1 工程概況
圖1 支撐示意
圖2 支撐實(shí)況
支撐截面最大為2200mm×1200mm，鋼筋?32，?28，?25，?12，支撐梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30、環(huán)撐為C40。鋼管混凝土柱根據(jù)荷載不同選用?900，?800，?700 不等，壁厚20mm，內(nèi)灌C30 混凝土。內(nèi)支撐混凝土用量大( 約3 萬(wàn)m3) 且強(qiáng)度高( 強(qiáng)度等級(jí)為C40) 、鋼筋用量大( 鋼筋量約6 300t) 。
該項(xiàng)目地處深圳市福田中心區(qū)，由福華路、益田路、福華三路及中心二路圍成。周邊大型建筑物密集( 北邊緊鄰電信樞紐大廈、東邊緊鄰卓越大廈與深圳國(guó)際商會(huì)中心、西邊緊鄰COCOPAＲK) ，緊鄰地鐵( 北側(cè)緊鄰正在運(yùn)營(yíng)的地鐵1 號(hào)線(xiàn)，東側(cè)為正在建設(shè)中的廣深港客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)) ，環(huán)境復(fù)雜，對(duì)變形控制異常敏感。
2 支撐拆除方法選擇
隨著城市化進(jìn)程不斷深入，超高層建筑高度不斷刷新，相應(yīng)的基坑也越來(lái)越深。由于地處市中心，為滿(mǎn)足地鐵等對(duì)環(huán)境變形異常敏感的地下建( 構(gòu)) 筑物的容許變形需求，支撐體系往往只能選用鋼筋混凝土內(nèi)支撐，這就造成了后期支撐拆除方法的選擇異常困難。拆撐對(duì)基坑及地鐵隧道的變形影響較大。內(nèi)支撐拆除施工與主體結(jié)構(gòu)施工交叉進(jìn)行，支撐拆除工期緊迫。支撐梁截面大、強(qiáng)度高、配筋量大，尤其是腰梁和環(huán)梁，拆除難度大。拆撐過(guò)程中，下層結(jié)構(gòu)插筋的成品保護(hù)困難，爆破時(shí)產(chǎn)生大量的粉塵容易引起周邊居民的不滿(mǎn)。上述一系列問(wèn)題又嚴(yán)重制約了支撐拆除的進(jìn)度。
由于基坑超深、混凝土支撐內(nèi)力大，若采取直接爆破拆除會(huì)導(dǎo)致支撐內(nèi)力瞬間釋放，將對(duì)基坑支護(hù)和周邊環(huán)境產(chǎn)生巨大影響。為保證基坑安全，尤其是周邊地鐵的持續(xù)運(yùn)營(yíng)，本次支撐拆除采取靜爆( 靜態(tài)破碎) 卸載與明爆( 控制爆破) 破碎相結(jié)合的方式拆除，即先采用靜爆拆除支撐與腰梁的連接處，使支撐內(nèi)力得以緩慢釋放; 剩余部位采用明爆方法拆除，拆除時(shí)控制單次起爆量，采用延期分段起爆技術(shù)，并加強(qiáng)基坑監(jiān)測(cè)和爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)，保證地鐵隧道及支護(hù)體系的安全。
3 支撐拆除施工
3. 1 施工工藝流程
圖3 支撐拆除工藝流程
3. 2 操作要點(diǎn)
3. 2. 1 支撐施工時(shí)預(yù)埋管
無(wú)論靜爆還是明爆均需要在支撐梁上開(kāi)孔，灌注靜態(tài)膨脹劑或者裝填炸藥，一般明爆孔數(shù)約為靜爆孔數(shù)的50%。因支撐斷面大，所需開(kāi)孔數(shù)量較多，如所有孔均后期采用鉆機(jī)開(kāi)設(shè)，則所需時(shí)間長(zhǎng)，大大影響拆撐進(jìn)度。預(yù)埋管法可很好地解決上述問(wèn)題，但預(yù)埋管較多則會(huì)削弱支撐的受力性能。因此本工程前期僅預(yù)埋50%的管，如果后續(xù)采用明爆拆除基本可滿(mǎn)足; 如果采用靜爆，則采用鉆機(jī)再引另外50%的孔。
