周志華

上海寶冶集團(tuán)南京建筑有限公司 江蘇 南京 211161

0、前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，城市人口日趨密集，城市建設(shè)越來越重視地下空間的開發(fā)利用，各類地下工程，如地鐵、地下商場、地下停車庫、過江隧道等，其數(shù)量和規(guī)?？焖贁U(kuò)大，使得超大型深基坑工程得到了迅猛發(fā)展，鑒于超大型深基坑工程自身特點(diǎn)，其支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境（建筑物、構(gòu)筑物等）的安全成為社會各方關(guān)注的重點(diǎn)，土木工程界對超大型基坑的開挖、支護(hù)、支撐拆除等問題的研究越來越深入，對其變形的控制成為超大型深基坑工程研究的重要課題。

對于超大型深基坑變形機(jī)理，國內(nèi)外學(xué)者都對進(jìn)行了大量的研究，在1990年,Clough將深基坑變形分為兩種:一種是基坑開挖和支撐的基本過程引起的變形;另一種則是由于相關(guān)的施工活動如支撐拆除、基礎(chǔ)施工或墻體施工等引起的變形。2001年,Long根據(jù)大量基坑工程的墻體變形和土體變形的實(shí)測資料,具體討論了開挖深度、支撐系統(tǒng)剛度、坑底抗隆起穩(wěn)定系數(shù)等對基坑變形的影響。這兩種理論對國內(nèi)超大型深基坑工程研究產(chǎn)生了重要的影響，我國關(guān)于超大型深基坑變形研究是從20世紀(jì)90年代中期開始，經(jīng)過20多年的發(fā)展，形成了一套比較完善的超大型深基坑工程變形控制的計(jì)算理論和控制方法，但研究區(qū)域和方向主要是基坑開挖和支撐的基坑過程，其發(fā)展正經(jīng)歷從支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度控制向動態(tài)變形控制的轉(zhuǎn)變。

超大型深基坑變形主要表現(xiàn)為圍護(hù)結(jié)構(gòu)移位、周圍地表沉降和基坑底部土體隆起等，主要原因是土方開挖或支撐拆除等施工活動引起基坑內(nèi)外產(chǎn)生壓力差，圍護(hù)結(jié)構(gòu)在該壓力的作用下，產(chǎn)生向基坑內(nèi)的水平位移和土體變形，地表沉降主要原因來自圍護(hù)結(jié)構(gòu)移位和坑底土體隆起。本文通過工程實(shí)例，介紹了蘇州高新金鷹商業(yè)廣場項(xiàng)目基坑的基本情況，內(nèi)支撐體系的布置、支撐拆除換撐工藝，詳細(xì)分析了過程動態(tài)檢測的數(shù)值變化和原因，闡明通過支撐梁拆除次序的調(diào)整和破除方式的綜合利用，結(jié)合基坑檢測數(shù)據(jù)，合理安排支撐拆除的進(jìn)度，可以有效控制基坑變形量，對保證超大型基坑支撐體系和周邊環(huán)境的安全具有重要指導(dǎo)意義。

1、工程概況

該項(xiàng)目位于蘇州市高新區(qū)商業(yè)中心地帶，基坑底部有擬建地鐵3#線穿越，該地鐵隧道頂板即為本項(xiàng)目地下室底板，基坑內(nèi)外周邊環(huán)境復(fù)雜。該基坑總面積約28000m2，南北最大寬度140m，東西最大長度232m，基坑總延長米772m，基坑普遍開挖深度16.4m，局部18.5m。

該項(xiàng)目基坑支護(hù)設(shè)計(jì)采用四周地下連續(xù)墻+3道水平砼梁的內(nèi)支撐圍護(hù)體系，鋼格構(gòu)柱作為垂直向連接構(gòu)件，中部設(shè)置臨時分隔墻(寬度800，長度110m)，將基坑分為A、B兩區(qū)。3道支撐中心標(biāo)高分別為：-2.30m、-7.70m和-12.90m，其中首道支撐與棧橋相結(jié)合，棧橋板厚300mm。

2 、基坑監(jiān)測

2.1 基坑監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)布置

根據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》精度要求、基坑設(shè)計(jì)安全等級、基坑周邊環(huán)境以及地質(zhì)復(fù)雜程度，本基坑按一級監(jiān)測等級的技術(shù)要求進(jìn)行監(jiān)測。A區(qū)布設(shè)各類監(jiān)測點(diǎn)149個，B區(qū)布設(shè)各類監(jiān)測點(diǎn)195個，共計(jì)344個監(jiān)測點(diǎn)，形成了立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

