毗临地铁深大基坑内支撑拆除施工技术

2021-07-27郭伟

铁道建筑技术 2021年7期

郭伟

（中铁建设集团北京工程有限公司北京 100040）

1 项目简介

中国农业科技国际交流中心项目位于海淀区中关村南大街与学院南路两条交通干线的东北角，西临中关村南大街，南临学院南路，东面为农科院住宅楼，北临农科院南二街，与寰太大厦隔街相邻，地铁四号线魏公村站东北向出入口位于用地西红线外偏北方向，东南出入口与项目地下二层衔接。

本工程地下室为五层，基坑深度25.5 m，基坑内支撑如图1所示。基坑南北向长度为155.4 m，东西向长度为67.2 m，基坑周长为448.5 m，占地面积为9 729.8 m2。基坑采用明挖顺做法施工，工法主要为单排桩＋内支撑＋锚索支护，围护桩东、南、北侧为1000@1400灌注桩，内支撑采用混凝土桁架撑，锚索一桩一锚，竖向设置3道内支撑和1道锚索；西侧临近地铁部分采用1200@1600灌注桩。

图1 基坑内支撑三维图

本工程基坑支护采用护坡桩结合混凝土内支撑的形式，内支撑及冠梁的混凝土等级均为C30，其他参数见表1。

表1 内支撑参数 m

2 内支撑拆除施工重难点分析

2.1 拆除施工重点

（1）换撑的施工要求。本工程楼板与围护结构间的肥槽回填混凝土作为相应位置的换撑，存在后浇带部位无法回填以及汽车坡道部位无楼板等无法使用常规方法进行换撑的部位［1］。

（2）卸荷及监测。卸荷时，在支撑区域对称切割卸荷，宜分三次逐步卸荷。第一次隔二拆一，卸荷间隔12 h，第一次卸荷后，对变形进行监测，确认安全后方可进行第二次卸荷（隔一拆一），第二次卸荷后再次进行变形监测，确认安全后方可进行第三次卸荷，卸荷施工完成后，方可进行内支撑拆除施工。拆除施工过程中，监测工作应保持同步进行。

2.2 拆除施工难点

（1）汽车坡道部位支内撑的拆除

本工程汽车坡道分布多，对内支撑拆除的影响范围大，且汽车坡道位置换撑方式特殊，支撑梁距下部楼板高度较大，拆除施工难度大，拆除下的支撑梁无法使用叉车倒运等难点。

（2）拆除下的支撑梁的吊运

本工程支撑梁的吊装及倒运工作量较大。拆除下的支撑梁由叉车倒运至基坑吊运点垂直吊运出坑，部分无法使用叉车或铲车的部位需使用塔吊进行吊运。拆除前对拆除区域各部分支撑梁的吊运顺序及方式，叉车的行走路线等作出合理安排，避免重复倒运，提前协调好汽车吊、塔吊等吊运机械，避免集中堆放、叠放。

（3）内支撑拆除施工与结构施工的配合

本工程内支撑的拆除需依结构施工及换撑施工的进度进行分段拆除，结构施工的完成情况直接影响拆除施工的进行，且内支撑的拆除施工也需要结构施工的支持与配合。对于拆除过程中对结构的成品保护、细部拆除施工时与结构的交叉流水作业、现场人员机械的调配等，需结合结构施工的情况进行动态管理，积极沟通，互相配合。

3 方案选型

混凝土内支撑拆除时，常见的方法为：人工拆除法、爆破拆除法、机械拆除法等，考虑到周边毗邻地铁近，施工进度要求高，施工安全要求高、造价等因素，经综合考虑，最终选择机械拆除法（绳锯切割＋风稿）进行内支撑及围檩的拆除施工［2－3］。拆除下的内撑梁采用叉车进行倒运，再利用吊车吊运出基坑，最后集中清运出场外［4］。

4 内支撑拆除施工

4.1 内支撑拆除施工条件

本工程混凝土内支撑拆除前应符合下列条件：

（1）每道撑拆除前，其标高以下的主体结构、后浇带均需施工完毕，且结构强度达到设计要求的100%，肥槽回填完成，且强度达到设计要求的75%。

（2）卸荷。沿纵向进行切缝卸荷，并进行观察，待基坑变形稳定。

（3）回填肥槽。卸荷完待基坑变形稳定后，回填预拆段内支撑对应的肥槽，且肥槽的混凝土强度需达到设计要求的75%。

（4）倒撑。拆撑范围内的汽车坡道位置的倒撑施工完毕。

4.2 拆除顺序

（1）内支撑拆除整体按照“先倒撑，后拆除”的顺序进行［5］。

（2）纵向拆除顺序为：内支撑整体由下向上依次拆除，拆除顺序为：第三道支撑→第二道支撑→第一道支撑。

（3）平面拆除顺序：每道内支撑，根据主体结构施工进度及流水段划分，分区域进行拆除，大方向由南向北进行施工。第三道内支撑整体分为两大段，南侧Ⅰ段先拆除，北侧Ⅱ段后拆除；第二道与第一道支撑整体分为四大段，拆除顺序为Ⅰ段→Ⅱ段→Ⅲ段→Ⅳ段，具体分界与拆除顺序如图2所示。每个区域内先拆辅撑，再拆除对撑［6－7］。

