毗臨地鐵深大基坑內支撐拆除施工技術

郭 偉

（中鐵建設集團北京工程有限公司 北京 100040）

1 項目簡介

中國農業科技國際交流中心項目位于海淀區中關村南大街與學院南路兩條交通干線的東北角，西臨中關村南大街，南臨學院南路，東面為農科院住宅樓，北臨農科院南二街，與寰太大廈隔街相鄰，地鐵四號線魏公村站東北向出入口位于用地西紅線外偏北方向，東南出入口與項目地下二層銜接。

本工程地下室為五層，基坑深度25.5 m，基坑內支撐如圖1所示。基坑南北向長度為155.4 m，東西向長度為67.2 m，基坑周長為448.5 m，占地面積為9 729.8 m2。基坑采用明挖順做法施工，工法主要為單排樁＋內支撐＋錨索支護，圍護樁東、南、北側為1000@1400灌注樁，內支撐采用混凝土桁架撐，錨索一樁一錨，豎向設置3道內支撐和1道錨索；西側臨近地鐵部分采用1200@1600灌注樁。

圖1 基坑內支撐三維圖

本工程基坑支護采用護坡樁結合混凝土內支撐的形式，內支撐及冠梁的混凝土等級均為C30，其他參數見表1。

表1 內支撐參數 m

2 內支撐拆除施工重難點分析

2.1 拆除施工重點

（1）換撐的施工要求。本工程樓板與圍護結構間的肥槽回填混凝土作為相應位置的換撐，存在后澆帶部位無法回填以及汽車坡道部位無樓板等無法使用常規方法進行換撐的部位［1］。

（2）卸荷及監測。卸荷時，在支撐區域對稱切割卸荷，宜分三次逐步卸荷。第一次隔二拆一，卸荷間隔12 h，第一次卸荷后，對變形進行監測，確認安全后方可進行第二次卸荷（隔一拆一），第二次卸荷后再次進行變形監測，確認安全后方可進行第三次卸荷，卸荷施工完成后，方可進行內支撐拆除施工。拆除施工過程中，監測工作應保持同步進行。

2.2 拆除施工難點

（1）汽車坡道部位支內撐的拆除

本工程汽車坡道分布多，對內支撐拆除的影響范圍大，且汽車坡道位置換撐方式特殊，支撐梁距下部樓板高度較大，拆除施工難度大，拆除下的支撐梁無法使用叉車倒運等難點。

（2）拆除下的支撐梁的吊運

本工程支撐梁的吊裝及倒運工作量較大。拆除下的支撐梁由叉車倒運至基坑吊運點垂直吊運出坑，部分無法使用叉車或鏟車的部位需使用塔吊進行吊運。拆除前對拆除區域各部分支撐梁的吊運順序及方式，叉車的行走路線等作出合理安排，避免重復倒運，提前協調好汽車吊、塔吊等吊運機械，避免集中堆放、疊放。

（3）內支撐拆除施工與結構施工的配合

本工程內支撐的拆除需依結構施工及換撐施工的進度進行分段拆除，結構施工的完成情況直接影響拆除施工的進行，且內支撐的拆除施工也需要結構施工的支持與配合。對于拆除過程中對結構的成品保護、細部拆除施工時與結構的交叉流水作業、現場人員機械的調配等，需結合結構施工的情況進行動態管理，積極溝通，互相配合。

3 方案選型

混凝土內支撐拆除時，常見的方法為：人工拆除法、爆破拆除法、機械拆除法等，考慮到周邊毗鄰地鐵近，施工進度要求高，施工安全要求高、造價等因素，經綜合考慮，最終選擇機械拆除法（繩鋸切割＋風稿）進行內支撐及圍檁的拆除施工［2－3］。拆除下的內撐梁采用叉車進行倒運，再利用吊車吊運出基坑，最后集中清運出場外［4］。

