深基坑施工中的支撑置换与提前拆除

吕 伟 朱绪伟 郭训栋 杨士杰 张旭东

中建八局第一建设有限公司 济南 250100

1 工程概况

背景工程位于上海市闵行区，工程为地下3层结构，基坑均深16.70 m，围护结构采用“地下连续墙+混凝土支撑+格构柱”的结构形式，设置了4道混凝土支撑。地下基坑面积约40 000 m2，分C、D、E三仓，其中，D仓基坑面积约20 000 m2。按照设计要求，C仓±0.00 m层完成后，才能进行D仓施工；D仓±0.00 m层完成后，才能进行E仓施工。本文介绍D仓内支撑置换与提前拆除的应用，基坑平面分区和D仓第1道栈桥支撑示意如图1、图2所示。

图1 基坑平面分区示意

图2 D仓第1道栈桥支撑示意

2 构思理念

以往此类深基坑的施工工况是结构施工完成后，拆除上道支撑，再进行上层楼板施工，以此类推进行施工。这种模式有两点不足：一是同道工序施工完成后作业面移交大，需大量劳动力配合，不能进行流水作业，即使进行流水施工，也必然会出现工作面过剩的情况；二是由于相邻工序之间没有穿插时间，导致工期较长。

考虑到以上情况，结合D仓基坑面积大、工程量大、工期紧等因素，提出了进行支撑置换与提前拆除的设想。

3 总体部署

1）在进行D仓底板与楼板施工时，把D仓分成D1～D10共10个区域。为了能在最短的时间内完成各区底板的浇筑，每区面积细分后约2 000 m2，分区时应提前考虑支撑拆除的问题（图3、图4）。

2）D1、D2区底板完成，相应位置钢换撑回顶后，可拆除部分角撑，底板上层结构局部可进行施工。D3区底板完成，相应位置钢换撑回顶后，可拆除部分支撑，D3区上层结构亦可组织施工。以此类推，4道支撑均提前拆除，上层楼板也可同时进行施工。

图3 D仓分区示意

图4 斜抛撑节点示意

3）提前考虑回顶支点的设置位置。拆除第4道支撑时，支撑回顶支点设置在基础底板上。拆除第3道支撑时，第3道支撑受力最大，支撑回顶支点仍设置在底板上。拆除第1、2道支撑时，回顶支点应设置在结构柱的底部[1-3]。

4 具体施工

4.1 预埋件设置

预埋件M2需在支撑施工时提前预埋，预埋件M1需在底板和结构柱施工时提前预埋，如图5所示。

图5 预埋件大样示意

4.2 底板与牛腿施工

1）D1、D2区底板施工完成后，进行D2区内的斜抛撑回顶，拆除D1区域内的4道支撑，然后进行D1区上层结构施工（图6）。D3区底板施工完成后，进行D3区内的斜抛撑回顶，拆除D2、D3区内的4道支撑，然后进行D2、D3区上层结构施工（图7）。

2）D4～D6区底板施工完成后，拆除D2、D3区斜抛撑，将拆除的斜抛撑加设在D4～D6区，使斜抛撑重复利用。支撑回顶后，拆除图8所示区域4道支撑，然后进行D4～D6区上层结构施工。D7、D8区底板施工完成后，拆除剩余4道支撑，进行D7、D8区上层结构施工（图9），与此同时拆除D2～D6区内斜抛撑。

图6 D1、D2区底板完成置换与拆除部分

图7 D3区底板完成置换与 拆除部分

图8 D4～D6区底板完成置换与拆除部分

图9 D7、D8区底板施工完 成拆除部分

3）D9区底板施工完成且相应斜抛撑回顶后，拆除D9区支撑，进行D9区上层结构施工。D10区底板完成后，拆除相应4道支撑，进行D10区上层结构施工。

4）在底板浇筑完成后立即进行牛腿浇筑。混凝土牛腿强度达到设计要求时，进行斜抛撑安装，以便为支撑拆除做准备。斜抛撑材料可以是40#加肋工字钢或者φ609 mm钢管。牛腿与斜抛撑加设如图10所示[4-6]。

