龔 達(dá) 劉 丹 盧雄峰 張 琨 朱錢豐 樊晨強(qiáng)鮑 旺 續(xù)文昊 趙元梓 劉俞佟

中國建筑第八工程局有限公司總承包公司 上海 201204

在深大基坑支護(hù)工程中，內(nèi)支撐是重要組成部分，隨著地下結(jié)構(gòu)的施工，基坑內(nèi)支撐的代換和拆除成為基坑支護(hù)安全穩(wěn)定的關(guān)鍵[1-2]。換撐施工是指通過在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)與地下室結(jié)構(gòu)之間用傳力帶建立一種新的受力平衡，讓圍護(hù)結(jié)構(gòu)在內(nèi)支撐拆除前、后逐步實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力的轉(zhuǎn)移再分配[3]。成關(guān)鋒[4]介紹了回填法換撐、設(shè)置剛性支撐物、采用鋼筋混凝土換撐梁作為傳力帶的施工方法；范廣軍等[5]介紹了采用圓管鋼支撐作為傳力帶的換撐方式。以上幾種換撐形式均為水平換撐，在無樓板及2棟單體的結(jié)合部，水平換撐難以實(shí)現(xiàn)[6-8]。為了解決這一難題，上海市楊浦區(qū)生命科學(xué)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大樓項(xiàng)目在深基坑施工中運(yùn)用了“鋼筋混凝土刀片墻＋局部型鋼”豎向臨時(shí)換撐體系，在A、B區(qū)基坑中隔墻處設(shè)置厚300 mm刀片墻，在B2層樓板缺失區(qū)域設(shè)置厚400 mm刀片墻，在B1層基坑?xùn)|側(cè)設(shè)置H型鋼臨時(shí)換撐。刀片墻施工完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度、H型鋼臨時(shí)換撐安裝完畢并預(yù)加軸力后，方可拆除水平內(nèi)支撐。通過比對分析支撐拆除前后的基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)，對豎向臨時(shí)換撐的實(shí)施效果進(jìn)行了評估。

1 項(xiàng)目工程概況

生命科學(xué)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大樓項(xiàng)目位于上海市楊浦區(qū)四平社區(qū)C090302單元D03-02地塊內(nèi)（同濟(jì)大學(xué)東校區(qū)），是密集城市中心深大基坑近地鐵項(xiàng)目，周邊環(huán)境復(fù)雜，基坑最大開挖深度達(dá)17.1 m，西側(cè)距離軌交10號線雙圓隧道最近距離僅28 m，東至規(guī)劃上海國際創(chuàng)新學(xué)院大樓，北側(cè)為同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，南側(cè)為規(guī)劃蘇家屯路?；踊炷羶?nèi)支撐及基坑圍護(hù)平面如圖1所示。項(xiàng)目基坑分為A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)這3個(gè)坑實(shí)施。本工程設(shè)計(jì)相對標(biāo)高±0 m，相當(dāng)于絕對高程＋4.30 m?；A(chǔ)底板標(biāo)高－15.20 m、地下2層樓板標(biāo)高－10.40 m、地下1層樓板標(biāo)高－6.20 m。本工程地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級為甲級，安全等級為二級，對控制基坑變形要求極高。

圖1 混凝土內(nèi)支撐及基坑圍護(hù)平面示意

為減小基坑內(nèi)支撐拆除后的基坑變形，本工程在B1層?xùn)|北角、B2層樓板缺失區(qū)域以及A、B區(qū)交界處采用“鋼筋混凝土刀片墻＋局部型鋼”換撐形式傳力。

其中，刀片墻主要分布在B2層樓板缺失區(qū)域和A、B區(qū)交界處，如圖2和圖3所示。B2層樓板缺失區(qū)域采用臨時(shí)厚400 mm混凝土刀片墻作為換撐措施，厚400 mm混凝土刀片墻底標(biāo)高－15.2 m（同基礎(chǔ)底板標(biāo)高），頂標(biāo)高－9.7 m。A、B區(qū)交界處采用厚300 mm混凝土刀片墻作為換撐措施，厚300 mm混凝土刀片墻底標(biāo)高－15.2 m（同基礎(chǔ)底板標(biāo)高），頂標(biāo)高－1.3 m。

圖2 400 mm厚刀片墻位置示意

本工程H型鋼臨時(shí)換撐采用H400 mm×400 mm×13 mm×21 mm型鋼，主要分布在B1層?xùn)|北角。H型鋼臨時(shí)換撐平面位置如圖4所示。

2 換撐施工流程

本項(xiàng)目以300 mm刀片墻換撐為例，說明換撐的施工流程。

按照設(shè)計(jì)工況，A、B區(qū)中隔墻位置刀片墻必須在A區(qū)支撐拆除前、B區(qū)3層土方開挖施工前達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，故該位置刀片墻不僅影響A區(qū)支撐拆除及結(jié)構(gòu)回筑施工，且由于B區(qū)土方開挖進(jìn)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于A區(qū)結(jié)構(gòu)回筑施工進(jìn)度，所以為保證現(xiàn)場B區(qū)開挖進(jìn)度，必須將設(shè)計(jì)工況進(jìn)行調(diào)整，將高15 m刀片墻由原設(shè)計(jì)工況分3個(gè)階段澆筑完成調(diào)整為1次施工完成后再進(jìn)行該區(qū)域支撐拆除工作（圖5、圖6）。

