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超深超大基坑混凝土支撑拆除施工技术研究

洪泽泽1，徐进1，王剑1，谢雨冬2，黄继华3，彭鹏3，贾钱君3

上海建工五建集团有限公司；2.东南大学材料科学与工程学院；

3.中国葛洲坝集团股份有限公司

摘要：随着国务院正式批复同意设立南京江北新区，江北新区核心区作为国家级新区的中心，将打造为亚洲最大地下综合体工程，新区内超深基坑不断涌现，复杂围护形式接踵而至，设计要求高、施工复杂、支撑拆除难度大。以江北新区中心区地下空间一期工程三区一段施工总承包项目深基坑内支撑拆除为研究对象，通过分析地下室结构形式、现场周边环境状态和本项目的建设目标，探讨出了一套合理、高效的深基坑支撑拆除方法，大大缩短项目建设周期、并节约了总包方的施工成本，为后续类似工况工程支撑拆除提供了一定借鉴和参考。

关键词：超深基坑；支撑拆除；绳锯切割；拆撑前置条件优化；基坑监测

1 工程概况

江北新区中心区地下空间一期工程三区一段施工总承包项目为地下空间商业综合体，用地面积11505m2，总建筑面积53916m2，地下4层，局部夹层，其上为500m南京地标建筑。基坑总延长米为423m，东西长约120m，南北宽约90m，基坑深度-29.55m，北邻在建地铁4号线、南临在建地铁13号线、西临在建横江大道地下通道、东临在建地铁15号线。基坑安全等级为一级，顺做法施工，采用1.2m厚（北侧、西侧）、1.5m厚（南侧、东侧）地下连续墙作为基坑围护体系（图1），地连墙普遍深73 - 74.1 m，砼强度等级为水下C40，抗渗等级P12。支撑平面布置采用对撑+角撑+边桁架的支撑形式，基坑普遍区域设置五道钢筋砼满堂水平支撑、塔楼区域设局部第六道砼支撑（图2），首道支撑上设置栈桥，钢筋砼围凛、支撑的砼设计强度等级均为C40。竖向支承体系采用角钢格构柱，立柱桩采用钻孔灌注桩。

  

图1 基坑围护布置图                       图2 支撑布置立面图

塔楼核心筒不受支撑影响先行施工至±0.00，裙房施工受基坑支撑制约，基坑支撑拆一层施工一层。

2  基坑内支撑拆除难特点分析

2.1 基坑周边外围环境复杂，拆撑工艺要求高

基坑北侧地铁4号线完成地下三层顺做，正在进行地下第四层逆作施工，南侧地块正在进行第三道支撑砼浇筑施工，西侧横江大道正在进行首道支撑砼浇筑施工，东侧地块局部进行地连墙施工。周边地块施工对本项目基坑支撑拆除过程中换撑施工及应力稳定释放提出更高要求，需避免大面积拆除支撑时的密集振动对邻近环境产生不利影响。此外，本项目需创建省标化星级工地、文明施工要求高，需选用更合适的拆除工艺。

2.2 支撑截面大、支撑拆除工作量大，功耗久

本工程基坑普遍设置5道钢筋混凝土支撑、塔楼区域局部设置第6道支撑（见表1），支撑截面最大为第5道撑，最大截面为2400mm×1200mm，每延米重量7.2t，因结构楼板厚普遍在120mm，考虑到结构楼板本身的承载上限，叉车最优选型为额定起重量10t液压叉车，支撑拆除分段要求频次高，给驳运、吊装带来困难。支撑围檩、主撑、连杆及栈桥拆除总方量约为16000 m³，工作量大、功耗久。

表1 基坑支撑截面规格统计表

砼支撑	围檩/mm2	主撑/mm2	八字撑/mm2	连杆/mm2	中心标高/m
第1道	/	900×800	800×700	700×700	+5.500
第2道	1500×900	1100×800	900×800	800×800	+0.400
第3道	1900×1000	1200×900	1000×800	800×800	-4.500
第4道	2200×1200	1400×1000	1100×800	900×800	-9.000
第5道	2400×1200	1400×1000	1100×800	900×800	-13.300
第6道	1800×900	1200×800	/	800×800	-16.650