2.2 內(nèi)支撐拆除前基坑變形情況

整個基坑在土方開挖期間，基坑部分點(diǎn)變形超過設(shè)計(jì)報警值，特別是道路、管線、地鐵連通口監(jiān)測點(diǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過20mm及10mm的設(shè)計(jì)報警值，但基坑一直處于穩(wěn)定的變化趨勢中，至底板澆筑完成未有較大突變，基坑變化總體可控。如下圖所示。

圖1 支撐拆除后基坑北側(cè)變形圖

圖2 支撐拆除后基坑西側(cè)變形圖

3、 基坑支撐拆除方案

本項(xiàng)目基坑體系的拆除主要采取鎬頭機(jī)破除的方式，局部使用靜力切割、排孔切割，按照先A區(qū)后B區(qū)，自下而上，先拆除水平支撐及圍檁，再拆格構(gòu)柱，最后破除地連墻，結(jié)合地下結(jié)構(gòu)施工，逐層換撐，逐區(qū)逐塊拆除。

三道水平砼支撐、圍檁的拆除，采取鎬頭機(jī)破除為主，靜力切割為輔，拆除前，需據(jù)地鐵明挖區(qū)間的施工進(jìn)度、樓板結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度和砼強(qiáng)度，確認(rèn)換撐條件，A、B區(qū)交替進(jìn)行。

格構(gòu)柱的拆除，采取自上而下，逐層拆除，其中負(fù)一層格構(gòu)柱在棧橋破除時，同步拆除，負(fù)二、三層的格構(gòu)柱在地下室頂板全部澆筑結(jié)束后拆除。

中隔墻的拆除，采取鎬頭機(jī)破鑿和排孔切割并行，其中負(fù)一層中隔墻與第一道支撐同步拆除，負(fù)二、三層中隔墻在地下室封頂后，自上而下，逐層拆除。

3.1 拆除順序

每層支撐拆除的順序?yàn)椋撼善繁Ｗo(hù)措施及工況條件確認(rèn)→機(jī)械進(jìn)場、就位→吊裝鎬頭機(jī)到基坑→支撐、圍檁鎬頭機(jī)破碎→人工回收廢鋼筋→挖機(jī)翻渣→垃圾歸堆→吊車轉(zhuǎn)運(yùn)

(1)水平內(nèi)支撐拆除

根據(jù)圍護(hù)支撐體系的設(shè)置和變形情況，支撐及圍檁的拆除分區(qū)進(jìn)行，當(dāng)換撐條件具備時，開始對內(nèi)支撐進(jìn)行拆除，遵循”先次要構(gòu)件，后主要構(gòu)件” 原則， 先拆除聯(lián)系撐、角撐，再對撐、圍檁等，使原支撐的應(yīng)力按要求逐步均衡釋放。對撐梁拆除時，做到支撐兩端與圍檁同時進(jìn)行靜力切割、斷開，之后將無軸力的支撐梁逐段拆除。支撐拆除根據(jù)結(jié)構(gòu)布置情況進(jìn)行逐塊拆除，確保支撐桁架體系逐步卸除軸力，防止基坑周邊的變形發(fā)生突變。支撐梁拆除時前應(yīng)明確切割拆除順序及相應(yīng)的施工工藝，確保符合設(shè)計(jì)要求，不致支撐集中受力，造成安全隱患。支撐梁切割小段有格構(gòu)柱的，原則上沿格構(gòu)柱進(jìn)行切割支撐梁，格構(gòu)柱內(nèi)混凝土由人工風(fēng)鎬進(jìn)行拆除。

(2)中隔墻拆除

中隔墻采取排孔切割和風(fēng)鎬結(jié)合的方法，由上向下，逐層拆除。先用排孔切割拆除結(jié)構(gòu)主梁部位中隔墻，將其柱梁連通，用風(fēng)鎬破除臨時傳力塊，再采用接卸切割和風(fēng)鎬結(jié)合的方法拆除其余部位的中隔墻。拆除的混凝土塊經(jīng)破碎后，通過汽車坡道外運(yùn)處理。

