基于复杂条件下建筑超深基坑内支撑体系拆除施工技术的研究

夏建云

摘要：随着社会的进步和经济的发展，城市建设的步伐也突飞猛进，随之而来的问题是城市建设用地短缺，为了充分利用有限的土地资源，在城市建设施工中，超大超深基坑模式开始推广，而这种超大超深基坑的实施，给深基坑支护设计和施工均带来了空前挑战。本文以深圳某金融中心深基坑内支撑体系拆撑施工为例，通过对该工程中存在的问题进行了研究、分析，并提出了在复杂条件下建筑超深基坑内支撑体系拆撑施工的有效措施。

Abstract： With the progress of society and the development of economy， the pace of urban construction is also advancing rapidly. The following problem is the shortage of urban construction land. In order to make full use of the limited land resources， in the urban construction， the mode of super large and ultra deep foundation pit has been popularized， and the implementation of this kind of super large and ultra deep foundation pit has brought unprecedented challenges to the design and construction of deep foundation pit support. In this paper， a deep foundation pit in Shenzhen Financial Center is taken as an example， and through the study and analysis of the existing problems in the project， effective measures for the construction of super deep foundation pit in complex conditions are put forward.

关键词：复杂条件;深基坑;支撑拆除;金刚链切割;人工拆除

0  引言

高楼大厦已经是现代化城市的典型特征，为了利用城市有限的建设用地，楼层越建越高，随之带来的是建筑基坑越来越深;规模越来越大;周边环境条件越来越复杂。在城市核心区，基坑工程必须确保周边环境安全，成为业界共识。在此认识下，深基坑工程大量采用内支撑支护结构，以便有效控制围护结构位移，尤其是土质较差的城市。但是，内支撑结构体系复杂，相关的维护、支撑的施工技术难度很大，尤其是内支撑结构的拆除施工技术，直接关系到整个基坑及周边环境的安全、稳定，责任重大。

本文将以工程实例为阐述对象，从以下几个方面对深基坑内支撑结构的拆除施工技术进行探讨。

1  该工程总体概况

本工程案例为广东省东莞市万象汇广场项目。该项目相邻的是嘉宏国际大厦项目，嘉宏国际大厦项目地块面积14698m2、万象汇广场项目地块面积44129m2，两个工程项目同时施工，故而两个工程合并为一个基坑。基坑周长约 924.1m（支护桩内边线），基坑面积约 54717.1m2（支护桩内边线），基坑周边地面标高为绝对标高 19.0～21.2m，坑底绝对标高3.65（DE段坑底绝对标高 0.15，JKL 段坑底绝对标高-0.35），基坑深度 15.35～21.0m。场地北侧为地下城铁车站—松山湖北站，车站风亭离基坑支护桩外边线约16.7～18.2m。场地西侧红线紧贴总部三路边线。南侧红线紧贴科技三路边线，基坑支护桩外边线与此路南侧数字家园三区地下室边线距离约 29.1m。

2  基坑内支撑拆除施工难点分析

2.1 基坑深度和支撑截面带来的拆除难度

该项目基坑的开挖深度为15.35～21.0m，局部深坑超过20m。基坑最深处共设五道钢筋混凝土内支撑，以确保基坑开挖过程及地下室施工中的安全稳定。为能够更清晰地说明基坑内支撑拆除方法，本文选取该工程的E区域作为研究对象。五道钢筋混凝土圆环支撑是E区域设计的支撑方案（见表1）。在挖掘越来越加深的情况下，支撑的截面必须也相应地增大，而最大的圆环支撑截面达到2600×1400mm，其单位质量每延长米可达9.1吨，由于可利用的结构楼板承载力有限，该工程使用的叉车型号为LG100，叉车自重为12.7吨，起重质量限制在10吨以内，这些限制给支撑的切割、驳运都带来了很大的挑战。

2.2 地下施工空间机具受限的困难

在该工程五个区域当中建筑功能的多样性是E区的典型特征，也造就了基坑結构更加复杂，导致施工过程中机械使用受限。具体表现在下面几点：第一，由于墙体暗柱不规则截面太多以及混凝土柱子过密，从而增加了预设插筋的数量、间隙过小，施工用的叉车不能发挥应有的作用;第二，由于结构楼板呈现太多的空缺区域以及种类繁多的楼板标高在同一层分布，导致驳运叉车难以使用;第三，支撑底与楼板之间的距离过大，净距离最小的已经达到3.52m，楼板空缺的某个局部区域，净距超过24m，而该型号的施工叉车只有3m高的抬升高度，根本无法对混凝土块进行叉运。