2.3 项目工期紧，原设计工况拆撑无法满足业主进度要求

应业主商业运营工期要求，地下室每层支撑拆撑及主体结构作业时间需控制在60d内。按围护设计要求，支撑拆除的前置条件为：地下室结构梁板、换撑构件施工完成并达到设计强度80%后，且覆盖形成封闭后。本工程单层地下室面积约11000m2，结构养护周期需约10d，一层地下室结构施工周期约40d，根据业主工期要求拆撑作业仅有10d左右。如此短时间内的满堂支撑拆除作业，应力集中突变，势必会加大基坑位移风险，增加安全隐患，支撑拆除需要充分利用好基坑的“时空效应”理念，来降低基坑安全风险，需要寻找新的支撑拆除前置条件。

3  解决措施

3.1 结合周边环境，合理选择拆撑工艺

考虑到周边环境及项目创优要求，拟选择拆撑工艺考虑有静力爆破法、钻孔法排孔切割、金刚石绳锯切割法[1]。化学静力法，涉及工艺工序较多：考虑到本工程支撑梁钢筋密集，钻孔前需先剥离出上层梁钢筋、割除梁面密集的梁主筋、箍筋、腰筋；考虑到每道支撑梁截面类型多，每次爆破前均需现场试验孔距、排距与角度；装药前需认真清孔，辅助工序作业量大、工期较长。钻孔法排孔切割，考虑到更多的是需要人工在支撑梁上临空作业，本工程支撑梁离楼板面高度超过2m，人工耗费量大且属高空作业，安全隐患大。金刚石绳锯切割法，人工投入量少、拆除过程属于无损切割，安全、高效，且施工期间不会产生噪声与扬尘污染。

综合考虑，本工程支撑拆除施工选用金刚石绳锯无损切割工艺[2]。

3.2 合理安排拆撑工序、为后续结构施工创造条件

图3 支撑拆除分区图                    图4 支撑拆除顺序流水施工图

根据支撑对撑体系、结构后浇带位置及现场组织安排，合理划分施工片区（见图3），支撑拆除顺序为1区、6区→2区、5区→3区、4区。1区、6区支撑拆除同时结构可以同步施工（见图4），不影响地下室结构工序作业。同时考虑现场拆除支撑块吊装效率，以塔吊为主、汽车吊辅助作业，拆除支撑块场外破碎。地下室基础底板（配筋垫层）施工完成，第五（六）道支撑按设计工况拆除同时进行B4层结构施工。

3.3 优化原有设计工况拆撑前置条件要求，拆撑施工提前介入

地下室B3-B0层结构施工需在第四道至第一道支撑拆除前，塔楼核心筒结构已出±0.00，且核心筒混凝土强度已达设计强度、混凝土养护龄期已满60d。按原设计工况要求，支撑拆除的前置条件为：地下室结构梁板、换撑构件施工完成并达到设计强度80%后，且覆盖形成封闭后，开始拆除支撑。

3.3.1 支撑拆撑前置条件优化

第四道至第一道支撑拆除考虑利用核心筒筒体结构作为支撑转换换撑构件[3]，当做支撑传力受力支点，基坑西侧的水土侧压力通过地连墙传递给水平桁架支撑体系，再由水平支撑传给核心筒由筒体结构承担[4]。

1区和6区拆撑分区支撑拆除前置条件优化为：核心筒±0混凝土浇筑完成，且养护临期已满60d；待1区、2区、6区和5区楼板混凝土浇筑完成，混凝土浇筑面往西超过了中部栈桥所在的南北对撑位置；1区、2区、5区和6区内后浇带、车道等结构中空处换撑构件全部施工完成；1区、2区、5区和6区相应区域下梁板和换撑形成并达到设计强度80%、覆盖形成封闭后；下层模板支架不拆；基坑及周边环境监测情况未出现异常。2区-5区拆撑工况维持原设计工况不变。

