黃 凱

(上海市基礎工程集團有限公司，上海 200433)

1 概述

由于土地資源的緊張，需要充分利用地下空間，基坑規(guī)模均朝著超大超深進行發(fā)展，一般在軟土地區(qū)，超大深基坑支護的常規(guī)型式為板式支護+內支撐，且為了控制基坑位移，內支撐一般也采用剛度較大的鋼筋混凝土材料。因此在軟土地區(qū)，大部分超大超深基坑，均面臨著大體積混凝土支撐拆除的問題。本文通過介紹上海某超大深基坑支撐拆除過程中的具體情況，總結類似基坑拆撐遇到的普遍問題及解決方式，以期提供參考。

2 背景工程概況

2.1 工程概況

背景工程位于上海嘉定，主體結構為6層商業(yè)建筑，設置3層地下室。整個基坑呈不規(guī)則矩形，面積達到46 600 m2，開挖深度14.2 m。

2.2 周邊環(huán)境概況

本工程北側臨近在建地下連通道，連通道兩側敷設有較多市政管線；東側臨近地鐵11號線高架。運行區(qū)間；南側臨近施工臨時道路及河道；西側為擬建道路及架空電纜。

2.3 地質概況

本工程開挖范圍主要位于黏土層，其物理力學指標一般，土性較差。基坑內土層分布如表1所示。

本工程淺層地下水屬潛水，且與場地內現(xiàn)有明浜存在較密切的水力聯(lián)系，平均水位埋深一般為0.50 m～0.70 m。另外場地內④2層與⑦層土直接接觸，賦存于④2層土中的承壓水與賦存于⑦層土的承壓水相互貫通(見表1)，開挖前應采取措施防止出現(xiàn)突涌現(xiàn)象。

表1 土層物理性質參數(shù)

3 圍護設計概況及施工工況

本基坑考慮對地鐵11號線高架路及北側陳翔路地下通道的影響，采用鉆孔灌注樁作為分隔墻將基坑劃分為2個分區(qū)，其中基坑西側為A區(qū)、基坑東側為B區(qū)。其中A區(qū)面積32 300 m2，B區(qū)面積14 300 m2。A區(qū)與B區(qū)之間分隔墻采用φ850@1 050,φ1 250@1 450,φ900@1 100以及φ950@1 150鉆孔灌注樁結合φ850@600三軸水泥土攪拌樁止水帷幕作為圍護結構。豎向設置三道鋼筋混凝土水平支撐，支撐采用對撐+角撐+邊桁架的布置型式?；涌傮w施工工況如下：1)場地平整，施工硬地坪后進行圍護樁、攪拌樁、工程樁、鋼立柱及立柱樁的施工；2)在周邊圍護體達到強度后，進行基坑A區(qū)開挖；3)待A區(qū)基坑施工至地下室±0.000后，保留分隔墻側棧橋，開始B區(qū)基坑內開挖；4)待B區(qū)施工至地下室±0.000后拆除A區(qū)保留的棧橋系統(tǒng)，鑿除分隔墻，進行兩側結構連接。

4 支撐拆除關鍵技術研究

4.1 拆撐順序分析

一般情況下，拆撐之前，該道支撐下部結構及換撐均應達到設計條件，但對于超大型深基坑，幾萬平的結構層均澆筑完成后再進行支撐拆除工作是無法滿足工程施工工期的，且無法形成較好的施工流水。根據(jù)本工程的支撐布置型式(見圖1)，主要考慮以下幾種拆撐順序。

1)先拆除中部對撐，后拆除邊桁架+角撐。

該順序主要優(yōu)缺點如下：優(yōu)點：中部僅為對撐，支撐間距較為開闊，且該區(qū)域的支撐混凝土方量相對于角撐或邊桁架區(qū)域較少，先期拆除該區(qū)域支撐，可以較快地產生主體結構的工作面，同時和常規(guī)大基坑的土方盆式開挖方式相結合，無需調整施工順序。缺點：主要為拆撐的先決條件較為苛刻，需等中部及邊跨中部的混凝土均澆筑完成，形成大十字形狀的換撐，僅留四角區(qū)域未完成澆筑，前期等待時間較長。且在施工結構層時，由中部向四周發(fā)散，影響主體結構材料運輸及混凝土澆筑。