图2 第二道和第一道内支撑拆除顺序

4.3 内支撑拆除施工工艺

（1）施工流程

人员、设备进场→技术、安全交底→分段切割→吊运至堆料场→外运。

（2）施工工艺

确定切割断位置→安装固定导向→固定绳锯机械→安装金刚石绳索→连接控制设备→切割作业→运至吊点→吊至场外→集中清运［8－9］。

4.4 施工要点

内支撑拆除施工对象为竖向的3道钢筋混凝土内支撑、围檩及栈桥，预应力锚杆及腰梁不拆除，施工主要采用绳锯切割工艺进行拆除，在细部拆除无法满足绳锯作业的条件时，使用人工风镐拆除，完成对整个内支撑及围檩的拆除工作，拆除下的支撑梁使用叉车进行倒运，最后使用吊车或者塔吊吊运出基坑。以下为施工过程中的细部方案。

（1）马镫搭设

常规部位楼板以上的支撑梁使用型钢马镫进行支撑，马镫采用槽钢焊接而成，造型为稳固的三角形，每块混凝土切块至少设置2个马镫进行支撑，马镫与支撑梁之间保留0.1 m空隙，现场采用木方塞实。马镫纵宽1 m，横宽0.8 m。立柱使用普通工字钢14，横梁采用普通槽钢16，连系梁采用普通工字钢14。现场马镫如图3所示。

图3 马镫搭设实景

（2）围檩分割

按叉车最大载重5 t考虑，围檩每段的分割长度应不大于1.3 m。围檩切割先在靠桩侧按2 m间距钻出穿绳孔后用绳锯逐段切除。切除时应先切断围檩内侧与桩连接的部位，之后再对围檩两端进行切除。穿绳孔原则上应尽量靠近护坡桩一侧。围檩切割应以围檩拐点为起点，每个拐点都应设置穿绳孔进行切割。

围檩应最后拆除，待本区所有绳锯切割部位的支撑梁均拆除完毕后，再拆除围檩。如图4所示，围檩从拐角开始，向两侧逐步拆除。

图4 围檩拆除顺序

（3）节点拆除

节点部位混凝土由于无法整体切割拆除，拟采用绳锯切割结合风镐破碎的形式拆除混凝土。节点部位剩余混凝土较多的部位可先用绳锯割除大块混凝土，剩余距离格构柱及牛腿较近的混凝土采取人工风镐破除，节点周围500 mm以外的混凝土均应予以拆除。拆除节点部位混凝土时应注意对格构柱的保护，不得损伤格构柱。以交叉较多的两个节点为例，后附节点拆除大样图如图5所示［10］。

图5 节点拆除大样图

（4）栈桥拆除

先在栈桥上钻出穿绳孔后使用绳锯切成小块，逐步拆除。拆除顺序由栈桥板的四周向中心拆除，切割下的混凝土块直接使用吊车吊走装车。栈桥拆除时，先将拟切割的混凝土块两侧打出穿绳孔穿过钢丝绳作为预吊点（依实际工况，也可剔凿出部分主筋作为预吊点），使用吊车或塔吊挂起预吊点并收紧钢丝绳，待混凝土块完全分割后吊走装车。每块混凝土块吊装时应两端使用钢丝绳绑稳后进行吊装，保证起吊平稳。栈桥拆除切割下的混凝土块每块重量不得大于5 t，栈桥板厚为0.5 m，拟将栈桥板按1.7 m ×2.3 m（标号为 1）或 1.0 m ×3.0 m（标号为2）尺寸进行分割，如图6和图7所示，可根据现场实际情况合理调整，但每块的切割面积不得大于4 m2。切割时注意对节点的保护，节点周围0.5 m范围内宜人工破除。

图6 北侧栈桥1拆除大样图

图7 东侧栈桥2拆除大样图

（5）汽车坡道部位拆撑

汽车坡道范围内由于无楼板，护坡桩悬臂较高，需先进行换撑。该部位内支撑下部空间高度不一，最高达6 m。所以该范围内支撑拆除时依据现场实际工况考虑支撑梁下部搭设马镫或脚手架支撑或使用悬挂下放的方式来进行拆除施工。使用悬挂下放方式的部位，采用吊车或者倒链预先对要拆除的部位进行悬挂固定，待支撑梁切断后，使用吊车或者倒链将分割下的支撑梁缓慢下放至下部楼板处，由叉车及时倒运至开阔地带后吊出装车。使用倒链悬挂时，倒链固定于上层支撑梁上，且为保证悬挂下放过程的平稳及安全，每段切割下的支撑梁须使用两个倒链对称悬挂，单个倒链额定起重重量应大于切割下支撑梁的重量（5 t）［11］。

（6）洞口部位拆除

对于结构楼板上的塔吊柱、电梯井以及后浇带等孔洞部位，无法使用常规支撑和吊运方法。拟在洞口部位设置工字钢梁，钢梁上部满铺木工板作为支撑马镫的平台。后浇带部位可将木工板替换为钢板，以满足车辆行驶需求。洞口及后浇带部位支撑梁，切割前预先使用倒链将拟切割的部位悬挂于上层梁上并拉紧，以减少下部工字钢梁承受的荷载，切割完成后及时转运吊装。

（7）格构柱及栈桥立柱的拆除

格构柱及栈桥立柱在三道内支撑梁及栈桥均已拆除完成后，最后进行拆除。拆除顺序由上至下按地下结构逐层拆除。地下一层底板以上的格构柱可沿地下一层底板平面切断后直接吊运出基坑。负一层以下无法直接吊运，可在格构柱上部保留0.5 m左右长度作为吊点，使用导链将下部格构柱切断后缓慢下放至相应楼层的底板上，然后将上部保留的0.5 m割断，最后统一运出基坑，如图8所示。栈桥立柱使用相同的拆除方法完成拆除，将地下一层以上栈桥立柱沿负一层底板面切断吊运后，应将楼板间的立柱混凝土剔凿干净后，方可进行下一层立柱的拆除，避免楼板间混凝土掉落。