拆撑前置条件优化后，1区和6区支撑拆除作业可提前15d介入，减少了后续结构施工等待期。

3.3.2 安全监测

在基坑支撑拆除期间，为应对1区和6区支撑拆除前可能带来的基坑位移，分别在地下B4、B3和B2顶板柱特征点内增设内力监测点，预埋4组应力计，监测1区和6区支撑拆除前后的基坑支撑轴力变化；同时加强对整个基坑的基坑位移监测频率，由原每3d/次改为1d/次[5]。

监测方案如下：由基坑监测单位进行增设监测设备的安装和数据的采集，并于1区和6区拆撑前2d开始采集预埋应力计数据，于整个楼层板面混凝土全部浇筑完成3d后停止采集数据；监测设备预埋在2区和5区靠进3区和4区上4个框架柱梁板内，具体位置及编号如图所示（①、②、③、④）；监测过程中每日巡查结构梁、板、柱有无变形裂缝，结构中空处换撑型钢有无变形；查看基坑地墙、立柱、墙身测斜位移数据有无异常。

图5 新增监测点布置图                     图6 现场新增应力计安装

在基坑第四道至首道支撑1区和6区拆除期间，第四道支撑拆除时支撑内应力变化最大、为最不利工况，新增框架柱梁板内力变化监测点产生的最大内力变化在5区的测点2，为-57.83 kN，最大变化速率为48.26 kN/d，在可控范围内。

在基坑支撑拆除期间，基坑的地墙、立柱、侧墙位移监测数据详见表2。

表2 基坑监测数据统计汇总表

监测项目	最大变化速率	速率报警值	累计变化值	累计报警值	备注
地墙垂直位移	1.97mm/d	±3mm/d	-28.70mm	±50mm	满足要求
立柱垂直位移	1.92mm/d	±3mm/d	-28.80mm	±30mm	满足要求
地墙水平位移	-1.50mm/d	±3mm/d	-16.34mm	±50mm	满足要求
立柱水平位移	-1.93mm/d	±3mm/d	-26.94mm	±30mm	满足要求
墙身测斜	-2.95mm/d	±3mm/d	41.12mm	±70mm	满足要求

通过比对基坑支撑围护体系的日常监测数据反馈，基坑整体位移均在设计预警值内。通过施工过程中对基坑支撑、围檩（冠梁）等围护结构进行巡视检查，未出现肉眼可见性裂缝，支撑、立柱无较大变形，基坑整体安全可控。

4  结语

1）本工程选用的金刚石绳锯无损混凝土支撑切割工艺，以及分区块、划片区支撑流水切割的作业路线，在现场的基坑拆除作业过程中基坑位移的减少、支撑切割效率的提高、标化工地的创建上提供了有利的技术保障。

2）通过加强日常监测、增设结构应力监测点，来观察利用筒体结构作为换撑体来抵抗基坑本身的水土侧压力的可行性，数据化分析结构及围护受力变形状态科学指导施工，合理运用核心筒结构，优化了支撑拆除的前置条件，使得拆撑作业能提前介入，将支撑拆除和结构施工平行作业死循环做到了流水作业，缩短工期近2个月，创造了很好的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]罗艳平.深基坑混凝土内支撑拆除施工技术应用研究[J].施工技术,2020(11):23-24.

[2]高峰.张秋虎.绳锯无损切割技术在混凝土支撑拆除中的应用[J].交通世界，2019（14）:13-15.

[3]杨云.复杂结构深基坑的内支撑拆除施工技术研究[J].地基基础,2017(1):33-35+53.

[4]赵锡宏,李蓓.大型超深基坑工程实践与理论[M].人民交通出版社,2005.

[5]王安明,孙轶斌.深基坑变形监测方法与工程实践[M].黄河水利出版社,2015.

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