呂 偉 朱緒偉 郭訓(xùn)棟 楊士杰 張旭東

中建八局第一建設(shè)有限公司 濟(jì)南 250100

1 工程概況

背景工程位于上海市閔行區(qū)，工程為地下3層結(jié)構(gòu)，基坑均深16.70 m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用“地下連續(xù)墻+混凝土支撐+格構(gòu)柱”的結(jié)構(gòu)形式，設(shè)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(cāng)，其中，D倉(cāng)基坑面積約20 000 m2。按照設(shè)計(jì)要求，C倉(cāng)±0.00 m層完成后，才能進(jìn)行D倉(cāng)施工；D倉(cāng)±0.00 m層完成后，才能進(jìn)行E倉(cāng)施工。本文介紹D倉(cāng)內(nèi)支撐置換與提前拆除的應(yīng)用，基坑平面分區(qū)和D倉(cāng)第1道棧橋支撐示意如圖1、圖2所示。

圖1 基坑平面分區(qū)示意

圖2 D倉(cāng)第1道棧橋支撐示意

2 構(gòu)思理念

以往此類深基坑的施工工況是結(jié)構(gòu)施工完成后，拆除上道支撐，再進(jìn)行上層樓板施工，以此類推進(jìn)行施工。這種模式有兩點(diǎn)不足：一是同道工序施工完成后作業(yè)面移交大，需大量勞動(dòng)力配合，不能進(jìn)行流水作業(yè)，即使進(jìn)行流水施工，也必然會(huì)出現(xiàn)工作面過(guò)剩的情況；二是由于相鄰工序之間沒(méi)有穿插時(shí)間，導(dǎo)致工期較長(zhǎng)。

考慮到以上情況，結(jié)合D倉(cāng)基坑面積大、工程量大、工期緊等因素，提出了進(jìn)行支撐置換與提前拆除的設(shè)想。

3 總體部署

1）在進(jìn)行D倉(cāng)底板與樓板施工時(shí)，把D倉(cāng)分成D1～D10共10個(gè)區(qū)域。為了能在最短的時(shí)間內(nèi)完成各區(qū)底板的澆筑，每區(qū)面積細(xì)分后約2 000 m2，分區(qū)時(shí)應(yīng)提前考慮支撐拆除的問(wèn)題（圖3、圖4）。

2）D1、D2區(qū)底板完成，相應(yīng)位置鋼換撐回頂后，可拆除部分角撐，底板上層結(jié)構(gòu)局部可進(jìn)行施工。D3區(qū)底板完成，相應(yīng)位置鋼換撐回頂后，可拆除部分支撐，D3區(qū)上層結(jié)構(gòu)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(shí)進(jìn)行施工。

圖3 D倉(cāng)分區(qū)示意

圖4 斜拋撐節(jié)點(diǎn)示意

3）提前考慮回頂支點(diǎn)的設(shè)置位置。拆除第4道支撐時(shí)，支撐回頂支點(diǎn)設(shè)置在基礎(chǔ)底板上。拆除第3道支撐時(shí)，第3道支撐受力最大，支撐回頂支點(diǎn)仍設(shè)置在底板上。拆除第1、2道支撐時(shí)，回頂支點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在結(jié)構(gòu)柱的底部[1-3]。

4 具體施工

4.1 預(yù)埋件設(shè)置

預(yù)埋件M2需在支撐施工時(shí)提前預(yù)埋，預(yù)埋件M1需在底板和結(jié)構(gòu)柱施工時(shí)提前預(yù)埋，如圖5所示。

圖5 預(yù)埋件大樣示意

4.2 底板與牛腿施工

1）D1、D2區(qū)底板施工完成后，進(jìn)行D2區(qū)內(nèi)的斜拋撐回頂，拆除D1區(qū)域內(nèi)的4道支撐，然后進(jìn)行D1區(qū)上層結(jié)構(gòu)施工（圖6）。D3區(qū)底板施工完成后，進(jìn)行D3區(qū)內(nèi)的斜拋撐回頂，拆除D2、D3區(qū)內(nèi)的4道支撐，然后進(jìn)行D2、D3區(qū)上層結(jié)構(gòu)施工（圖7）。

2）D4～D6區(qū)底板施工完成后，拆除D2、D3區(qū)斜拋撐，將拆除的斜拋撐加設(shè)在D4～D6區(qū)，使斜拋撐重復(fù)利用。支撐回頂后，拆除圖8所示區(qū)域4道支撐，然后進(jìn)行D4～D6區(qū)上層結(jié)構(gòu)施工。D7、D8區(qū)底板施工完成后，拆除剩余4道支撐，進(jìn)行D7、D8區(qū)上層結(jié)構(gòu)施工（圖9），與此同時(shí)拆除D2～D6區(qū)內(nèi)斜拋撐。

圖6 D1、D2區(qū)底板完成置換與拆除部分

圖7 D3區(qū)底板完成置換與 拆除部分

圖8 D4～D6區(qū)底板完成置換與拆除部分

圖9 D7、D8區(qū)底板施工完 成拆除部分

3）D9區(qū)底板施工完成且相應(yīng)斜拋撐回頂后，拆除D9區(qū)支撐，進(jìn)行D9區(qū)上層結(jié)構(gòu)施工。D10區(qū)底板完成后，拆除相應(yīng)4道支撐，進(jìn)行D10區(qū)上層結(jié)構(gòu)施工。

4）在底板澆筑完成后立即進(jìn)行牛腿澆筑。混凝土牛腿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，進(jìn)行斜拋撐安裝，以便為支撐拆除做準(zhǔn)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(shè)如圖10所示[4-6]。

