割后的混凝土塊由角部的保留鋼筋承擔(dān)重力，需結(jié)合起重吊裝相關(guān)安全技術(shù)規(guī)范和混凝土塊大小選擇鋼絲繩規(guī)格；切割的內(nèi)支撐需要在施工過(guò)程中在上一道支撐上面反吊，反吊鋼絲繩與支撐切割斷面間需保持300 mm 以上的安全距離；完成內(nèi)支撐切割后，在吊運(yùn)混凝土塊環(huán)節(jié)存在大幅度增加的混凝土塊摩擦阻力，這種混凝土塊摩擦阻力隨內(nèi)切割支撐段數(shù)的增加而放大，為了減小該摩擦力，按照倒“八”字形切割支撐桿件，具體分割分段示意如圖1 所示。結(jié)合圖片進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，支撐角部縱向受力鋼筋的保留屬于超大規(guī)模深基坑內(nèi)支撐拆除重點(diǎn)，拆除過(guò)程的可靠性和安全性能夠由此大幅提升，圖2 為支撐鋼絲繩反吊示意圖。

圖1 支撐切割分段示意圖

圖2 支撐鋼絲繩反吊示意圖

結(jié)合切割混凝土塊的鋼筋型號(hào)及安全儲(chǔ)備確定角部鋼筋保留數(shù)量，通過(guò)實(shí)踐可驗(yàn)算懸臂段支撐安全系數(shù)，具體公式為：

式中，F(xiàn)y為三級(jí)鋼受到的外力；M1為三級(jí)鋼的平面彎矩；G 為設(shè)計(jì)切割混凝土塊的重力；fu為三級(jí)鋼的抗拉強(qiáng)度；fy為三級(jí)鋼的屈服強(qiáng)度；As為斷面中鋼筋截面面積；a 為支撐截面長(zhǎng)度；K 為安全系數(shù)，取3；L 為支撐截面縱向長(zhǎng)度。鋼筋的抗剪強(qiáng)度取0.577 倍的鋼筋抗拉強(qiáng)度。公式基于總力矢和總力矩平衡求得。

4.3 內(nèi)支撐拆除要點(diǎn)

為保證超大規(guī)模深基坑內(nèi)支撐分階段拆除的順利推進(jìn)，具體拆除過(guò)程需把握以下要點(diǎn)：（1）基于現(xiàn)場(chǎng)施工條件選擇吊運(yùn)機(jī)械設(shè)備；（2）基于吊運(yùn)設(shè)備能力確定支撐切割塊規(guī)格，同時(shí)，彈線劃印記于支撐頂面，需要保留的支撐截面鋼筋由風(fēng)鎬進(jìn)行削切，保證混凝土與鋼筋分離，滿足金剛鏈穿越切割施工需要，這一過(guò)程需明確需要保留鋼筋的具體數(shù)量；（3）優(yōu)選反吊鋼絲繩規(guī)格，需按照起吊重量開(kāi)展細(xì)致計(jì)算；（4）切割內(nèi)支撐的過(guò)程中需要于切割面處注水，規(guī)避溫度過(guò)高而斷裂的問(wèn)題。

