XX廣場深基坑斜撐支護體系分段先拆后撐施工技術(shù)[摘要]與水平支撐相比深基坑斜撐支護體系具有工程量小、造價低、挖土方便、工期短等優(yōu)點。本文闡述的斜撐支護體系分段先拆后撐施工技術(shù)，充分利用排樁斜撐支護體系的空間整體協(xié)同作用，合理確定分段拆撐長度；施工中先行分段拆除斜撐，然后分段施工地下結(jié)構(gòu)，從而避免在地下結(jié)構(gòu)上留洞，在發(fā)揮斜撐支護體系優(yōu)勢的同時，也克服了拆撐階段對地下結(jié)構(gòu)施工的不利影響。[關(guān)鍵詞]基坑；斜撐；先拆后撐；施工工藝[中圖分類號]TU46+3，TU711[文獻標識碼]A[文章編號]1工程概況XX廣場地下兩層，基坑開挖形式總體呈近似矩形，平面尺寸東西長約353.00m，南北寬約189.0m，基坑開挖深度12.1m?；又ёo形式為排樁擋墻，內(nèi)支撐形式為混凝土斜撐加角撐，坑內(nèi)降水。支護樁直徑為800mm，樁中心間距為1200mm，支護樁長22.1m。斜撐截面1200mm×800mm，共有174根。與水平支撐相比，斜撐具有工程量小、造價低、挖土方便、工期短等優(yōu)點。但目前常規(guī)的斜撐拆除方法是等到先行施工地下結(jié)構(gòu)并完成換撐后才可進行拆撐，這就不得不在地下結(jié)構(gòu)的外墻、樓板上因斜撐而留洞，從而增加了施工難度，影響了地下結(jié)構(gòu)的施工速度、施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的整體性，也限制了斜撐支護體系的推廣應用。如等到先行施工地下結(jié)構(gòu)并完成換撐后再進行斜撐拆除，本工程就不得不在地下結(jié)構(gòu)的外墻、樓板上因斜撐而留洞，留洞數(shù)量多達348個。為了避免外墻、樓板留洞，我們通過本工程完成了“考慮空間效應的排樁斜撐支護體系分段先拆后撐法研究”這一應用成果，同時形成了“排樁斜撐支護體系分段先拆后撐施工工法”。2拆撐原理排樁斜撐支護體系分段先拆后撐施工工法充分發(fā)揮排樁斜撐支護體系的空間整體協(xié)同作用，利用空間有限元分析拆撐過程，對應力進行安全有序的調(diào)整轉(zhuǎn)移和再分配，確定分段拆撐長度；施工中則是先行分段拆除斜撐，然后分段施工地下結(jié)構(gòu)，從而避免在地下結(jié)構(gòu)上留洞，在發(fā)揮斜撐支護體系優(yōu)勢的同時，也克服了拆撐階段對地下結(jié)構(gòu)施工的不利影響。（1）保證換撐后支護結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求；以最不利工況（即拆撐后換撐前的工況）進行整體穩(wěn)定性計算，其安全系數(shù)應滿足規(guī)范要求。（2）控制支護結(jié)構(gòu)各構(gòu)件內(nèi)力和變形，強度和變形驗算滿足規(guī)范要求。即滿足以下各式：拆撐后區(qū)段內(nèi)冠梁最大彎矩和剪力分別滿足：（4-1）（4-2）式中——冠梁拆撐期間的設計承載力控制值；——冠梁拆撐期間的設計抗剪承載力控制值。拆撐后區(qū)段內(nèi)排樁的彎矩和剪力以及位移分別滿足：（4-3）（4-4）（4-5）式中——支護樁在拆撐期間的設計抗彎承載力控制值；——支護樁在拆撐期間的設計抗剪承載力控制值；——拆撐期間支護樁位移控制值。拆撐后區(qū)段兩側(cè)斜撐軸力斜撐軸力應滿足：（4-6）式中——拆撐期間斜撐的軸力控制值。