深基坑施工中的支撐置換與提前拆除

呂 偉 朱緒偉 郭訓棟 楊士杰 張旭東

中建八局第一建設有限公司 濟南 250100

1 工程概況

背景工程位于上海市閔行區，工程為地下3層結構，基坑均深16.70 m，圍護結構采用“地下連續墻+混凝土支撐+格構柱”的結構形式，設置了4道混凝土支撐。地下基坑面積約40 000 m2，分C、D、E三倉，其中，D倉基坑面積約20 000 m2。按照設計要求，C倉±0.00 m層完成后，才能進行D倉施工；D倉±0.00 m層完成后，才能進行E倉施工。本文介紹D倉內支撐置換與提前拆除的應用，基坑平面分區和D倉第1道棧橋支撐示意如圖1、圖2所示。

圖1 基坑平面分區示意

圖2 D倉第1道棧橋支撐示意

2 構思理念

以往此類深基坑的施工工況是結構施工完成后，拆除上道支撐，再進行上層樓板施工，以此類推進行施工。這種模式有兩點不足：一是同道工序施工完成后作業面移交大，需大量勞動力配合，不能進行流水作業，即使進行流水施工，也必然會出現工作面過剩的情況；二是由于相鄰工序之間沒有穿插時間，導致工期較長。

考慮到以上情況，結合D倉基坑面積大、工程量大、工期緊等因素，提出了進行支撐置換與提前拆除的設想。

3 總體部署

1）在進行D倉底板與樓板施工時，把D倉分成D1～D10共10個區域。為了能在最短的時間內完成各區底板的澆筑，每區面積細分后約2 000 m2，分區時應提前考慮支撐拆除的問題（圖3、圖4）。

2）D1、D2區底板完成，相應位置鋼換撐回頂后，可拆除部分角撐，底板上層結構局部可進行施工。D3區底板完成，相應位置鋼換撐回頂后，可拆除部分支撐，D3區上層結構亦可組織施工。以此類推，4道支撐均提前拆除，上層樓板也可同時進行施工。

圖3 D倉分區示意

圖4 斜拋撐節點示意

3）提前考慮回頂支點的設置位置。拆除第4道支撐時，支撐回頂支點設置在基礎底板上。拆除第3道支撐時，第3道支撐受力最大，支撐回頂支點仍設置在底板上。拆除第1、2道支撐時，回頂支點應設置在結構柱的底部[1-3]。

4 具體施工

4.1 預埋件設置

預埋件M2需在支撐施工時提前預埋，預埋件M1需在底板和結構柱施工時提前預埋，如圖5所示。

圖5 預埋件大樣示意

4.2 底板與牛腿施工

1）D1、D2區底板施工完成后，進行D2區內的斜拋撐回頂，拆除D1區域內的4道支撐，然后進行D1區上層結構施工（圖6）。D3區底板施工完成后，進行D3區內的斜拋撐回頂，拆除D2、D3區內的4道支撐，然后進行D2、D3區上層結構施工（圖7）。

2）D4～D6區底板施工完成后，拆除D2、D3區斜拋撐，將拆除的斜拋撐加設在D4～D6區，使斜拋撐重復利用。支撐回頂后，拆除圖8所示區域4道支撐，然后進行D4～D6區上層結構施工。D7、D8區底板施工完成后，拆除剩余4道支撐，進行D7、D8區上層結構施工（圖9），與此同時拆除D2～D6區內斜拋撐。

圖6 D1、D2區底板完成置換與拆除部分

圖7 D3區底板完成置換與 拆除部分

圖8 D4～D6區底板完成置換與拆除部分

圖9 D7、D8區底板施工完 成拆除部分

3）D9區底板施工完成且相應斜拋撐回頂后，拆除D9區支撐，進行D9區上層結構施工。D10區底板完成后，拆除相應4道支撐，進行D10區上層結構施工。

4）在底板澆筑完成后立即進行牛腿澆筑。混凝土牛腿強度達到設計要求時，進行斜拋撐安裝，以便為支撐拆除做準備。斜拋撐材料可以是40#加肋工字鋼或者φ609 mm鋼管。牛腿與斜拋撐加設如圖10所示[4-6]。