圖10 牛腿與斜拋撐加設(shè)示意

4.3 樓板施工

樓板施工時(shí)，支撐拆除只有一處與底板施工不同，即：D1～D3區(qū)相應(yīng)的樓板全部施工完畢后，才開(kāi)始進(jìn)行D1區(qū)支撐拆除。原因是樓板的傳力剛度小于基礎(chǔ)底板，為安全起見(jiàn)，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(yōu)化

1）斜拋撐位置的布置有3種類型：一是加設(shè)在圍護(hù)墻上，防止圍護(hù)變形過(guò)大造成周邊環(huán)境受到影響，此類斜拋撐必須加設(shè)；二是加設(shè)在圍護(hù)設(shè)計(jì)不規(guī)則區(qū)域，此處受力復(fù)雜，必須加設(shè)斜拋撐；三是某些部位為安全起見(jiàn)，加設(shè)了斜拋撐，這些部位可適量細(xì)化設(shè)置（圖11）。

2）針對(duì)這第3種為安全起見(jiàn)而設(shè)置的斜拋撐，我們進(jìn)行了細(xì)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(yù)埋件必須按照工程要求進(jìn)行施工。

（2）拆除D9區(qū)支撐時(shí)，先不加設(shè)斜拋撐。拆除時(shí)，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)兩側(cè)圍護(hù)測(cè)斜點(diǎn)與支撐軸力。拆除前監(jiān)測(cè)1次，拆除過(guò)程中，每隔4 h監(jiān)測(cè)1次，監(jiān)測(cè)出現(xiàn)異常情況時(shí)，應(yīng)馬上加設(shè)斜拋撐。

（3）拆除中部大對(duì)撐時(shí)，先不加設(shè)斜拋撐。先將1根對(duì)撐鑿開(kāi)長(zhǎng)度小于2 m的一段，鋼筋不得斷開(kāi)。對(duì)應(yīng)兩側(cè)的圍護(hù)測(cè)斜點(diǎn)與支撐軸力監(jiān)測(cè)頻率加密至4 h監(jiān)測(cè)1次。3根對(duì)撐分3次鑿除，斷開(kāi)時(shí)間間隔為8 h，斷開(kāi)后觀察1 d，監(jiān)測(cè)無(wú)異常情況后，可拆除D3區(qū)內(nèi)剩余對(duì)撐。如出現(xiàn)異常，則迅速在斷開(kāi)處回頂斜拋撐，并立即澆筑C60早強(qiáng)混凝土補(bǔ)強(qiáng)，再按原方案加設(shè)斜拋撐后再施工[7-9]。

4.5 監(jiān)測(cè)

1）支撐置換與提前拆除，最重要的是監(jiān)測(cè)，而監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)又是對(duì)提前拆除區(qū)圍護(hù)變形和支撐軸力的監(jiān)測(cè)。在支撐置換與提前拆除的整個(gè)過(guò)程中，拆除區(qū)域圍護(hù)地下連續(xù)墻測(cè)斜點(diǎn)的變形量均在正常范圍內(nèi)，支撐軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn)的軸力也均在設(shè)計(jì)控制值的80%以下。

2）支撐提前拆除時(shí)圍護(hù)地下連續(xù)墻受影響最大的位置在基坑南側(cè)，南側(cè)圍護(hù)地下連續(xù)墻在第4道支撐拆除時(shí)測(cè)斜點(diǎn)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(diǎn)變形量控制在正常范圍內(nèi)。另外，每道支撐拆除時(shí)此點(diǎn)變形曲線幾乎一致。

圖12 第4道支撐拆除時(shí)測(cè)斜點(diǎn)CX218孔變形曲線

3）提前拆撐時(shí)，支撐軸力最大點(diǎn)在南北向大對(duì)撐位置，且拆除第4、3道支撐時(shí)受力最大。在此對(duì)撐上布設(shè)的一組同一豎向位置自上而下的支撐軸力點(diǎn)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(diǎn)受力較穩(wěn)定，且數(shù)據(jù)值均在正常范圍內(nèi)。

4）若出現(xiàn)未預(yù)見(jiàn)圍護(hù)點(diǎn)變形加大或支撐軸力增大的情況時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行后置斜拋撐的加設(shè)，將力分解后傳入底板或樓層。斜拋撐后置加設(shè)采用“后植筋+鋼板鉆孔塞焊”的形式。

圖13 各點(diǎn)拆撐過(guò)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(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了流水作業(yè)，并節(jié)約了勞動(dòng)力的投入。施工中只增加了預(yù)埋件的費(fèi)用與部分斜拋撐的租賃費(fèi)用，但此工況的工期比以往施工所需時(shí)間縮短了近一半。并且在整個(gè)施工過(guò)程中，圍護(hù)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)均未出現(xiàn)異常情況，在基坑安全方面同樣達(dá)到了預(yù)期的效果。

6 結(jié)語(yǔ)

在特定的深基坑施工中，根據(jù)基坑工程的特點(diǎn)及其周邊環(huán)境，結(jié)合設(shè)計(jì)意圖與現(xiàn)場(chǎng)的施工工況，進(jìn)行支撐體系置換與提前拆除的施工方法是可行的，同時(shí)也符合實(shí)際施工的需求。

本工程根據(jù)實(shí)際情況，合理引入支撐體系置換與提前拆除的技術(shù)，并進(jìn)行全過(guò)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(shù)可以在類似的工程中進(jìn)行推廣與應(yīng)用。