3  基坑内支撑拆除关键技术分析

3.1 基坑结构回筑工况下内支撑拆除程序

支撑拆除施工的标准程序是养护强度符合设计标准，把五道支撑从上到下进行依次拆除，施工完成本框结构工程便要及时拆除掉上一道支撑。为了确保拆除过程中地下连续墙的稳固性，必须按照合理的顺序对同一层支撑杆件进行拆除：首先对径向杆件进行切割，之后是对角撑的切割，圆环撑的切割放到最后。

3.2 基坑复杂条件下内支撑拆除措施分析

通常情况下是在基坑的支撑底部搭设排架或者垫钢马凳，然后对支撑进行切割（图2），最后利用施工叉车进行吊运或驳运（图3）。

但针对极其复杂条件下的拆除，不能采用常规手段。本文提出一种合理可行的拆撑施工工艺，具体实施要点是：钢丝绳反吊、把支撑杆件切割为倒“八”字、对角部的纵向受力钢筋进行保留。在对支撑进行切割和吊运的过程中，反吊钢丝绳的主要作用是进行安全防护，而是利用角部的保留钢筋来承担全部的切割后的混凝土块的重力。钢丝绳规格的选择则是满足所切割的混凝土块的大小以及相应的起重吊装安全技术规范的要求。技术要点在于把将要切割的支撑反吊到上一道支撑上面，支撑切割的断面与反吊钢丝绳的安全距离必须大于300mm（图4）。

按照已经形成的施工经验，把支撑进行一段段的切割后，在对这些切割后的混凝土块进行吊运的时候，切割后的混凝土块摩擦阻力会大幅度增加，在同一跨度内切割支撑的段数越多，切割产生的摩擦力就会越大，为了探寻减少摩擦力的措施，本文提出的最有效的办法是把支撑杆件切割线呈倒“八”字形，1#块先进行吊运，然后是2#块（图5）。

不难看出，整个拆除过程的技术要点是保留支撑角部纵向受力钢筋，这样会让拆除过程更加的安全和可靠。而保留在角部钢筋的数量，完全取决于切割混凝土块的大小以及钢筋的型号及安全储备。例如对存在风险的悬臂段支撑的安全系数进行验算，验算的具体公式是：支撑截面的尺寸为a×b，纵向长度设定为L，纵向角部钢筋为HRB400三级钢，设计As为钢筋总截面面积。由于钢筋的抗剪强度的概念还没有列入相应的规范中，只能实施第四强度规则，取钢筋抗拉强度的0.577倍为钢筋的抗剪强度。根据总力矩和总力矢平衡可列出式（1）、式（2），两个公式能运算出两个钢筋总截面面积As，以两个AS最大的数值为结果。

总而言之，基坑内支撑的安全拆除，需要充分考虑各种因素并做好以下几点：第一，吊运机械设备的选择要根据现场施工条件决定;第二，对支撑切割块的大小要决定于吊运设备的起重能力，然后采用支撑顶面进行弹线划印记，支撑截面要保留的钢筋用风镐实施削切，促使保留的钢筋与支撑的混凝土分离，为下一步金刚链穿越切割打基础。同时经过计算得出要保留的钢筋数;第三，对于反吊钢丝绳的型号选择，要依据起吊重量进行复核计算;第四，在对支撑进行切割的时候，要及时在切割面处注水以降低金刚链的温度，防止因为过热而断裂;第五，进行吊运切割后支撑的钢丝绳拉紧的力度等于混凝土块的重力;第六，把反吊钢丝绳解开卸掉混凝土块;第七，用气体将角部保留的受力的纵筋实施切割;第八，用吊车运走切割后的混凝土块。