圖10 牛腿與斜拋撐加設示意

4.3 樓板施工

樓板施工時，支撐拆除只有一處與底板施工不同，即：D1～D3區相應的樓板全部施工完畢后，才開始進行D1區支撐拆除。原因是樓板的傳力剛度小于基礎底板，為安全起見，需加大樓板的傳力面積。其余施工工況與底板施工一致。

4.4 斜拋撐優化

1）斜拋撐位置的布置有3種類型：一是加設在圍護墻上，防止圍護變形過大造成周邊環境受到影響，此類斜拋撐必須加設；二是加設在圍護設計不規則區域，此處受力復雜，必須加設斜拋撐；三是某些部位為安全起見，加設了斜拋撐，這些部位可適量細化設置（圖11）。

2）針對這第3種為安全起見而設置的斜拋撐，我們進行了細化：

圖11 斜拋撐布置位置分類示意

（1）這些斜拋撐的牛腿與預埋件必須按照工程要求進行施工。

（2）拆除D9區支撐時，先不加設斜拋撐。拆除時，重點監測兩側圍護測斜點與支撐軸力。拆除前監測1次，拆除過程中，每隔4 h監測1次，監測出現異常情況時，應馬上加設斜拋撐。

（3）拆除中部大對撐時，先不加設斜拋撐。先將1根對撐鑿開長度小于2 m的一段，鋼筋不得斷開。對應兩側的圍護測斜點與支撐軸力監測頻率加密至4 h監測1次。3根對撐分3次鑿除，斷開時間間隔為8 h，斷開后觀察1 d，監測無異常情況后，可拆除D3區內剩余對撐。如出現異常，則迅速在斷開處回頂斜拋撐，并立即澆筑C60早強混凝土補強，再按原方案加設斜拋撐后再施工[7-9]。

4.5 監測

1）支撐置換與提前拆除，最重要的是監測，而監測的重點又是對提前拆除區圍護變形和支撐軸力的監測。在支撐置換與提前拆除的整個過程中，拆除區域圍護地下連續墻測斜點的變形量均在正常范圍內，支撐軸力監測點的軸力也均在設計控制值的80%以下。

2）支撐提前拆除時圍護地下連續墻受影響最大的位置在基坑南側，南側圍護地下連續墻在第4道支撐拆除時測斜點CX218孔變形曲線如圖12所示。從圖中看出，隨著支撐的置換與拆除，此點變形量控制在正常范圍內。另外，每道支撐拆除時此點變形曲線幾乎一致。

圖12 第4道支撐拆除時測斜點CX218孔變形曲線

3）提前拆撐時，支撐軸力最大點在南北向大對撐位置，且拆除第4、3道支撐時受力最大。在此對撐上布設的一組同一豎向位置自上而下的支撐軸力點GL204-1～4的軸力曲線如圖13所示。隨著第4、3道支撐的置換與拆除，此組軸力各點受力較穩定，且數據值均在正常范圍內。

4）若出現未預見圍護點變形加大或支撐軸力增大的情況時，應立即進行后置斜拋撐的加設，將力分解后傳入底板或樓層。斜拋撐后置加設采用“后植筋+鋼板鉆孔塞焊”的形式。

圖13 各點拆撐過程中的軸力曲線示意

5 施工效果

支撐置換與提前拆除施工使現場實現了流水作業，并節約了勞動力的投入。施工中只增加了預埋件的費用與部分斜拋撐的租賃費用，但此工況的工期比以往施工所需時間縮短了近一半。并且在整個施工過程中，圍護變形監測點均未出現異常情況，在基坑安全方面同樣達到了預期的效果。

6 結語

在特定的深基坑施工中，根據基坑工程的特點及其周邊環境，結合設計意圖與現場的施工工況，進行支撐體系置換與提前拆除的施工方法是可行的，同時也符合實際施工的需求。

本工程根據實際情況，合理引入支撐體系置換與提前拆除的技術，并進行全過程管控，使基坑在安全、工期方面均取得了良好效益，這種施工技術可以在類似的工程中進行推廣與應用。