大型深基坑内支撑拆除工艺研究

周志华

上海宝冶集团南京建筑有限公司 江苏 南京 211161

大型深基坑施工中，由于周边建筑物及管线设施的保护要求，使用格构柱+支撑梁作为深基坑的临时支撑系统在设计和施工中得到广泛应用，苏州高新金鹰商业广场项目就是其中的一个代表案例。

1.工程概况

该深基坑支撑工程地处苏州市高新区商业中心地带，周边环境复杂，西临长江路，紧靠现有地铁1#线，南侧狮山路，下埋一根城市自来水主管和一根DN250燃气管道，北侧为已建狮山广场高层，西侧为苏州乐园度假酒店，基坑底部有拟建地铁3#线穿越(底板公用)，基坑面积约2.8万m2，地下3层，地上6层。

图1.1 项目周边环境示意图

该地下室基坑南北长110m，东西宽130m，主要开挖深度16.4m，地铁明挖区间深度27m，基坑支护采用地下连续墙+3道水平砼梁支撑围护体系，钢格构柱作为垂直向连接构件，中部设置临时分隔墙(宽度800，长度110m)，将基坑分为A、B两区，其首道支撑与栈桥相结合，栈桥板厚300。

图1.2 围护支撑体系

2.内支撑拆除施工部署

苏州高新金鹰商业广场项目的内支撑拆除，按照先A区后B区，由两个班组进行支撑拆除，每个分区划分为四个阶段，自下而上，最后破除地连墙，根据地铁明挖区间的施工进度，调整支撑拆除进度，结合地下结构施工，逐层逐块拆除。第一、第三道砼支撑、围檩拆除采取镐头机破除为主、静力切割为辅；第二道支撑采取静力切割与排孔切割相结合，中隔墙采取水钻排孔跳仓拆除，其余地连墙根据现场情况采取镐头机破凿或排孔切割。

支撑梁砼拆除，应等待相应主体结构和周边换撑全部形成，并达到设计强度80%后方能进行破除。根据总整体施工布局安排，支撑分块拆除，满足地下结构分段施工需要。

3.支撑拆除方案选定

目前，基坑支撑拆除主要采用机械拆除和爆破拆除2种方式，共计6中方法可供选择：(1)风镐或搞头机凿除,(2)静力切割,(3)水钻排孔,(4)静力液压钳拆除,(5)混凝土逼裂拆除,(6)爆破拆除。每种拆除工艺方式如下：

3.1 风镐或镐头机凿除：按传统的施工方法，就先用风镐或镐头机击碎混凝土露出钢筋，然后用气割切断钢筋。该中方法支撑拆除速度快，方法简便,成本低，拆卸所产生的粉尘采用人工跟踪浇水的方法可以解决，建筑垃圾使用人工配合小型装载机进行清运。综合优劣因素，本工程第三道支撑、第一道支撑及栈桥板、通道口地连墙的拆除，建议采用此种方法，可灵活机动的完成拆除任务。

3.2 混凝土静力切割：该工艺施工作业速度快、噪音低、无震动，无粉尘废气污染，对基坑结构影响小，施工安全性高，但拆除成本较高，砼块倒运工作量大，垂直运输困难。本工程第二支撑、第一道支撑的一部分采用此种工艺，方可满足现场施工需要，由于其成本原因，此工艺仅作配合水钻排孔切割或赶工之用。

3.3 水钻排孔切割：该工艺采用水钻机在混凝土构件上，连续切割排孔，将混凝土构件逐块分离拆除，适合工程量不大，或者切割设备不易到达工作面的工程，切割面不整齐，切割完后，需采用常规风镐对边角修凿。在本工程中第二道支撑、第一道支撑的一部分和中隔墙，适宜采用此种方法，满足现场施工条件，并有效降低支撑拆除成本。

3.4 静力液压钳拆除：采用液压助力系统，油压动力提供给钢钳，然后钢钳将混凝土钳碎，再将钢筋割断。此种拆卸因钢钳的最大只能钳碎不超过350mm的结构，所以不适合本工程。

