1. 工程概況

深圳平安金融中心( 簡稱pafc) 主塔樓地上118 層，地下5 層，將建成為國際一流、可持續(xù)發(fā)展的、具有智慧型辦公、商業(yè)、觀光等綜合功能的城市建筑。其總建筑面積458292㎡，占地面積18931. 0㎡，基坑面積17150㎡，槽底標高－33. 500m?；又ёo采用排樁+ 內(nèi)支撐+ 錨索，支撐平面為雙圓環(huán)形式，其中北側(cè)主塔樓區(qū)為適應(yīng)主樓8 根巨柱的后期結(jié)構(gòu)施工，采用內(nèi)套小圓環(huán)形成雙環(huán)結(jié)構(gòu)，如圖1，2所示。

圖1 支撐示意

圖2 支撐實況

支撐截面最大為2200mm×1200mm，鋼筋?32，?28，?25，?12，支撐梁混凝土強度等級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m3) 且強度高( 強度等級為c40) 、鋼筋用量大( 鋼筋量約6 300t) 。

該項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際商會中心、西邊緊鄰cocopaｒk) ，緊鄰地鐵( 北側(cè)緊鄰正在運營的地鐵1 號線，東側(cè)為正在建設(shè)中的廣深港客運專線) ，環(huán)境復(fù)雜，對變形控制異常敏感。

2. 支撐拆除方法選擇

隨著城市化進程不斷深入，超高層建筑高度不斷刷新，相應(yīng)的基坑也越來越深。由于地處市中心，為滿足地鐵等對環(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)施工交叉進行，支撐拆除工期緊迫。支撐梁截面大、強度高、配筋量大，尤其是腰梁和環(huán)梁，拆除難度大。拆撐過程中，下層結(jié)構(gòu)插筋的成品保護困難，爆破時產(chǎn)生大量的粉塵容易引起周邊居民的不滿。上述一系列問題又嚴重制約了支撐拆除的進度。

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導(dǎo)致支撐內(nèi)力瞬間釋放，將對基坑支護和周邊環(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)運營，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，拆除時控制單次起爆量，采用延期分段起爆技術(shù)，并加強基坑監(jiān)測和爆破振動監(jiān)測，保證地鐵隧道及支護體系的安全。

3. 支撐拆除施工

(1). 施工工藝流程

(2). 操作要點

支撐施工時預(yù)埋管

無論靜爆還是明爆均需要在支撐梁上開孔，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，所需開孔數(shù)量較多，如所有孔均后期采用鉆機開設(shè)，則所需時間長，大大影響拆撐進度。預(yù)埋管法可很好地解決上述問題，但預(yù)埋管較多則會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足; 如果采用靜爆，則采用鉆機再引另外50%的孔。

支撐施工時預(yù)埋套管分2 種: 一種是在支撐鋼筋外即在混凝土保護層內(nèi)預(yù)埋pvc 管，便于下一步人工剔鑿保護層; 另一種是在設(shè)計孔位置預(yù)埋硬紙管，靜態(tài)破碎或控制爆破時，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

安全防護及成品保護

支撐下表面搭設(shè)滿堂紅腳手架，上側(cè)滿鋪竹膠板，承接支撐自重及作為施工人員的操作平臺。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 支撐拆除防護示意

為防止地下室基坑支撐拆除過程中廢渣對下層結(jié)構(gòu)墻、柱插筋及外墻防水造成嚴重破壞，采取以下措施進行保護。

1) 對下層結(jié)構(gòu)柱插筋的保護

下層結(jié)構(gòu)柱能穿過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，預(yù)留的插筋端頭套上鋼筋套，并將插筋纏上布膠帶。

2) 對下層結(jié)構(gòu)內(nèi)、外墻插筋及防水保護

采用搭設(shè)鋼管保護棚，扣件式鋼管架上鋪木方和模板，插筋對應(yīng)模板位置穿孔。露出保護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

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30 ～ 50mpa) 施加給孔壁，經(jīng)過一段時間后達到最大值，12 ～ 24h 后使混凝土產(chǎn)生裂縫而破碎，再用小風鎬進行集中破碎清運。

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) 補鉆孔

用鑿巖機在支撐梁頂部打孔，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入孔內(nèi)，采用專用蓋子封堵。

2) 支撐保護層剔鑿及箍筋切割

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，用木屑將其封堵嚴密，經(jīng)過24h 自然膨脹，使支撐破碎。

施工時在藥劑中加入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)處于密實狀態(tài)。粗顆粒藥劑水灰比調(diào)節(jié)到0. 22 ～ 0. 25 時靜態(tài)破碎劑的流動性較好，細粉末藥劑水灰比在32%左右時流動性較好。在混凝土剛開裂后，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，可減少對起爆點的約束，達到更好的爆破效果。

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。灌裝過程中，已經(jīng)開始發(fā)生化學反應(yīng)的藥劑( 表現(xiàn)為開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，這個過程的時間不能超過5min。

5) 人工破碎

灌藥24h 后人工采用風鎬、大錘等手動工具進行剔鑿破碎。將其破碎為直徑＜ 250px 的渣土，通過自溜渣槽運至下層樓板，及時運走，注意不要集中堆放導(dǎo)致超載。

控制爆破

支撐與護坡樁腰梁斷開后，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、性價比高，可滿足施工需要。施工中采用延期分段起爆技術(shù)，可將爆破振動控制在周圍建( 構(gòu)) 筑物安全振速內(nèi);在爆破中加強覆蓋防護可防止混凝土塊逸出從而造成對周圍建( 構(gòu)) 筑物的破壞; 在爆破前采用預(yù)處理和鋪墊保護層的方法，使保留的立柱、支護樁免受爆破振動的影響，以及地下室頂板免受爆破拆除下的支撐梁的沖擊破壞。