（3）拆撐順序盡可能保證應力釋放的均衡性；（4）有效組織施工，盡早施做底板傳力帶、中板和頂板，及時換撐，減小時空效應的影響。3施工工藝3.1工藝流程（1）做好監(jiān)測工作和巡視檢查，確定基坑支護結(jié)構(gòu)的排樁、冠梁、斜撐等構(gòu)件狀況是否正常，是否有變形過大、裂縫、壓屈、斷裂等現(xiàn)象。（2）拆換撐準備?；A底板和基坑之間的傳力帶應全部澆筑完成，并把斜撐影響范圍之外的地下結(jié)構(gòu)完成，包括影響區(qū)外的柱、梁、板等結(jié)構(gòu)。（3）如排樁嵌固深度不滿足要求，可采取填充措施，對地下室外墻（斜撐下方）與排樁之間的空隙進行充填，以滿足排樁底端嵌固的要求。（4）拆除區(qū)段內(nèi)的斜撐。（5）盡快施工地下室結(jié)構(gòu)至頂板，并施做鋼筋混凝土換撐板帶。（6）當換撐板帶抗壓強度達到15N/mm2，進行下一區(qū)段拆換撐準備。流程圖如圖3.1所示?，F(xiàn)場監(jiān)測澆筑底板傳力帶斜撐影響范圍之外現(xiàn)場監(jiān)測澆筑底板傳力帶斜撐影響范圍之外地下結(jié)構(gòu)完成按順序拆除區(qū)段內(nèi)斜撐地下室外墻與排樁間充填充填排樁嵌固不滿足施工區(qū)段內(nèi)地下結(jié)構(gòu)區(qū)段內(nèi)換撐進入下一區(qū)段圖1施工工藝流程圖3.2施工要點施工條件準備（1）現(xiàn)場建立起基坑工程監(jiān)測控制網(wǎng)。監(jiān)測項目、基準點、工作基點、監(jiān)測點布置以及精度滿足拆撐及周邊環(huán)境控制要求。（2）所有的基礎底板已澆注完成。（3）影響范圍之外的結(jié)構(gòu)完成。拆撐前應盡可能將斜撐影響范圍之外的地下結(jié)構(gòu)完成，以縮短拆撐后的無支撐暴露時間，加快施工速度。（4）劃分拆撐區(qū)段，制定拆撐專項施工方案。利用有限元進行空間內(nèi)力分析，計算冠梁、排樁、斜撐等構(gòu)件的內(nèi)力發(fā)揮程度，根據(jù)規(guī)范規(guī)定確定發(fā)揮程度控制指標，以此指標為依據(jù)同時結(jié)合基坑坑角等空間效應，劃分拆撐區(qū)段并確定區(qū)段最大長度，區(qū)段長度一般在30～50m。專項施工方案應確定拆撐順序、拆撐時間、地下結(jié)構(gòu)分段長度及施工限控時間、換撐完成時間等施工參數(shù)。建立專項安全管理組織；制定信息化施工的技術(shù)及管理措施；編制應急預案，保證應急物資到位。3.2.2拆撐施工3.2.2.1拆撐順序拆撐順序分為區(qū)段的起點和流向、區(qū)段內(nèi)的拆撐順序兩類。拆撐順序應與設計工況保持一致。（1）區(qū)段的起點和流向應充分考慮基坑側(cè)壁的空間應力分布，力求應力釋放均衡。拆撐區(qū)段的起點應取基坑側(cè)壁的中間區(qū)段。流向應自中間向兩端進行。對較規(guī)則的基坑如多區(qū)段同時拆撐，宜采取對稱拆撐的原則。拆撐區(qū)段的起點和流向如圖3.2.2-1所示。（2）區(qū)段內(nèi)的拆撐順序應自中間向兩端進行，防止應力釋放的突變。圖2拆撐區(qū)段的起點與流向3.2.2.2底板傳力帶施工充分利用基礎底板水平側(cè)向剛度無限大的特點，在基礎底板和排樁擋墻之間設置傳力帶，調(diào)整擋墻應力分布，控制擋墻底部位移和坑底隆起。（1）底板傳力帶可采用素混凝土或鋼筋混凝土澆筑而成。一般宜采用素混凝土滿鋪，混凝土強度等級不低于C20。當傳力帶采用短撐時，短撐間距一般為2～3個排樁間距，且應在擋墻一側(cè)設置鋼圍檁或鋼筋混凝土圍檁，鋼筋混凝土圍檁可按構(gòu)造配筋。