3.5 混凝土逼裂拆除：采用液压助力系统，在混凝土上钻1个Ф100的孔，将逼裂杆深入混凝土内，将混凝土从内向外逼裂开，达到拆除的目的，但逼裂拆除适用于素混凝土结构或两种结构接缝的位置，如混凝土内部或两种结构之间有钢筋则不能达到逼裂效果，所以不适合本工程。

3.6 爆破拆除：在施工过程中现场噪音较大，安全隐患较多，现场碎石分飞，现场施工环境差，碎块要重新装卸吊运，施工中震动对周边结构有影响，不适合在闹市区施工，尤其是工地临近周边有重要建筑物是更应谨慎应用，且审批困难，不适宜本工程。

为实现安全、经济、速度快的目标，进行科学的组织论证，在确保不影响结构的前提下，选择镐头机破凿、水钻排孔切割为主，辅助静力切割、常规风镐修凿的方法，完成本项目的基坑砼支撑拆除施工。

4.支撑拆除工艺

4.1 拆除施工流程

成品保护措施及工况条件确认→破除机械进场、就位→吊装镐头机下到基坑→支撑、围檩镐头机破碎→人工回收废钢筋→挖机进行翻渣→垃圾打整归堆→吊车调取外运

4.2 支撑梁分割拆除原则

(1)支撑梁拆除时，先拆除联系撑、角撑，再对撑、围檩等，使原支撑的应力按要求逐步均衡释放。

(2)对撑梁拆除时，做到支撑两端与围檩同时进行静力切割、断开，之后将无轴力的支撑梁逐段拆除。

(3)支撑拆除根据结构布置情况进行逐块拆除，确保支撑桁架体系逐步卸除轴力，防止基坑周边的变形发生突变。

(4)支撑梁切割前，先搭设排架支撑，排架应经过验算确定其承载力符合要求，以确保砼块体在吊离前的安全。

(5)吊车的选型及吊车起重稳定力矩应符合设备吊运基坑及砼渣垂直运输的需要。

(6)支撑梁拆除时前应明确切割拆除顺序及相应的施工工艺，确保符合设计要求，不致支撑集中受力，造成安全隐患。

(7)支撑梁切割前应正确放样，切割后的铜块体与理论计算大致相符，不致吊运时超载，危害施工安全。

(8)切割拆除的砼块尽可能最大化，切割总量最小化，在确保安全前提下达到最大经济效益和最快施工速度。

(9)支撑梁切割小段有格构柱的，原则上沿格构柱进行切割支撑梁，格构柱内混凝土由人工风镐进行拆除。

4.3 砼支撑拆除分块及工况流程

根据现场实际情况及工期要求，拟定用4台PC200镐头机、4台钻石链条切割机、60台水钻排孔机和若干风镐，展开支撑拆除任务。根据3道支撑与地下结构形式，分为A、B两个分区，每个分区按照四个阶段进行，每个阶段分4块拆除施工，其中A区分为A1～A4#块，B区分为B1～B4#块。当第二道支撑拆除时，负二层楼板下的满堂脚手架不得拆除；当第一道支撑拆除时，负一层楼板下的满堂脚手架不得拆除。

4.3.1 A区第三道支撑、围檩拆除

在A区底板浇筑全部完成，尤其是A3块、A4块南侧底板(即地铁端头井顶板)结构施工完成，其砼强度不小于设计强度的80%，且底板后浇带传力型钢全部安装完毕，分别从A1、A2、A3、A4块角部开始第三道支撑拆除，最后拆除栈桥下的6根对撑。

图4.1 第三道支撑、围檩拆除平面布置图

4.3.2 A区第二道及B区第三道支撑、围檩拆除

A区第二道支撑及围檩拆除，在A区负二层楼板和中隔墙、后浇带的临时传力块全部浇筑完成，其砼强度达到设计强度80%，且B区地铁明挖区间底板(即B2块地铁顶板)施工完成，其强度达到设计的80%后，方可进行，共分为4小块同步进行拆除，栈桥下6根对撑最后拆除。