4 內支撐拆除施工

4.1 內支撐拆除施工條件

本工程混凝土內支撐拆除前應符合下列條件：

（1）每道撐拆除前，其標高以下的主體結構、后澆帶均需施工完畢，且結構強度達到設計要求的100%，肥槽回填完成，且強度達到設計要求的75%。

（2）卸荷。沿縱向進行切縫卸荷，并進行觀察，待基坑變形穩定。

（3）回填肥槽。卸荷完待基坑變形穩定后，回填預拆段內支撐對應的肥槽，且肥槽的混凝土強度需達到設計要求的75%。

（4）倒撐。拆撐范圍內的汽車坡道位置的倒撐施工完畢。

4.2 拆除順序

（1）內支撐拆除整體按照“先倒撐，后拆除”的順序進行［5］。

（2）縱向拆除順序為：內支撐整體由下向上依次拆除，拆除順序為：第三道支撐→第二道支撐→第一道支撐。

（3）平面拆除順序：每道內支撐，根據主體結構施工進度及流水段劃分，分區域進行拆除，大方向由南向北進行施工。第三道內支撐整體分為兩大段，南側Ⅰ段先拆除，北側Ⅱ段后拆除；第二道與第一道支撐整體分為四大段，拆除順序為Ⅰ段→Ⅱ段→Ⅲ段→Ⅳ段，具體分界與拆除順序如圖2所示。每個區域內先拆輔撐，再拆除對撐［6－7］。

圖2 第二道和第一道內支撐拆除順序

4.3 內支撐拆除施工工藝

（1）施工流程

人員、設備進場→技術、安全交底→分段切割→吊運至堆料場→外運。

（2）施工工藝

確定切割斷位置→安裝固定導向→固定繩鋸機械→安裝金剛石繩索→連接控制設備→切割作業→運至吊點→吊至場外→集中清運［8－9］。

4.4 施工要點

內支撐拆除施工對象為豎向的3道鋼筋混凝土內支撐、圍檁及棧橋，預應力錨桿及腰梁不拆除，施工主要采用繩鋸切割工藝進行拆除，在細部拆除無法滿足繩鋸作業的條件時，使用人工風鎬拆除，完成對整個內支撐及圍檁的拆除工作，拆除下的支撐梁使用叉車進行倒運，最后使用吊車或者塔吊吊運出基坑。以下為施工過程中的細部方案。

（1）馬鐙搭設

常規部位樓板以上的支撐梁使用型鋼馬鐙進行支撐，馬鐙采用槽鋼焊接而成，造型為穩固的三角形，每塊混凝土切塊至少設置2個馬鐙進行支撐，馬鐙與支撐梁之間保留0.1 m空隙，現場采用木方塞實。馬鐙縱寬1 m，橫寬0.8 m。立柱使用普通工字鋼14，橫梁采用普通槽鋼16，連系梁采用普通工字鋼14。現場馬鐙如圖3所示。

圖3 馬鐙搭設實景

（2）圍檁分割

按叉車最大載重5 t考慮，圍檁每段的分割長度應不大于1.3 m。圍檁切割先在靠樁側按2 m間距鉆出穿繩孔后用繩鋸逐段切除。切除時應先切斷圍檁內側與樁連接的部位，之后再對圍檁兩端進行切除。穿繩孔原則上應盡量靠近護坡樁一側。圍檁切割應以圍檁拐點為起點，每個拐點都應設置穿繩孔進行切割。

圍檁應最后拆除，待本區所有繩鋸切割部位的支撐梁均拆除完畢后，再拆除圍檁。如圖4所示，圍檁從拐角開始，向兩側逐步拆除。

圖4 圍檁拆除順序

（3）節點拆除

節點部位混凝土由于無法整體切割拆除，擬采用繩鋸切割結合風鎬破碎的形式拆除混凝土。節點部位剩余混凝土較多的部位可先用繩鋸割除大塊混凝土，剩余距離格構柱及牛腿較近的混凝土采取人工風鎬破除，節點周圍500 mm以外的混凝土均應予以拆除。拆除節點部位混凝土時應注意對格構柱的保護，不得損傷格構柱。以交叉較多的兩個節點為例，后附節點拆除大樣圖如圖5所示［10］。

圖5 節點拆除大樣圖

（4）棧橋拆除

先在棧橋上鉆出穿繩孔后使用繩鋸切成小塊，逐步拆除。拆除順序由棧橋板的四周向中心拆除，切割下的混凝土塊直接使用吊車吊走裝車。棧橋拆除時，先將擬切割的混凝土塊兩側打出穿繩孔穿過鋼絲繩作為預吊點（依實際工況，也可剔鑿出部分主筋作為預吊點），使用吊車或塔吊掛起預吊點并收緊鋼絲繩，待混凝土塊完全分割后吊走裝車。每塊混凝土塊吊裝時應兩端使用鋼絲繩綁穩后進行吊裝，保證起吊平穩。棧橋拆除切割下的混凝土塊每塊重量不得大于5 t，棧橋板厚為0.5 m，擬將棧橋板按1.7 m ×2.3 m（標號為 1）或 1.0 m ×3.0 m（標號為2）尺寸進行分割，如圖6和圖7所示，可根據現場實際情況合理調整，但每塊的切割面積不得大于4 m2。切割時注意對節點的保護，節點周圍0.5 m范圍內宜人工破除。