（2）傳力帶的厚度經(jīng)驗算滿足換撐傳力要求即可，如基礎底板厚度超過80cm，為減小混凝土工程量，宜在下部采用磚模及填砂，上部采用素混凝土或鋼筋混凝土傳力帶，如圖3所示。圖3底板傳力帶（3）由于在建筑物正常使用階段地下結(jié)構(gòu)與傳力帶之間可能會發(fā)生差異沉降，從而影響主體結(jié)構(gòu)，因此宜采用油氈等低壓縮性材料在傳力帶與地下結(jié)構(gòu)之間隔離。（4）底板傳力帶的混凝土強度達到設計強度70%后，方可開始拆除斜撐。.3斜撐拆除與吊運（1）在前一區(qū)段完成換撐后，方可進行下一區(qū)段的斜撐拆除。如換撐采用現(xiàn)澆混凝土橫撐，澆筑后的混凝土軸心抗壓強度應達到15N/mm2后方可拆撐。（2）拆除斜撐前，應清理區(qū)段內(nèi)的地面超載，減小地面超載對排樁變形的影響。（3）拆撐期間應加強儀器觀測和巡視檢查，檢查冠梁、排樁、斜撐等構(gòu)件出現(xiàn)變形過大（超過報警值）、裂縫、壓屈、斷裂等情況，應立即停止拆撐作業(yè)，并啟動應急預案。（4）斜撐拆除宜采用無振動拆除方法，如采用金剛石繩鋸等專業(yè)切割設備，對鋼筋混凝土斜撐進行切割分離，以減小振動對拆撐區(qū)段排樁的有害影響。（5）繩鋸作業(yè)時注意：保證繩鋸運轉(zhuǎn)平穩(wěn)度，減少抖動；下刀量適度，不宜過大；穩(wěn)定注塑質(zhì)量，確保不出現(xiàn)串珠轉(zhuǎn)動及竄動；繩鋸每切完一段時間后及時檢查；適度扣壓，減少鋼絲繩的損傷，防止鋼絲繩提前斷裂。（6）根據(jù)吊裝設備和車輛運輸要求，宜按照單塊重量不超過20t，長度不超過6m切割分塊。（7）切割下的斜撐應及時外運，不得堆放在基坑頂部附近。3.2.3地下結(jié)構(gòu)施工（1）應充分考慮時空效應對基坑支護結(jié)構(gòu)位移的影響，拆撐后區(qū)段內(nèi)的地下結(jié)構(gòu)應連續(xù)施工，盡快完成。（2）為縮短地下結(jié)構(gòu)的施工時間，當基坑面積較大時，坑內(nèi)斜撐影響區(qū)外的地下結(jié)構(gòu)應在該區(qū)段拆撐前完成結(jié)構(gòu)施工。斜撐影響范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)，包括柱子、梁、墻、板的大部分鋼筋應盡可能綁扎完成，以減小拆撐后的工作量。（3）基礎底板位置的斜撐止水處理。斜撐需要在基礎底板澆筑后拆除，斜撐穿越基礎底板范圍可能成為地下水向上滲流通道，為此斜撐應在基礎底板位置設置封閉的鋼板止水帶，阻止地下水滲流。3.2.4換撐施工（1）換撐標高選擇在地下結(jié)構(gòu)樓板平面標高并靠近斜撐上支點標高，以利于基坑側(cè)壁所受水平力的合理傳遞。（2）換撐構(gòu)件宜采用鋼筋混凝土板帶的型式，換撐板帶應根據(jù)施工作業(yè)荷載對其進行設計計算。（3）換撐板帶與地下結(jié)構(gòu)可同步澆筑施工。（4）換撐板帶應間隔設置洞口，以作為后續(xù)施工時的人員及材料運輸通道。洞口一般不應小于1000×800mm，洞口的中心距離控制在6m左右，并可根據(jù)實際作業(yè)要求適當調(diào)整。（5）換撐板帶上應設置一定數(shù)量的吊筋，如圖所示。（6）在換撐板帶與地下結(jié)構(gòu)之間應設置壓縮性小的隔離材料，避免差異沉降對地下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。