图10 牛腿与斜抛撑加设示意

4.3 楼板施工

楼板施工时，支撑拆除只有一处与底板施工不同，即：D1～D3区相应的楼板全部施工完毕后，才开始进行D1区支撑拆除。原因是楼板的传力刚度小于基础底板，为安全起见，需加大楼板的传力面积。其余施工工况与底板施工一致。

4.4 斜抛撑优化

1）斜抛撑位置的布置有3种类型：一是加设在围护墙上，防止围护变形过大造成周边环境受到影响，此类斜抛撑必须加设；二是加设在围护设计不规则区域，此处受力复杂，必须加设斜抛撑；三是某些部位为安全起见，加设了斜抛撑，这些部位可适量细化设置（图11）。

2）针对这第3种为安全起见而设置的斜抛撑，我们进行了细化：

图11 斜抛撑布置位置分类示意

（1）这些斜抛撑的牛腿与预埋件必须按照工程要求进行施工。

（2）拆除D9区支撑时，先不加设斜抛撑。拆除时，重点监测两侧围护测斜点与支撑轴力。拆除前监测1次，拆除过程中，每隔4 h监测1次，监测出现异常情况时，应马上加设斜抛撑。

（3）拆除中部大对撑时，先不加设斜抛撑。先将1根对撑凿开长度小于2 m的一段，钢筋不得断开。对应两侧的围护测斜点与支撑轴力监测频率加密至4 h监测1次。3根对撑分3次凿除，断开时间间隔为8 h，断开后观察1 d，监测无异常情况后，可拆除D3区内剩余对撑。如出现异常，则迅速在断开处回顶斜抛撑，并立即浇筑C60早强混凝土补强，再按原方案加设斜抛撑后再施工[7-9]。

4.5 监测

1）支撑置换与提前拆除，最重要的是监测，而监测的重点又是对提前拆除区围护变形和支撑轴力的监测。在支撑置换与提前拆除的整个过程中，拆除区域围护地下连续墙测斜点的变形量均在正常范围内，支撑轴力监测点的轴力也均在设计控制值的80%以下。

2）支撑提前拆除时围护地下连续墙受影响最大的位置在基坑南侧，南侧围护地下连续墙在第4道支撑拆除时测斜点CX218孔变形曲线如图12所示。从图中看出，随着支撑的置换与拆除，此点变形量控制在正常范围内。另外，每道支撑拆除时此点变形曲线几乎一致。

图12 第4道支撑拆除时测斜点CX218孔变形曲线

3）提前拆撑时，支撑轴力最大点在南北向大对撑位置，且拆除第4、3道支撑时受力最大。在此对撑上布设的一组同一竖向位置自上而下的支撑轴力点GL204-1～4的轴力曲线如图13所示。随着第4、3道支撑的置换与拆除，此组轴力各点受力较稳定，且数据值均在正常范围内。

4）若出现未预见围护点变形加大或支撑轴力增大的情况时，应立即进行后置斜抛撑的加设，将力分解后传入底板或楼层。斜抛撑后置加设采用“后植筋+钢板钻孔塞焊”的形式。

图13 各点拆撑过程中的轴力曲线示意

5 施工效果

支撑置换与提前拆除施工使现场实现了流水作业，并节约了劳动力的投入。施工中只增加了预埋件的费用与部分斜抛撑的租赁费用，但此工况的工期比以往施工所需时间缩短了近一半。并且在整个施工过程中，围护变形监测点均未出现异常情况，在基坑安全方面同样达到了预期的效果。

6 结语

在特定的深基坑施工中，根据基坑工程的特点及其周边环境，结合设计意图与现场的施工工况，进行支撑体系置换与提前拆除的施工方法是可行的，同时也符合实际施工的需求。

本工程根据实际情况，合理引入支撑体系置换与提前拆除的技术，并进行全过程管控，使基坑在安全、工期方面均取得了良好效益，这种施工技术可以在类似的工程中进行推广与应用。