(3)格構(gòu)柱拆除

格構(gòu)柱采取氣割切塊的方法拆除。在樓層板結(jié)構(gòu)施工時，在格構(gòu)柱邊埋設(shè)U型吊點(diǎn)(?16以上圓鋼)；在具備格構(gòu)柱拆除條件后，圍繞格構(gòu)柱搭設(shè)鋼管腳手架，用3t/5t的手拉葫蘆在預(yù)埋的吊點(diǎn)處，捆綁格構(gòu)柱，再氣割格構(gòu)柱頂端四根角鋼，再割除格構(gòu)柱底端一側(cè)的兩根角鋼，拆除腳手架，之后割除格構(gòu)柱底端最后兩根格構(gòu)柱，將格構(gòu)柱放到與事先鋪好的竹籬笆上，分塊割除后，外運(yùn)處理。

3.2 換撐

在支撐拆除過程中，需要各層地下室板梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行換撐，在后澆帶、中隔墻處澆筑傳力砼塊，在汽車坡道、非機(jī)動車坡道、預(yù)留樓梯洞口等部位設(shè)置傳力型鋼，確保將水平內(nèi)支撐的軸力轉(zhuǎn)換至地下室結(jié)構(gòu)上。

3.3 支撐拆除工況

(1)第三道支撐拆除

在底板澆筑全部完成，尤其地鐵區(qū)域結(jié)構(gòu)施工完成，其砼強(qiáng)度不小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%，且底板后澆帶傳力型鋼全部安裝完畢，從角部開始第三道支撐拆除，最后拆除棧橋下的6根對撐。

(2)第二道支撐拆除

在負(fù)二層樓板和中隔墻、后澆帶的臨時傳力塊全部澆筑完成，其砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%，分塊同步進(jìn)行拆除，棧橋下6根對撐最后拆除。

(3)第一道支撐拆除

在負(fù)一層樓板、砼板撐和中隔墻、后澆帶的臨時傳力塊全部澆筑完成，且砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后，方可進(jìn)行。拆除施工時，先切割拆除非棧橋區(qū)域支撐梁，再破除棧橋區(qū)域支撐梁、棧橋板及棧橋梁。棧橋板及棧橋梁拆采用鎬頭機(jī)后退破除的方法，最后破除收尾出口。

4、支撐拆除期間的基坑變形分析

內(nèi)支撐拆除時伴隨著地下室結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行的，經(jīng)歷5個月的時間，是考驗(yàn)基坑安全性的一個重要階段。該過程的檢測極為重要，對拆撐的順序和進(jìn)度的控制起到了指導(dǎo)作用。

通過支撐軸力的變化和基坑位移的監(jiān)測，對確保基坑安全非常關(guān)鍵。本項(xiàng)目在拆除過程中，對基坑變形量超警戒值或地鐵聯(lián)通口等特殊區(qū)域，采取保留后拆充分釋放應(yīng)力，或改變破撐方式，使用對周圍影響小的靜力切割進(jìn)行，有利的保證了基坑的安全。

圖3 基坑北側(cè)土體深層水平位移變化曲線

圖4 基坑西側(cè)支撐拆除后基坑北側(cè)變形圖

圖5 基坑南側(cè)土體深層水平位移變化曲線

圖6 基坑?xùn)|側(cè)支撐拆除后基坑北側(cè)變形圖

5、結(jié)論

1）在蘇州金鷹商業(yè)廣場項(xiàng)目的內(nèi)支撐拆除時施工過程中，由于周邊環(huán)境復(fù)雜，分區(qū)域分階段進(jìn)行支撐拆除，采取人機(jī)結(jié)合的方式，有利的保證了基坑支撐拆除施工順利進(jìn)行的重要保證。

2）深基坑在支撐拆除、各層地下室結(jié)構(gòu)施工過程中，及時換撐，與結(jié)構(gòu)梁板形成整體，是整個結(jié)構(gòu)逐漸參與抵抗基坑變形，這能很好解決支撐拆除過程中的基坑安全問題。

3）內(nèi)支撐體系的拆除與換撐施工，拆除過程的檢測情況和分析，對基坑內(nèi)支撐拆除和施工具有很強(qiáng)的知道作用。

4）在一些特殊區(qū)域，如變形較大或緊鄰其他建筑物處，采取靜力切割的方式，可最大限度的保護(hù)相鄰設(shè)施，雖成本較高，但安全性有很大的保證。

5）成品保護(hù)是支撐拆除的一項(xiàng)重要措施，否則將為后續(xù)的結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量造成重大影響，需高度關(guān)注。