圖6 北側棧橋1拆除大樣圖

圖7 東側棧橋2拆除大樣圖

（5）汽車坡道部位拆撐

汽車坡道范圍內由于無樓板，護坡樁懸臂較高，需先進行換撐。該部位內支撐下部空間高度不一，最高達6 m。所以該范圍內支撐拆除時依據現場實際工況考慮支撐梁下部搭設馬鐙或腳手架支撐或使用懸掛下放的方式來進行拆除施工。使用懸掛下放方式的部位，采用吊車或者倒鏈預先對要拆除的部位進行懸掛固定，待支撐梁切斷后，使用吊車或者倒鏈將分割下的支撐梁緩慢下放至下部樓板處，由叉車及時倒運至開闊地帶后吊出裝車。使用倒鏈懸掛時，倒鏈固定于上層支撐梁上，且為保證懸掛下放過程的平穩及安全，每段切割下的支撐梁須使用兩個倒鏈對稱懸掛，單個倒鏈額定起重重量應大于切割下支撐梁的重量（5 t）［11］。

（6）洞口部位拆除

對于結構樓板上的塔吊柱、電梯井以及后澆帶等孔洞部位，無法使用常規支撐和吊運方法。擬在洞口部位設置工字鋼梁，鋼梁上部滿鋪木工板作為支撐馬鐙的平臺。后澆帶部位可將木工板替換為鋼板，以滿足車輛行駛需求。洞口及后澆帶部位支撐梁，切割前預先使用倒鏈將擬切割的部位懸掛于上層梁上并拉緊，以減少下部工字鋼梁承受的荷載，切割完成后及時轉運吊裝。

（7）格構柱及棧橋立柱的拆除

格構柱及棧橋立柱在三道內支撐梁及棧橋均已拆除完成后，最后進行拆除。拆除順序由上至下按地下結構逐層拆除。地下一層底板以上的格構柱可沿地下一層底板平面切斷后直接吊運出基坑。負一層以下無法直接吊運，可在格構柱上部保留0.5 m左右長度作為吊點，使用導鏈將下部格構柱切斷后緩慢下放至相應樓層的底板上，然后將上部保留的0.5 m割斷，最后統一運出基坑，如圖8所示。棧橋立柱使用相同的拆除方法完成拆除，將地下一層以上棧橋立柱沿負一層底板面切斷吊運后，應將樓板間的立柱混凝土剔鑿干凈后，方可進行下一層立柱的拆除，避免樓板間混凝土掉落。

圖8 格構柱拆除示意

（8）防護措施

①拆撐施工時應注意對結構鋼筋及樓板的保護，靜力切割注意避讓結構鋼筋，切下的混凝土塊起吊時應平穩，不得碰撞結構鋼筋。

②現場采用架子管結合竹膠板對結構鋼筋進行圍護。

③后澆帶可用木模板封閉嚴密，防止泥漿或混凝土塊濺入，機械行走部位，在其上鋪設鋼板保護。

④繩鋸切割產生的泥漿及時清理，墻、柱、樓板等部位使用彩條布覆蓋，避免泥漿污染，每天拆除施工結束時及時沖洗。

⑤施工時對格構柱進行保護，機械行走及作業嚴禁碰撞格構柱［12］。

（9）監測方案

內支撐拆除施工中圍護結構應力釋放較大，可能會出現基坑邊坡和周邊建筑設施的變形，為確保邊坡安全穩定和工程順利進行，避免對周邊建筑設施造成傷害，因此要對基坑以及周邊道路、管線、建筑物等進行監測。

監測包括：①支護結構頂部水平位移、豎向位移；②深層水平位移；③基坑周邊地面沉降監測；④錨桿軸力；⑤地下水位；⑥內支撐軸力監測；⑦基坑周邊建筑物及管線監測。

同時，由專業的第三方單位對基坑西側地鐵部位及主體結構自身進行監測。內支撐拆除期間，監測頻率為1次/d。

5 結束語

中國農業科技國際交流中心項目在混凝土內支撐拆除過程中遵循“先倒撐，后拆撐”的原則，圍繞現場中的重點和難點，制定方案并開展專家論證，逐個擊破難點，在保證施工安全的情況下，保障了施工進度，且對基坑及周邊環境變形實現有效控制，可為今后類似工程提供經驗借鑒。