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、混凝土強度等級、支撐位置、最小抵抗線及周圍環(huán)境等情況確定相關(guān)參數(shù): ①抵抗線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，與混凝土強度、鋼筋配筋等相關(guān)，根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗k 取值為1. 0 ～1. 3kg /㎡ ;a 為孔距，與抵抗線、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，交錯布孔，均勻裝藥，達到爆破后破碎充分; 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)計深度正負誤差≤5%，裝藥前逐孔驗收，不符合要求的炮孔予以校正或重新打孔。

裝藥結(jié)構(gòu)及起爆網(wǎng)路圖( 見圖8)

圖8 非電簇聯(lián)雙起爆網(wǎng)路

采用?32 乳化炸藥裝藥，在裝藥前一天驗孔，不合格炮孔予以修補或重新打孔。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，相鄰延期時間控制在25 ～ 50ms為宜。

采用2 發(fā)非電雷管直接綁扎6 ～ 7 個炮孔形成1 個單元起爆體，腰梁綁扎3 個炮孔，捆綁時注意聚能穴方向與導(dǎo)爆方向反向; 孔內(nèi)采用高段雷管，孔外主線采用3 段延期、支線采用4 段延期; 起爆時，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; 使用前進行外觀檢查，確保網(wǎng)路可靠起爆。

爆破拆除程序

為實現(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，每個施工區(qū)內(nèi)分多步拆除，拆除順序為: 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→剔鑿短跨梁與長跨梁連接處殘留混凝土→長跨方向支撐梁→腰梁→圈梁。節(jié)點爆破拆除時，采用孔內(nèi)、外延期相結(jié)合的起爆網(wǎng)絡(luò)，外圈即時起爆，內(nèi)圈依次微差分段起爆，既限制每段起爆藥量，保護了主要節(jié)點上的鋼立柱，同時又能增強爆破效果。

爆破實施

1) 現(xiàn)場安全防護在所拆支撐邊緣搭設(shè)腳手架外防護，在上道撐孔洞位置設(shè)置安全防護。

2) 布孔、打孔、清孔、驗孔由爆破工程技術(shù)人員技術(shù)交底，在圖紙上指導(dǎo)鉆孔人員嚴格按設(shè)計的孔網(wǎng)參數(shù)鉆孔，如位置、孔間距等; 利用鑿巖機在支撐梁頂部打孔，孔徑38 ～ 42mm。在裝藥之前用空壓機進行清孔并在裝藥前驗孔。

3) 裝藥、網(wǎng)路布線、填塞按照設(shè)計的裝藥量裝藥，確保堵塞長度及質(zhì)量，按照設(shè)計要求進行孔內(nèi)、孔外延期。用木制炮棍將孔內(nèi)的炮泥壓實、填滿，注意保護導(dǎo)爆管雷管的塑料導(dǎo)爆管或電雷管的腳線。

4) 警戒爆破網(wǎng)路連線、覆蓋防護好后，爆破時，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，嚴禁無關(guān)人員靠近。

5) 起爆起爆由專人完成，待爆破負責人發(fā)出起爆命令后，將起爆網(wǎng)路的主線接到起爆器，按照命令充電起爆。

6) 警戒解除爆破完畢5min 后，爆破人員進入現(xiàn)場檢查爆破情況，在確認安全后，由爆破總指揮發(fā)出解除信號，各點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)在立柱上的鋼筋進行切割。

8) 渣土廢料清運人工、鏟車配合塔式起重機( 或汽車式起重機) 將渣土及廢料運至地面后清運出場。

物料的垂直運輸能力一定程度上決定了支撐的拆除工期。在支撐拆除過程中產(chǎn)生大量混凝土渣土，渣土堆積高度應(yīng)控制在800mm。通過人工配合小型鏟車聯(lián)合清除，為確保鏟車在底板上行走順暢，根據(jù)現(xiàn)場情況，確定鏟車行走路線，并且在該路線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。

監(jiān)測、監(jiān)控

1) 基坑及周邊環(huán)境監(jiān)測

支撐拆除對周邊環(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結(jié)構(gòu)受力轉(zhuǎn)換過程，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)，因此及時掌握支護結(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)前以及整個拆除過程中對基坑、地鐵及周邊建( 構(gòu)) 筑物進行內(nèi)力和位移監(jiān)測，做到信息化施工。首先是在支撐拆除前，對基坑位移和內(nèi)支撐梁的內(nèi)力進行監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果得出內(nèi)力分布情況，卸荷時根據(jù)內(nèi)力分布情況做到均勻卸荷，在卸荷過程中監(jiān)測內(nèi)力重分布情況，及時匯報。支撐拆除過程中對基坑及地鐵進行了實時監(jiān)測，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，周邊變形在設(shè)計允許范圍內(nèi)。

2) 爆破振動監(jiān)測

在爆破過程中需滿足地鐵隧道內(nèi)產(chǎn)生的振動速度≤1. 50px /s。爆破時在基坑靠近地鐵處設(shè)置測振監(jiān)測點，采用爆破振動記錄儀進行測振。根據(jù)測振結(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)中進行。爆破中經(jīng)過實時監(jiān)測，爆破振速在設(shè)計控制范圍內(nèi)。

4. 結(jié)束語

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)生的振動沖擊; 然后采用控制爆破拆除剩余支撐，拆撐進度快;同時在拆撐過程中對基坑及周邊環(huán)境沉降、受力及振動速度進行實時監(jiān)測。

采用本方法達到了如下效果: 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。對類似基坑( 超深基坑、基坑周圍緊鄰地鐵環(huán)境復(fù)雜、工期緊等特殊工況) 的混凝土內(nèi)支撐拆除工程將起到很好的借鑒作用