B区大底板全部浇筑完毕，特别是地铁明挖区间的底板(即B区地铁顶板)全部浇筑完毕，其强度均达到设计强度80%时，且底板后浇带传力型钢全部安装完毕，B区具备第三道支撑拆除条件,方可进行拆除施工。B区第三道支撑分为4小块，同步进行拆除，中部6根对撑及4b通道口的东西向对撑最后拆除。

B区第三道支撑梁、围檩的规格同A区。其支撑拆除从B1、B3#块开始，分别同时向B2、B4#块进行。

图4.2 B区第三道支撑、围檩拆除工况图

4.3.3 A区第一道及B区第二道支撑、围檩(/地圈梁)拆除

A区第一道支撑及圈梁拆除，在负一层楼板、砼板撑和中隔墙、后浇带的临时传力块全部浇筑完成，且砼强度达到设计强度80%后，方可进行。拆除施工时，先切割拆除非栈桥区域支撑梁，再破除栈桥区域支撑梁、栈桥板及栈桥梁。栈桥板及栈桥梁拆采用镐头机后退破除的方法，最后破除收尾至金山路出口。

B区第二道支撑、围檩的规格同A区，在其负二层楼板和中隔墙、后浇带的临时传力块全部浇筑完成，且砼强度达到设计强度80%后，方可进行拆除施工，共分为4小块同步进行，中部6根对撑及4b通道口的东西向对撑最后拆除。

图4.3 第二道支撑、围檩拆除平面布置图

图4.4 第二道支撑、围檩拆除工况图

4.3 .4 B区第一道支撑、地圈梁拆除

B区第一道支撑、地圈梁的规格同A区。在B区负一层楼板和中隔墙、后浇带的临时传力块全部浇筑完成，且砼强度达到设计强度80%后，方可进行支撑拆除，共分为4小块进行。先切割拆除非栈桥区域支撑梁，再破除栈桥区域支撑梁、栈桥板及栈桥梁。栈桥板及栈桥梁拆除采用镐头机后退破除的方法，最后破除收尾至长江路出口。

图4.5 第一道支撑、围檩拆除平面布置图

4.3.6 中隔墙、地连墙及格构柱拆除

中隔墙厚度800，长度110m，拆除高度14.6m(-16.4～-1.8)，共有四处，分别为：(1) B区基坑北侧与狮山广场连通口地连墙，宽度800，高度14.6m(从-16.4～-1.8) ；(2) B区基坑北侧与下沉广场连通口地连墙墙，宽度800，高度10.7m(-12.6～-1.8)；(3)B区基坑西北角与地铁3#线苏州乐园站地铁出入口地连墙，宽度1000，高度14.6m(-16.4～-1.8)；(4) B区基坑西南角与地铁1#线4B出入口地连墙，宽度1000，高度4.65m(-9.15～-4.5)。

中隔墙、地连墙及格构柱的拆除，须在地下室顶板全部浇筑完成，且强度达到设计强度的80%后，方可拆除。

图4.6 中隔墙、地连墙及格构柱拆除工况图

5.传力构件

在地下室主体结构施工过程中，需设置传力构件，以将地下室结构作为支撑进行转换，确保基坑换撑符合设计要求。如下图所示：

6.破碎砼渣清除

坑底集渣采取人工与机械相结合,机械采用5t装载机配合人工手推车，先将坑底砼渣统一收集在出渣点附近；清渣安排2班循环作业，每班安排1台装载机、4名工人负责清渣。

针对不同破碎状况，安排2种垂直运输方式，对机械全粉碎砼渣，可直接采用吊机+钢丝绳吊网直接装车运出场地外渣场，运输车辆为封闭式运输车；对人工预切割分段拆除的砼梁，先吊运装车运出场地外渣场，在渣场进行砼块破碎，钢筋回收。