圖4 H型鋼換撐平面布置示意

圖5 支撐拆除施工段劃分

圖6 A、B區(qū)交界處刀片墻施工

設(shè)計(jì)工況調(diào)整后的施工工藝及流程如下：

1）底板及傳力塊施工完成后，詳細(xì)劃分施工流水段，先行拆除非刀片墻影響區(qū)域外的支撐，同步進(jìn)行刀片墻施工，刀片墻一次施工至±0 m高度。

2）刀片墻施工完成后，A區(qū)回筑及B區(qū)土方開挖即可按照原施工計(jì)劃進(jìn)行，A區(qū)可拆除刀片墻影響區(qū)域內(nèi)的第3道支撐，進(jìn)行B3層結(jié)構(gòu)及B2層板施工。

3）待B2層板施工完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后，拆除第2道支撐，進(jìn)行B2層結(jié)構(gòu)施工及B1層板施工。

4）施工B0層板原理同上述第3條所述。

3 H型鋼臨時(shí)換撐施工

在A區(qū)部位B2層結(jié)構(gòu)回筑完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行H型鋼換撐施工，H型鋼支撐采用預(yù)埋鋼板的方式與結(jié)構(gòu)側(cè)混凝土牛腿及地下連續(xù)墻連接，保證受力均勻。每根換撐預(yù)加300 kN的軸力，后續(xù)可進(jìn)行首道撐拆除及B1層結(jié)構(gòu)回筑工作，待B1結(jié)構(gòu)完成最終拆除H型鋼換撐（圖7）。

圖7 H型鋼斜拋撐施工示意

保證豎向臨時(shí)換撐的作業(yè)方法和施工安排合理，是刀片墻和H型鋼進(jìn)行豎向換撐的重要工作。項(xiàng)目實(shí)施表明，豎向臨時(shí)換撐體系施工需做到：一要確保圍護(hù)體系的穩(wěn)固和豎向換撐受力體系的合理性；二要合理安排換撐的施工順序；三要做好實(shí)時(shí)監(jiān)測，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)及時(shí)采取應(yīng)急措施，確保工程在豎向換撐進(jìn)程中的施工安全。

4 監(jiān)測分析

本工程待刀片墻、H型鋼換撐施工完成后，對支撐拆除前后的豎向和水平位移（P點(diǎn)）及深層水平位移（Q點(diǎn)）進(jìn)行監(jiān)測。監(jiān)測布置點(diǎn)如圖8所示。

圖8 本項(xiàng)目監(jiān)測點(diǎn)

對內(nèi)支撐拆除前和內(nèi)支撐拆除后的圍護(hù)頂部豎向、水平位移監(jiān)測點(diǎn)以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移監(jiān)測孔的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。通過監(jiān)測數(shù)據(jù)的比對分析，得出支撐拆除后，圍護(hù)頂部豎向、水平位移和圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移的單日位移增量和累積位移增量并無明顯增大，未超出極限值，且變形速率均在2 mm/d以內(nèi)，符合規(guī)范要求，即支撐拆除后的基坑變形均在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)。

5 實(shí)施效果

豎向臨時(shí)換撐系統(tǒng)在生命科學(xué)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大樓項(xiàng)目基坑施工中的成功實(shí)施，表明豎向臨時(shí)換撐系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）可沿基坑開挖全斷面支撐，控制變形效果好，特別適用于雙圓盾構(gòu)隧道變形控制。相比于傳統(tǒng)水平換撐，豎向臨時(shí)換撐系統(tǒng)施工速度快，與地下連續(xù)墻共同施工的適應(yīng)性更好。

2）豎向臨時(shí)換撐系統(tǒng)可以解決地下連續(xù)墻中隔墻插入比過小的問題，抵抗被動(dòng)土壓力，減小變形。

3）豎向臨時(shí)換撐系統(tǒng)能適用于無樓板及2棟單體的結(jié)合部。

4）豎向臨時(shí)換撐系統(tǒng)拆除方便、速度快，鋼筋可回收，節(jié)約材料。

5）豎向臨時(shí)換撐系統(tǒng)可使中隔墻插入深度減小，節(jié)約中隔墻施工工期及材料消耗，符合綠色施工理念。

6 結(jié)語

上海市楊浦區(qū)生命科學(xué)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大樓項(xiàng)目在A、B區(qū)中隔墻、B2層樓板缺失區(qū)域和B1層?xùn)|北角采用“鋼筋混凝土刀片墻＋局部型鋼”豎向臨時(shí)換撐體系的成功實(shí)施，滿足了本項(xiàng)目復(fù)雜條件下對基坑變形及周邊既有建筑變形的控制要求，使項(xiàng)目安全、高效、順利施工，對類似工程具有很好的借鑒意義。

但是，豎向臨時(shí)換撐與地下室的連接較復(fù)雜，刀片墻及牛腿施工前需要植筋，H型鋼需要與錨板焊接，工程實(shí)施過程中可根據(jù)具體情況，考慮采用豎向換撐和水平換撐相結(jié)合的臨時(shí)換撐體系。