4.4 具體拆撐措施

在超大規(guī)模深基坑內(nèi)支撐分階段拆除過(guò)程中，傳統(tǒng)施工需要在完成地下室頂板施工且存在達(dá)標(biāo)的混凝土強(qiáng)度后進(jìn)行，多使用人工靜力破碎或爆破破碎拆除方式，但前者存在工期長(zhǎng)、成本高、威脅作業(yè)人員身心健康的不足，后者在城市中的應(yīng)用限制較大，且會(huì)在一定程度上破壞工程支撐結(jié)構(gòu)。為解決傳統(tǒng)施工存在的不足，案例工程超大規(guī)模深基坑內(nèi)支撐分階段拆除采用以板代替支撐的方案，以此將支撐拆除，通過(guò)設(shè)置地下室頂板實(shí)現(xiàn)對(duì)支撐的替換。施工過(guò)程需要暗拆地下室頂板下支撐，并解決部分豎向墻體與支撐碰撞問(wèn)題。案例工程深基坑南面存在地下連續(xù)墻，其他3 個(gè)方向的逆作結(jié)構(gòu)已經(jīng)完成。圍繞維護(hù)結(jié)構(gòu)開(kāi)展受力體系分析后可以確定，南側(cè)基坑通過(guò)地下連續(xù)墻將水土壓力向支撐傳遞，支撐通過(guò)相同程序向逆作結(jié)構(gòu)傳遞水土壓力。進(jìn)一步分析主體結(jié)構(gòu)受力體系可以發(fā)現(xiàn)，連續(xù)墻同時(shí)負(fù)責(zé)將南側(cè)的水土壓力傳遞給樓板，樓板向逆作結(jié)構(gòu)傳遞水土壓力。為直觀展示案例工程采用的拆除方法，開(kāi)展深基坑劃分，可確定1#塊頂板在南側(cè)基坑外側(cè)水土壓力傳遞過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵性作用，通過(guò)總結(jié)樓板和支撐件的傳力規(guī)律，案例工程需要解決豎向墻體和支撐碰撞問(wèn)題并設(shè)法降低拆除工程強(qiáng)度，因此，最終決定將頂板施工工藝進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，調(diào)整后的工藝施工首先圍繞1#塊頂板進(jìn)行，在該板塊存在達(dá)到設(shè)計(jì)要求的混凝土強(qiáng)度后，拆除2#塊區(qū)域支撐的角撐和徑向桿件，之后開(kāi)展該區(qū)域頂板施工，后續(xù)頂板施工依次開(kāi)展，最終將支撐的圓環(huán)拆除，這同樣屬于超大規(guī)模深基坑內(nèi)支撐分階段拆除要點(diǎn)所在。

4.5 人工拆除措施

案例工程的超大規(guī)模深基坑內(nèi)支撐分階段拆除涉及一定人工拆除內(nèi)容，這是由于案例工程存在相對(duì)簡(jiǎn)單的人員結(jié)構(gòu)，且拆除用施工設(shè)備的操作難度不高，施工現(xiàn)場(chǎng)存在要求不高的工作面。由于人工拆除存在較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性，且在超大規(guī)模深基坑內(nèi)支撐分階段拆除中具備較高精確度，使維護(hù)結(jié)構(gòu)受到的損傷能夠降到最低。相較于機(jī)械拆除，人工拆除使用的設(shè)備的破壞力較小，能夠有效控制施工事故出現(xiàn)的概率，更好地保證施工人員的人身安全。但需要注意的是，在拆除超大規(guī)模深基坑內(nèi)支撐的過(guò)程中，人工拆除存在效率低等問(wèn)題，因此，案例工程適當(dāng)增加了作業(yè)人員的數(shù)量并配備先進(jìn)的拆除工具。考慮到人工拆除內(nèi)支撐雖然具備更高的安全性，但施工現(xiàn)場(chǎng)存在嚴(yán)重的揚(yáng)塵和噪聲污染，這對(duì)周邊環(huán)境帶來(lái)了較大的影響，為保證處于市中心的案例工程滿足當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求，施工單位在進(jìn)行深基坑內(nèi)支撐拆除前開(kāi)展了一系列準(zhǔn)備工作，包括安撫周?chē)用瘢瑫r(shí)，將揚(yáng)塵和噪聲控制在最低限度內(nèi)，施工環(huán)境因此得到保障。在具體的人工拆除作業(yè)中，施工難度可能會(huì)因水工條件不滿足要求而無(wú)法開(kāi)展，為規(guī)避這類(lèi)意外事故，更好地保證施工安全，施工單位專門(mén)設(shè)立醫(yī)療急救站于施工現(xiàn)場(chǎng)周?chē)鳂I(yè)人員的人身安全得到了更好的保障。為同時(shí)規(guī)避意外墜落事故，案例工程基于內(nèi)支撐間距樓板高度，針對(duì)性地開(kāi)展了施工操作平臺(tái)搭建，輔以嚴(yán)格落實(shí)的施工技術(shù)和施工安全交底工作，超大規(guī)模深基坑內(nèi)支撐分階段拆除施工最終得以安全、順利完成。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，超大規(guī)模深基坑內(nèi)支撐分階段拆除施工會(huì)受到多方面因素影響。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的內(nèi)支撐拆除要點(diǎn)、具體拆撐措施等內(nèi)容，提供了可行性較高的內(nèi)支撐分階段拆除路徑。為更好滿足超大規(guī)模深基坑施工需要，因地制宜的拆撐措施選擇、施工技術(shù)交底的嚴(yán)格落實(shí)、施工安全的科學(xué)控制同樣需要得到重視。