对于细小的碎渣采用小推车吊运装车至场外渣场。砼渣运出后，需对坑内作业面进行人工清理，冲洗打扫干净地面。

7.支撑切割废水清理

本工程混凝土支撑切割采用水冷却，施工过程中需要排放大量废水，为了保证施工环境的整洁并防止废水对地下结构施工产生影响，考虑采用如下废水处理措施：

支撑切割过程中的废水通过结构预留电梯坑等孔洞排到底板上集水井内，用水泵集中抽水，将汇流于集水井内的水排到施工场地外的下水道内。水泵排出的废水通过集水井和排水沟流入三级沉淀池，经沉淀后排放入下水道；对排水明沟、沉淀池内的垃圾，派专业人员定期清除，确保排水明沟的畅通，经沉淀池沉淀、过滤后，把清水排入市政下水道。

8.钢材切割回收

钢筋切割采取氧乙炔切割法。一部割枪配备1名辅助人员，拟安排2部割枪。

钢格构柱在地下室顶板强度达到设计强度后进行拆除，采用人工分段气割成单人轻松移动的小件，通过汽车坡道运输至地上，吊运装车处理。

9.成品的保护方法

在拆除的过程中，特别需要对建筑成品的保护，主要保护的项目有：

①混凝土底板、②后浇带、③成品就位钢筋、④水电线管、⑤成品混凝土构件等。

9.1 混凝土底板的保护

在楼面上搞头机经过路径覆盖厚14mm以上的废旧模板，减轻镐头机履带对板面层的破坏。同时严格控制破碎混凝土的粒径，最大粒径控制在30cm以内。混凝土块不得在同一地点集中堆放，为了分散对底板压力，在基坑边归堆出渣时堆载高度控制在40cm以内，并及时清理减少堆放时间，在栈桥同一断面处只允许一辆满载出渣车辆通行，栈桥堆载严禁超过30KN/m2。

9.2 后浇带的保护

首先在拆撑前对拟拆除支撑区域下方后浇带采用旧模板完全覆盖，避免垃圾落入；其次在破碎机械和清渣机械经过的路径经过的后浇带上，覆盖16厚以上的钢板，钢板的覆盖范围应大于通道两边500mm以上。

9.3 水电管线的保护

在底层楼板或梁上，会有大量的水管和电线穿管暴露在楼面上，为了确保水电线管的后期顺利施工，必须对其加以重点保护。采用制作木盒子的办法把这些管口罩起来，上面用醒目的红黑现间色作为警戒颜色作出醒目的标志，提醒垃圾清理人员和拆除施工人员。

9.4 小型混凝土构件的保护

在楼板上施工，有可能会行成大量小型混凝土构件极易受到损伤，如楼梯踏步洞口边缘等混凝土阳角，拆除前采取覆盖旧模板等形式加以保护。

1 0.监测措施

在本工程支撑拆除期间，对基坑进行监测了：围护墙顶部垂直、水平位移、围护墙侧向变形（测斜）、支撑轴力、立柱垂直位移监测，坑外地下水位，等相关监测，确保工程在安全状态下施工。考虑到周边地下管线的沉降、位移监测和周围建筑物沉降，在本工程支撑拆除的全过程中进行加密监测（2次/d），监测数据接在正常范围内。

1 1.结语

本工程在实施前期，由公司组织相关的技术方案的研讨和策划，施工现场通过合理组织资源，合理安排工序，从支撑拆除开始，做好基坑的实时监测等一些列技术措施，在保质、保量、保安全、保环境的前提下，顺利完成大型深基坑内支撑的拆除，本工程历时150天。实施效果表明：大型深基坑支撑拆除采用机械加人工组合拆除的方法完全可行。具有施工工期短、施工成本低的优势，有力确保了拆除过程中地下室结构的安全和成品保护，为今后类似基坑支撑的拆除施工积累了丰富而又宝贵的经验。