支撐施工時(shí)預(yù)埋套管分2 種: 一種是在支撐鋼筋外即在混凝土保護(hù)層內(nèi)預(yù)埋PVC 管，便于下一步人工剔鑿保護(hù)層; 另一種是在設(shè)計(jì)孔位置預(yù)埋硬紙管，靜態(tài)破碎或控制爆破時(shí)，直接清孔后裝填靜態(tài)膨脹劑或炸藥，如圖4 所示
圖4 支撐預(yù)埋管示意
3.2.2 安全防護(hù)及成品保護(hù)
支撐下表面搭設(shè)滿(mǎn)堂紅腳手架，上側(cè)滿(mǎn)鋪竹膠板，承接支撐自重及作為施工人員的操作平臺(tái)。腳手架搭設(shè)高度隨支撐至結(jié)構(gòu)樓板高度而定，如圖5所示。
圖5 支撐拆除防護(hù)示意
為防止地下室基坑支撐拆除過(guò)程中廢渣對(duì)下層結(jié)構(gòu)墻、柱插筋及外墻防水造成嚴(yán)重破壞，采取以下措施進(jìn)行保護(hù)。
1) 對(duì)下層結(jié)構(gòu)柱插筋的保護(hù)
下層結(jié)構(gòu)柱能穿過(guò)上道支撐頂面先行澆筑至上層結(jié)構(gòu)梁底。下層結(jié)構(gòu)柱未能先行澆筑時(shí)，預(yù)留的插筋端頭套上鋼筋套，并將插筋纏上布膠帶。
2) 對(duì)下層結(jié)構(gòu)內(nèi)、外墻插筋及防水保護(hù)
采用搭設(shè)鋼管保護(hù)棚，扣件式鋼管架上鋪木方和模板，插筋對(duì)應(yīng)模板位置穿孔。露出保護(hù)棚部分插筋纏上布膠帶并在端頭套鋼筋套，如圖6 所示。
圖6 地下室內(nèi)、外墻插筋及防水的成品保護(hù)
3.2.3 靜態(tài)破碎
本工程先采用靜態(tài)破碎法拆除基坑支撐與腰梁的連接處，隨后其余部位采用控制爆破方法拆除，則爆破產(chǎn)生的應(yīng)力不至于傳到護(hù)坡樁及坑外。靜態(tài)破碎法，主要工作原理是在鉆孔( 或預(yù)留孔) 中灌注靜態(tài)膨脹劑，靜態(tài)膨脹劑發(fā)生水化反應(yīng)使晶體變形，產(chǎn)生體積膨脹，從而緩慢、靜靜地將膨脹力( 可達(dá)30 ～ 50MPa) 施加給孔壁，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后達(dá)到最大值，12 ～ 24h 后使混凝土產(chǎn)生裂縫而破碎，再用小風(fēng)鎬進(jìn)行集中破碎清運(yùn)。
支撐梁與腰梁連接處斷口截面為倒梯形，上口1m，下口0. 3m; 封板與腰梁連接處斷口截面為長(zhǎng)0. 3m 的矩形，如圖7 所示。
圖7 支撐梁與腰梁連接處斷口截面
1) 補(bǔ)鉆孔
用鑿巖機(jī)在支撐梁頂部打孔，孔距500px，排距625px，孔深為支撐梁頂至支撐梁底往上250px 成孔;打孔完畢后為防止雜物進(jìn)入孔內(nèi)，采用專(zhuān)用蓋子封堵。
2) 支撐保護(hù)層剔鑿及箍筋切割
靜態(tài)破碎原理為膨脹破碎，為減少鋼筋對(duì)混凝土靜爆的約束，先行將支撐上表面及兩側(cè)面混凝土保護(hù)層剔鑿掉，并用氣割將上鐵鋼筋、腰筋及箍筋割斷。為確保安全，支撐下鐵暫不割斷。
3) 清孔
使用氣泵將孔穴內(nèi)的灰塵吹盡，然后使用棉紗將孔堵死，以防灰塵再次進(jìn)入孔穴。
4) 灌靜態(tài)膨脹劑、靜態(tài)破碎
靜態(tài)膨脹劑灌注至距孔洞上表面125px 處，停止灌注，用木屑將其封堵嚴(yán)密，經(jīng)過(guò)24h 自然膨脹，使支撐破碎。
施工時(shí)在藥劑中加入22% ～ 32% ( 質(zhì)量比) 的水( 具體加水量由顆粒大小決定) 拌成流質(zhì)狀態(tài)( 糊狀) 后，迅速倒入孔內(nèi)并確保藥劑在孔內(nèi)處于密實(shí)狀態(tài)。粗顆粒藥劑水灰比調(diào)節(jié)到0. 22 ～ 0. 25 時(shí)靜態(tài)破碎劑的流動(dòng)性較好，細(xì)粉末藥劑水灰比在32%左右時(shí)流動(dòng)性較好。在混凝土剛開(kāi)裂后，可向裂縫中加水，支持藥劑持續(xù)反應(yīng)，可獲得更好效果。
