深圳市建筑工程股份有限公司
摘要：深基坑钢筋混凝土环形内支撑整体性好，具有足够的刚度和变形小的特点，对提高挖土机械化程度，缩短土方工期，降低工程成本，减少周围土体变形，保护环境安全等方面有其独特的优越性
关键词：深基坑 环形内支撑 土方开挖 支撑拆除
一、引言
钢筋混凝土环形内支撑体系受力合理，它能充分利用环形结构良好的受力特征，充分发挥混凝土的抗压性能。环形支撑体系整体性好，具有足够的刚度和变形小的特点；
环形内支撑结构，在基坑平面形成的无支撑面积达到70%，为挖机土的机械化施工提供了良好的作业空间，挖土速度可成倍提高，极大地缩短了深基坑的挖土工期，且有利于地下室施工。本文结合项目工程实例，对钢筋混凝土环形内支撑土方开挖与支撑拆除施工进行重点论述。
二、项目概况
华超大厦工程，总建筑面积7万平米，地上27层，地下4层。基坑开挖深度19.2m，长约88m，宽约79m，周长约334m。基坑支护采用三道钢筋混凝土环形内支撑支护结构。支护形式如下图：
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三、周边情况
场地东侧、北侧、南侧为6-8层老旧小区居民楼，天然基础，距离基坑坡顶线7~17米，场地西侧市政道路，下有河道箱涵及两条中、高压燃气管线分布，距离基坑坡顶线约11m。场地东南角外侧为加油站，距离20米。
四、地质情况
1、人工填土层 素填土：层厚0.5~4.8m。 2、第四系新近沉积层 淤泥、中砂,层厚0.5~4.5m。 3、第四系冲洪积层： 粉质粘土层厚1.10～4.90m。 4、第四系残积层 粉质粘土：层厚为2.4~12.4。 5、下古生界变质岩花岗片麻岩全风化层：层厚为1.30～5.50m。强风化层：层厚为2.30～8.80m。中等风化层：层厚为0.50～6.20m。场地内地下水主要以孔隙潜水赋存于第四系冲、洪积粉细砂层中，以裂隙水赋存在于基岩裂隙中，并略具承压性。
五、内支撑施工
钢筋混凝土立柱桩，直径1米，桩长27米；支撑梁1000mm×1000mm，环撑梁1800 mm×1000mm，混凝土强度等级C30，冠梁面标高-2.4米，高2.4米范围内1:1放坡。支撑梁面标高分别在-2.4,-7.7，-12.2。
1、内支撑的施工流程
土方开挖至支撑梁底→定圆心、放线→支撑梁底垫层→凿立柱桩、护壁桩结构→植筋→钢筋绑扎→模板安装→检测仪预埋→混凝土浇筑→静爆灌埋设→混凝土养护→拆模、清理→下层土方开挖……
2、土方开挖
土方开挖进度、安全是整个基坑施工成败的关键。本项目土方约12万方，工期要求紧。土方外运除外部弃土场、交管、环保影响不可控外，场地内施工衔接，组织协调安排是土方外运成败关键。场地内的影响因素主要有：
1)根据环形支撑整体受力特点，第一层支撑全部闭合后、强度达到设计要求方可开挖下一道撑的土方；
2)场地内的旧基础、岩石开挖的影响；
3)支撑梁下的土方开挖无法直接上车，需掏土转运，降低外运功效；
4)环形支撑需闭合，车道需破除，闭合后重新回填，期间土方无法外运。
针对现场影响因素，结合实际情况制定开挖方案：
1)分段分层开挖，环内无支撑区域挖土工艺以留岛式施工为主，提前开挖支撑梁处土方，提供支撑梁施工工作面，环形支撑梁土方可以多点对称开挖，多段施工，减少支护时间，给土方开挖、外运争取时间；