2)先拆除邊桁架+角撐，后拆除中部對撐。

該順序主要優(yōu)缺點如下：優(yōu)點：由于角部支撐構件較多，先期拆除可以避免后續(xù)拆除時間過長，且先拆區(qū)域主要分布于基坑四角，可以分塊投入拆撐力量，而不會產生拆撐工作面不足的情況。且拆除角部時，中部的對撐仍能起到抵抗土壓力的作用，基坑變形控制較好。主體結構層從四周向中部施工澆筑，可先形成環(huán)形換撐，經(jīng)結構設計復核后，可進行先拆撐作業(yè)，而不用等待全部板面完成。缺點：要形成先期的環(huán)形換撐，首先需要主體結構設計進行復核環(huán)形換撐需要預留的板塊縱深，比較難以進行計算分析，其二則與土方盆式開挖方式相沖突，在選擇該方案前應謹慎考慮，若選定則需調整最后一層土的開挖方式。且前期施工周邊環(huán)形結構，對于主體結構材料的運輸及施工力量的分配帶來較大考驗，當然，后期能夠較為順利地進行結構施工。

3)先拆除西北角，從西北向東南退拆。

該順序主要優(yōu)缺點如下：優(yōu)點：該拆撐順序的先期條件較小，僅需完成北部、中部和西部的結構板塊，形成倒L形，則西北部的對撐交叉區(qū)域即可進行拆除工作，順帶的該區(qū)域八字撐及角撐均可一并拆除，形成局部的結構施工工作面(見圖2)。同時，該方案自西北向東南方向進行拆撐，主體結構也按此順序進行澆筑，方便形成豎向流水。屆時，又能在上一層結構層形成倒L形換撐條件，總體將形成立體交叉作業(yè)。且自西北向東南施工，正好與現(xiàn)場的棧橋行車路線相匹配，最終的收尾工作較為簡單。缺點：先期拆撐被限制在一定區(qū)域內，但隨著后續(xù)結構板塊的形成，拆撐面積及混凝土方量呈倍數(shù)增加，需要投入較大的人力物力進行趕工，否則將影響后續(xù)主體結構的施工。該方案每階段的拆除區(qū)域均有嚴格的限定，需根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，拆撐單位與主體結構施工單位要形成較為緊密的銜接，對施工單位的要求較高。

4)從北向南退拆。

該拆除順序主要適宜南北狹長型的B坑(見圖3)，由于B坑無南北向的對撐，南北兩端僅靠角撐進行受力，可與土方開挖及結構施工順序形成較為融洽的搭接工序，擬在B坑拆撐時采用該方案。

根據(jù)上述原則，由于A坑西北角距離基坑中部出口最遠，且拆撐與結構施工能夠形成較好的立體交叉作業(yè)，節(jié)約工期，A坑采用先拆除西北角，從西北向東南退拆的方案。

4.2 拆撐方式分析比選

1)靜力切割。鋼筋混凝土靜力切割的工作原理是依靠金剛石工具(繩、鋸片、鉆頭)在高速運動的作用下，按指定位置對鋼筋和混凝土進行磨削切割，從而將鋼筋混凝土一分為二，這是世界上較為先進的無震動、無損傷切割拆除工法(見圖4)。在切除過程中需將鋼筋混凝土靜力切割工法和吊裝設備(吊車、卷揚機等)有機地結合起來完成拆除任務。該方法的主要優(yōu)缺點如下：

優(yōu)點：a.可以進行任何方向的切割，切割不受被切割體大小、形狀、切割深度的限制，廣泛使用于大型鋼筋混凝土構件的切割；鏈鋸切割以速度快，設備投入量較大，故而廣泛使用；b.由于其技術原理是依靠金剛石鏈鋸的工具進行磨削，其施工過程中無震動、無損傷，施工截面更加整齊，速度快；c.施工現(xiàn)場噪聲、振動及揚塵均較小，處于可控范圍內，對周邊環(huán)境的污染小。切割下來的混凝土均呈塊狀或條狀，方便調運清理。

缺點：a.由于切割機械為專用設備，采用靜力切割的價格較高；b.由于切割前就需將切割段用鋼纜繩索進行綁扎，方便后續(xù)吊運，因此前期準備工作較多，且現(xiàn)場需與吊運設備相結合，對施工單位要求較高。

2)機械破除。混凝土支撐機械破除是指采用機械設備先將支撐的混凝土進行破碎，形成混凝土碎塊，后割除鋼筋(見圖5)。一般機械破除的拆撐機械主要包括鎬頭機、鏟車等。該破除方式主要優(yōu)缺點如下：

優(yōu)點：a.施工方便，技術簡單，對拆撐單位的施工要求較低；b.由于該方式較為常規(guī)，拆撐的價格較低；c.混凝土破碎后，割除的鋼筋可重新回收利用，較為經(jīng)濟。