寬厚支撐采取在不同時(shí)刻裝藥，先裝外皮，每隔1h 依次向內(nèi)裝填，依次起爆，可減少對(duì)起爆點(diǎn)的約束，達(dá)到更好的爆破效果。
每次裝填藥劑，都要觀察確定混凝土、藥劑、拌合水的溫度是否符合要求。灌裝過(guò)程中，已經(jīng)開(kāi)始發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的藥劑( 表現(xiàn)為開(kāi)始冒氣和溫度快速上升) 不允許裝入孔內(nèi)。從藥劑加入拌合水到灌裝結(jié)束，這個(gè)過(guò)程的時(shí)間不能超過(guò)5min。
5) 人工破碎
灌藥24h 后人工采用風(fēng)鎬、大錘等手動(dòng)工具進(jìn)行剔鑿破碎。將其破碎為直徑＜ 250px 的渣土，通過(guò)自溜渣槽運(yùn)至下層樓板，及時(shí)運(yùn)走，注意不要集中堆放導(dǎo)致超載。
3. 2. 4 控制爆破
撐與護(hù)坡樁腰梁斷開(kāi)后，坑內(nèi)支撐采用控制爆破拆除。隨著毫秒延期雷管的出現(xiàn)，爆破技術(shù)的日益成熟使深基坑支撐梁爆破拆除成為較為成熟的施工方法。爆破拆除工期短、效率高、性?xún)r(jià)比高，可滿(mǎn)足施工需要。施工中采用延期分段起爆技術(shù)，可將爆破振動(dòng)控制在周?chē)? 構(gòu)) 筑物安全振速內(nèi);在爆破中加強(qiáng)覆蓋防護(hù)可防止混凝土塊逸出從而造成對(duì)周?chē)? 構(gòu)) 筑物的破壞; 在爆破前采用預(yù)處理和鋪墊保護(hù)層的方法，使保留的立柱、支護(hù)樁免受爆破振動(dòng)的影響，以及地下室頂板免受爆破拆除下的支撐梁的沖擊破壞。
3.2.4.1 爆破參數(shù)選擇
1) 孔網(wǎng)參數(shù)根據(jù)支撐的具體尺寸、配筋、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、支撐位置、最小抵抗線(xiàn)及周?chē)h(huán)境等情況確定相關(guān)參數(shù): ①抵抗線(xiàn)W 取250 ～ 350mm;②孔距a 取600 ～ 800mm; ③ 排距b 取300 ～500mm; ④孔深L 略大于截面高度的70%，根據(jù)截面尺寸調(diào)整，誤差± 5%。
2) 藥量參數(shù)
Q = KaBh /n ( 1)式中: Q 為單孔藥量; K 為炸藥單耗，與混凝土強(qiáng)度、鋼筋配筋等相關(guān)，根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)K 取值為1. 0 ～1. 3kg /㎡ ;a 為孔距，與抵抗線(xiàn)、截面寬度等相關(guān); B為支撐截面的寬度; h 為支撐截面的高度; n 為布孔排數(shù)。
根據(jù)支撐梁的寬度鉆多排、雙排或單排孔; 多排、雙排孔時(shí)，交錯(cuò)布孔，均勻裝藥，達(dá)到爆破后破碎充分; 鉆孔深度約占待拆除支撐梁高度的2 /3，鉆孔的深度按照設(shè)計(jì)深度正負(fù)誤差≤5%，裝藥前逐孔驗(yàn)收，不符合要求的炮孔予以校正或重新打孔。
3. 2. 4. 2 裝藥結(jié)構(gòu)及起爆網(wǎng)路圖( 見(jiàn)圖8)
圖8 非電簇聯(lián)雙起爆網(wǎng)路
采用?32 乳化炸藥裝藥，在裝藥前一天驗(yàn)孔，不合格炮孔予以修補(bǔ)或重新打孔。為防止雜散電流影響起爆網(wǎng)路，孔內(nèi)采用高段( 12 ～ 20 段) 非電毫秒延期雷管，孔外采用低段( 2 ～ 4 段) 毫秒雷管; 為防止地震波的疊加，相鄰延期時(shí)間控制在25 ～ 50ms為宜。