3.3 首道支撑拆撑措施分析

在基坑的五道支撑中，对首道支撑的拆除意义重大，和其他四道支撑的拆除工艺不同，在以往的施工实践中，拆除首道支撑必须具备两个条件：一是必须是地下室顶板施工结束;第二是混凝土的强度必须达标。通常情况下，有两种传统的拆除手段，即爆破或者是人工静力破碎。但这两种措施都有不利的一面，人工静力破碎成本高、工期长、对工人的身心健康有一定的危害;而爆破的方式在城市管理部门有严格的限制，而且这种方法对支撑结构有一定的破坏，所以使用的范围极其有限。本文要推广的是一种科学合理的拆除方法，整体的施工思路为：以板代替支撑，然后拆除支撑，对地下室顶板进行施工，最终实现用顶板替换支撑的目标。在这个过程中，需要对顶板下面的支撑进行暗拆，而且还要解决支撑和部分竖向墙体碰撞的问题。工程E区域的南面是担负维护功能的地下连续墙，而其他三个方向都是已经完成的逆作结构。通过对维护结构的受力体系进行分析，得出以下受力结构顺序：南侧基坑的水土压力是通过地下连续墙传递给支撑的，然后支撑又会以同样的程序把水土的压力传递给逆作结构。与此同时，我们对施工完成后的主体结构受力体系进行仔细分析，得出的结论是，南侧的水土压力也是通过连续墙传递给楼板的，然后楼板再把水土压力传给逆作结构。本文为了更好地说明“以板代撑”拆除方法，把工程E区域顶板划分为五块，通过以上的分析原理可以判断整个顶板在传递南侧基坑外侧水土压力过程中，起决定性作用的是1#块顶板，因为1#块顶板在南北贯通的压力传递中作用是最明显的。相比之下，2#块和3#块在水土压力的传递中作用很弱。经过总结研究支撑和楼板之间的传力规律，在力图减小暗拆工作强度的同时，考虑怎样缓解支撑和竖向墙体碰撞的问题，决定临时调整顶板施工工艺，调整方案如下：首先对1#块顶板进行施工，等到这块顶板混凝土养护达到设计的强度后，再对2#块区域支撑的径向杆件和角撑进行拆除，然后施工2#块区域的顶板。然后以此类推地施工3#块、4#块和5#块，直到最终拆除支撑的圆环。

3.4 基坑内支撑人工拆除措施的分析

3.4.1 人工拆除的优点

第一点，对施工设备的操作容易，不需要很强的专业性，人员结构相对简单，现场的工作面要求不高，适合不同的基坑施工条件。第二点，人工拆除作业的机动性很强，在拆撑施工中有一定的拆除精准度，降低对深基坑围护结构的损伤。第三，人工拆除使用的设备在拆撑过程中对内支撑的破坏力不大，可以有效降低操作不当产生的施工事故，确保施工人员的人身安全。

3.4.2 人工拆除存在的问题及解决措施

①利用人工对深基坑内支撑进行拆除时，不具备机械拆除的高效率，工程进度缓慢，工期会拖长。所以，在利用人工拆除的时候，要考虑配备充足先进的拆除工具，适当增加工人的数量，确保工期的如期完成。②深基坑内支撑采用人工拆除虽然相对安全一些，但会产生很大的现场噪音和大量的扬尘，严重影响施工现场的周边环境，不符合环保的要求。为了克服此类问题，人工拆除深基坑内支撑的施工，要做好施工前的各种准备工作，事先要对周围的居民进行安抚，并把施工中的噪音和扬尘降到最低的能接受的程度，切实保护施工环境。③采用深基坑内支撑人工拆撑，会因为不具备相应的水工条件，造成施工的难度增大。为了应对意外的发生，必须在施工现场周围设立医疗急救站，确保工人的人身安全。同时，为了防止施工人員的意外坠落，要设置相应的保护措施，例如根据内支撑间距的楼板高度，搭接施工操作平台等，切实保证施工人员的人身安全。

4  结束语

综上所述，本文介绍了多种深基坑内支撑拆撑施工工艺，这些拆撑措施适用的领域不同，优缺点各有不同，为此，在拆撑建筑物深基坑内支撑体系施工中，选择怎样的拆撑措施必须根据施工的具体情况而定。因地制宜的选择拆撑措施，不仅是深基坑内支撑拆除本身的需要，更是保证工程质量、安全和节约成本的需要。与此同时，也可以探索几种施工手段相结合模式，可以起到在拆撑施工中的互补作用，以提升建筑施工的效率。

参考文献：

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