缺點：a.拆撐機械會在結構板面行走，采用該方式需先行復核結構板的承載能力，防止機械自重及破撐振動引起主體結構開裂；b.施工現(xiàn)場噪聲、振動及揚塵較大，對周邊環(huán)境的污染不小。且破碎的混凝土均呈小塊狀，后續(xù)的清理工程量較大。

綜上所述，由于本工程主體面積較大，支撐的總方量也較多，單純采用一種支撐拆除方式是不現(xiàn)實的，為確保施工工期，同時控制總體造價，保護周邊環(huán)境，該工程拆撐采用靜力切割與機械破除相結合的方式進行。

4.3 拆撐施工要點及常見問題處理

整個工程的臨時支撐方量約為27 700 m3。且每層地下結構均具有豎向插筋、結構留洞、坡道設施等對于拆撐產生不利影響的因素。本工程在現(xiàn)場實際遇到的問題分析及處理方式如下：

1)安全性要求。由于該工程大部分的混凝土支撐采用機械破除，屆時自重較大的機械將在結構層板上行走(機械參數(shù)見圖6)，對于結構梁板柱能否承受如此大的自重，需要進行仔細的復核。

根據(jù)計算，該型機械在B2，B1行走，會導致板面產生較大的裂縫，無法滿足主體后續(xù)的使用要求。為解決該問題，主體施工單位在120 mm厚的薄板區(qū)域搭設排架加密至600×900，步距1 200，能夠較好地分擔機械自重。同時在機械行走區(qū)域鋪設走道板或鋼板，分散機械自重對板面的壓力。

因此該型鎬頭機施工荷載如下：

活載系數(shù)取1.4，動力系數(shù)取1.1，則該型鎬頭機單側履帶壓力Q1=200×1.4×1.1×50%=154 kN,取設計值154 kN。

單側履帶著地尺寸取4.064×0.6，um=[(4.064+0.07)+(0.6+0.07)]×2=9.61 m。

B2層非人防區(qū)厚120 mm，保護層30 mm，上下配筋直徑約18 mm～22 mm，故h0=0.07 m。

βs=4.064 /0.6=6.77，取βs=4,αs按不利工況取值，αs=20。

經(jīng)計算得：

(0.7βhft+0.25σpc·m)ηumh0=(0.7×1.0×1.67+

0.25×0)×0.54×9 610×70=425 kN。

F1=154≤425 kN。

故最不利工況板塊B2板截面仍能承受車輛荷載沖切力的荷載，滿足相關規(guī)范設計要求。

2)成品保護要求。由于每層地下結構均具有豎向插筋、結構留洞、坡道設施，對整個拆除工作影響較大。為保護主體結構成品，主要采用以下針對性的措施解決該問題：a.對于結構留洞及坡道設施，采取機械破碎會產生較多碎塊，現(xiàn)場很難清理，且碎塊掉落由于高差較大，產生的沖擊力也較大，易對成品產生較大的破壞性。因此，對于存在結構留洞及坡道設施的區(qū)域，采用靜力切割的方法，整根吊運；b.對于豎向插筋區(qū)域，主要采用在插筋上方搭設木棚(見圖7)，機械破碎時的碎塊會掉落在臨時木棚上，對插筋的影響較?。籧.對于薄板區(qū)域，多鋪設鋼板，防止碎石掉落損傷結構板。

3)環(huán)境保護要求。由于現(xiàn)場大部分拆撐采用機械破除，施工現(xiàn)場噪聲、振動及揚塵均較大，對周邊環(huán)境的污染不小。為控制噪聲及揚塵對周邊環(huán)境的影響，現(xiàn)場主要采取以下措施：a.合理安排機械破除的拆撐時間段，盡量選擇白天周邊居民工作時間進行機械拆撐。傍晚開始禁止進行機械拆撐，控制噪聲。b.支撐拆除時及時灑水，控制揚塵。同時在項目紅線區(qū)域設置鋼圍擋，高度4 m左右，能夠較好地控制揚塵經(jīng)風吹四散產生的影響。

5 結語

1)本工程屬超大超深基坑，整個臨時支撐的混凝土方量達27 700 m3，在拆撐順序及拆撐方式上經(jīng)過綜合考量，確保安全的前提下為業(yè)主節(jié)省了大量工期及造價。2)對于超大面積基坑，在拆除混凝土支撐時，建議條件允許的情況下，機械破除和靜力切割相結合，能夠針對性地進行拆撐工作，現(xiàn)場實際效果較好。3)對于超大面積基坑，建議根據(jù)現(xiàn)場實際情況，選擇合適的拆撐順序和契機，方便形成立體交叉施工，對整個地下工程的施工能夠產生較好的推動作用。