采用2 發(fā)非電雷管直接綁扎6 ～ 7 個(gè)炮孔形成1 個(gè)單元起爆體，腰梁綁扎3 個(gè)炮孔，捆綁時(shí)注意聚能穴方向與導(dǎo)爆方向反向; 孔內(nèi)采用高段雷管，孔外主線(xiàn)采用3 段延期、支線(xiàn)采用4 段延期; 起爆時(shí)，采用雙激發(fā)針起爆，確保起爆網(wǎng)路的安全。施工中采用同廠、同批次的火工品; 使用前進(jìn)行外觀檢查，確保網(wǎng)路可靠起爆。
3.2.4.3 爆破拆除程序
為實(shí)現(xiàn)逐步卸截、合理卸載，以確�；幼陨淼陌踩椭苓吔�( 構(gòu)) 筑物安全，拆除順序應(yīng)遵循先周邊后中心的原則。為保證爆破效果，每個(gè)施工區(qū)內(nèi)分多步拆除，拆除順序?yàn)? 封板( 若有) →剔鑿封板與支撐梁連接處殘留混凝土→短跨方向支撐梁→剔鑿短跨梁與長(zhǎng)跨梁連接處殘留混凝土→長(zhǎng)跨方向支撐梁→腰梁→圈梁。節(jié)點(diǎn)爆破拆除時(shí)，采用孔內(nèi)、外延期相結(jié)合的起爆網(wǎng)絡(luò)，外圈即時(shí)起爆，內(nèi)圈依次微差分段起爆，既限制每段起爆藥量，保護(hù)了主要節(jié)點(diǎn)上的鋼立柱，同時(shí)又能增強(qiáng)爆破效果。
3.2.4.4 爆破實(shí)施
1) 現(xiàn)場(chǎng)安全防護(hù)在所拆支撐邊緣搭設(shè)腳手架外防護(hù)，在上道撐孔洞位置設(shè)置安全防護(hù)。
2) 布孔、打孔、清孔、驗(yàn)孔由爆破工程技術(shù)人員技術(shù)交底，在圖紙上指導(dǎo)鉆孔人員嚴(yán)格按設(shè)計(jì)的孔網(wǎng)參數(shù)鉆孔，如位置、孔間距等; 利用鑿巖機(jī)在支撐梁頂部打孔，孔徑38 ～ 42mm。在裝藥之前用空壓機(jī)進(jìn)行清孔并在裝藥前驗(yàn)孔。
3) 裝藥、網(wǎng)路布線(xiàn)、填塞按照設(shè)計(jì)的裝藥量裝藥，確保堵塞長(zhǎng)度及質(zhì)量，按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行孔內(nèi)、孔外延期。用木制炮棍將孔內(nèi)的炮泥壓實(shí)、填滿(mǎn)，注意保護(hù)導(dǎo)爆管雷管的塑料導(dǎo)爆管或電雷管的腳線(xiàn)。
4) 警戒爆破網(wǎng)路連線(xiàn)、覆蓋防護(hù)好后，爆破時(shí)，爆區(qū)基坑內(nèi)一切人員撤離爆區(qū)，撤到基坑外側(cè)，馬道及樓梯口設(shè)立警戒人員，嚴(yán)禁無(wú)關(guān)人員靠近。
5) 起爆起爆由專(zhuān)人完成，待爆破負(fù)責(zé)人發(fā)出起爆命令后，將起爆網(wǎng)路的主線(xiàn)接到起爆器，按照命令充電起爆。
6) 警戒解除爆破完畢5min 后，爆破人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)檢查爆破情況，在確認(rèn)安全后，由爆破總指揮發(fā)出解除信號(hào)，各點(diǎn)上的警戒人員方可解除警戒。
7) 切割鋼筋爆破完成后支撐梁鋼筋及連續(xù)在立柱上的鋼筋進(jìn)行切割。
8) 渣土廢料清運(yùn)人工、鏟車(chē)配合塔式起重機(jī)( 或汽車(chē)式起重機(jī)) 將渣土及廢料運(yùn)至地面后清運(yùn)出場(chǎng)。
物料的垂直運(yùn)輸能力一定程度上決定了支撐的拆除工期。在支撐拆除過(guò)程中產(chǎn)生大量混凝土渣土，渣土堆積高度應(yīng)控制在800mm。通過(guò)人工配合小型鏟車(chē)聯(lián)合清除，為確保鏟車(chē)在底板上行走順暢，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，確定鏟車(chē)行走路線(xiàn)，并且在該路線(xiàn)處插筋綁扎成束后彎折�？紤]拆撐階段樓板承重較大，需保留下部2 層模板支撐架。
3.2.4.5 監(jiān)測(cè)、監(jiān)控