（7）從拆撐到換撐完成應控制在拆撐設計要求的限定時間內(nèi)。圖4換撐板帶節(jié)點詳圖3.2.5監(jiān)測與信息反饋全過程監(jiān)測基坑及周邊環(huán)境的變化情況是確保工程建設安全的關(guān)鍵。拆換撐期間應及時測量各施工階段主要工序引起的動態(tài)數(shù)值，并與拆撐設計值、報警值比較，及時反饋指導拆換撐設計和施工。監(jiān)測要求主要的監(jiān)測內(nèi)容參見表1。表1監(jiān)測項目表序號監(jiān)測項目監(jiān)測儀器監(jiān)測頻率監(jiān)測目的1圍護墻頂部水平位位移精密全站儀或精密密經(jīng)緯儀1～2次/天掌握拆換撐過程中中對基坑圍護護墻的影響程程度2圍護墻頂部豎向位位移精密水準儀，銦鋼鋼尺1次/2天掌握拆換撐過程對對基坑及周邊邊環(huán)境的影響響程度和范圍圍3建筑物沉降與傾斜斜4地下管線沉降5周邊地表、道路豎豎向位移6圍護樁深層水平位位移測斜儀，頻率接收收儀1～2次/天掌握拆換撐過程中中圍護樁不同同深度位移情情況及規(guī)律，掌掌握圍護樁最最大位移值7圍護樁及斜撐內(nèi)力力鋼筋應力計，頻率率接收儀1～2次/天掌握拆換撐過程中中圍護樁及斜斜撐內(nèi)力變化化情況及規(guī)律律8地下水位電測水位計1次/天掌握基坑及周邊環(huán)環(huán)境地下水位位變化情況測點布置按照《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》GB50497-2009規(guī)定執(zhí)行。受力及變形較大的基坑側(cè)壁中央、拆撐區(qū)段中央、陽角處應布置監(jiān)測點。觀測精度應滿足監(jiān)測報警的要求?？筛鶕?jù)施工條件、作業(yè)進度和變形情況增加或減少觀測次數(shù)，隨時將監(jiān)測信息報告給現(xiàn)場技術(shù)人員。監(jiān)測報警值應根據(jù)土質(zhì)特征、設計結(jié)果及當?shù)亟?jīng)驗等因素確定。監(jiān)測分析為進一步確認樁體、冠梁及斜撐的健康狀態(tài)，在基坑北側(cè)，先行對29#、31#、及33#、34#、35#斜撐進行了換撐，該區(qū)域長度約在36m，并取得了有意義的監(jiān)測數(shù)據(jù)。圖5是該段在換撐期間坑頂水平位移的增量，拆撐過程中基坑排樁新增位移7mm，排樁累積側(cè)向位移16mm。圖5區(qū)段內(nèi)冠梁頂水平位移增量按本文方法確定的最小分段長度為45.3m，斜撐總混凝土施工量2227m3，全部換撐工作完成共1個月的時間。小于《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》GB50497-2009的30mm的要求；內(nèi)力等其余各項監(jiān)測項目均在規(guī)范報警值范圍之內(nèi)。圖5區(qū)段內(nèi)冠梁頂水平位移增量4技術(shù)經(jīng)濟分析該工程原拆撐設計方案為：先行施工地下室結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)施工至±0.00之后進行斜撐的拆除工作，此方案須在地下室外墻留洞計174個，尺寸約1.2m×1.0m，中板留洞計174個，尺寸約1.2m×1.0m，從而造成后期補洞、鋼筋連接及節(jié)點防水等勞動量和材料的大量增加；其中增加的工序及作業(yè)時間延長3個月左右，并嚴重影響地下室外墻的整體性，對留洞位置的防滲和防水