1) 基坑及周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)
支撐拆除對(duì)周邊環(huán)境及支撐結(jié)構(gòu)本身都將產(chǎn)生影響。由于支撐拆除前后是一個(gè)結(jié)構(gòu)受力轉(zhuǎn)換過(guò)程，支撐內(nèi)力重分布，這將導(dǎo)致支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)力變化和變形、周邊土體沉降變化及改變周邊建筑的受力狀態(tài)，因此及時(shí)掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境的附加影響顯得尤為重要。
在拆除內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)前以及整個(gè)拆除過(guò)程中對(duì)基坑、地鐵及周邊建( 構(gòu)) 筑物進(jìn)行內(nèi)力和位移監(jiān)測(cè)，做到信息化施工。首先是在支撐拆除前，對(duì)基坑位移和內(nèi)支撐梁的內(nèi)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果得出內(nèi)力分布情況，卸荷時(shí)根據(jù)內(nèi)力分布情況做到均勻卸荷，在卸荷過(guò)程中監(jiān)測(cè)內(nèi)力重分布情況，及時(shí)匯報(bào)。支撐拆除過(guò)程中對(duì)基坑及地鐵進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，周邊變形在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。
2) 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)
在爆破過(guò)程中需滿(mǎn)足地鐵隧道內(nèi)產(chǎn)生的振動(dòng)速度≤1. 50px /s。爆破時(shí)在基坑靠近地鐵處設(shè)置測(cè)振監(jiān)測(cè)點(diǎn)，采用爆破振動(dòng)記錄儀進(jìn)行測(cè)振。根據(jù)測(cè)振結(jié)果優(yōu)化爆破參數(shù)，確保爆破作業(yè)在安全、有序的良性循環(huán)中進(jìn)行。爆破中經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，爆破振速在設(shè)計(jì)控制范圍內(nèi)。
4 結(jié)語(yǔ)
深圳平安金融中心基坑內(nèi)支撐拆除采用靜爆卸載與明爆破碎相結(jié)合的拆除方法，解決了城市中心區(qū)緊鄰地鐵超大超深基坑內(nèi)支撐拆除遇到的施工難題，成功摸索出超大超深基坑混凝土內(nèi)支撐拆除關(guān)鍵技術(shù)。
靜爆卸載與明爆破碎相結(jié)合的方法為: 首先靜態(tài)破碎斷開(kāi)支撐梁與腰梁的連接，使支撐內(nèi)力得到緩慢卸荷，大大減弱了由于爆破作業(yè)產(chǎn)生的振動(dòng)沖擊; 然后采用控制爆破拆除剩余支撐，拆撐進(jìn)度快;同時(shí)在拆撐過(guò)程中對(duì)基坑及周邊環(huán)境沉降、受力及振動(dòng)速度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
采用本方法達(dá)到了如下效果: ①確保了基坑周邊環(huán)境的安全; ②快速拆除大斷面內(nèi)支撐，滿(mǎn)足了施工工期要求; ③采用靜爆與明爆相結(jié)合的方式，降低了施工成本。對(duì)類(lèi)似基坑( 超深基坑、基坑周?chē)o鄰地鐵環(huán)境復(fù)雜、工期緊等特殊工況) 的混凝土內(nèi)支撐拆除工作將起到很好的借鑒作用。