2)针对旧基础、岩石影响，可以增加机械设备，结合炮机、静爆、绳锯等多种措施清除，在早晚高峰，土方无法外运的时候进行，尽量不占用土方外运时间；
3)支撑梁的下的土方开挖，除第一道撑勾机可以直接立在支撑梁上（需填土）挖土上车外，其余两层均需勾机进入支撑梁底慢慢掏土，转运出来。特别是第三道撑第土方，需转运多次方可装车外运，增加掏土机械设备。
4)施工坡道需要多次破除重新形成。坡道设置有两种方案：一是采用传统土坡、二是采用施工栈桥。前两道撑的施工坡道需要降坡，施工栈道利用不上，施工第三道撑时，降坡完成后，坡道的设置面临选择。
①施工栈道优点：栈道下方的土体可以外运，减少后期土方外运时间。
缺点:造价高；利用率低；增加后期拆除时间；
②传统土坡优点：挖除，修建方便，成本低。
缺点：剩余土方量大，后期土方外运时间长。
两个方案共同点: 都需要间歇时间，土方无法外运，间歇时间相当。影响第三道撑的土方外运时间相当。
考虑到坡道位置土方外运影响基坑工期，但不影响主体结构的塔楼关键线路施工，不影响总体进度，成本低，施工灵活，最终选择传统土坡。
钢筋、混凝土施工不在此叙述。
3、安全文明控制要点：
1)基坑开挖期间，周边区的土方开挖要服从支护施工班组指挥，不得强行开挖，距坑壁200mm土方采用人工开挖。挖斗严禁碰撞支护结构。
2)在基坑内设置集水井，坡顶挖排水沟，修三级沉淀池，并始终保证截水、外排顺畅，沟内无积水。抽水期间，做好坑外地下水位的观测工作和因地下水位过渡下降的回灌准备工作。
3)在整个土方施工期间，须进行坡顶位移及地面和临近建筑物的沉降观测，并作好记录。当发现边坡有失稳迹象时，立即采取削坡、坡顶减载、土钉支护或坡脚压载等支挡措施。
4)基坑开挖前必须严格保证支护结构各构件的养护时间，保证其达到足够的强度后方可开挖下一层土方。
5)支撑梁施工完毕，应及时设置防护栏杆，挂防坠网；
6)土方工程须符合市环境保护要求，科学组织以减少交通拥堵和噪音等对市民生活的影响等。
六、内支撑拆除
拆除原则：先换撑，后拆撑；先连系撑梁，后环形撑梁；先小撑，后大撑；分区对称拆除。
1、内支撑拆除要求:
1)在拆除基坑支撑前，应将地下室底板、地下二、三层楼板与支护桩采用换撑相连，换撑强度为C30素砼，尺寸为400x400mm，水平间距3m；
2)一层结构、换撑全部完成，达到强度80%（一般14天）后拆撑后方可拆除一层支撑；
2、达到早拆除采取措施：
1)楼层混凝土分段浇筑，最后一段混凝土提高混凝土强度等级，加早强剂；
2)加强混凝土养护；
3)留置同条件试块，用实验数据提供拆撑依据；
4)地下室每施工完成一层，回填一层；
5)加强支撑梁、换撑梁应力监测，掌握应力变化。
通过应力监测，混凝土强度检验，第二、第三道撑在本层楼板全部浇筑完成3天后开始拆除，第一道撑在混凝土浇筑5天后开始拆除。拆除采用分段、对称进行，先换撑、后拆除。通过基坑监测数据反应，基坑稳定，取得比较满意效果。 同时在混凝土养护等待期间，环撑中心区域的无支撑范围的塔楼核心筒结构可以继续施工，这也充分体现环形内支撑的优势。
3、支撑拆除方案
1）方案选择
①绳锯切割、吊装：
优点：环保，造价高
缺点: 成本高；混凝土块体积大，吊装场地、设备要求高，灵活性差，对支撑体系要求高。
②静爆、破除
优点：成本底，灵活，缺点：不环保
场地条件限制，只有出口位置一个起吊点，且环梁尺寸1.8米×1米大，切割1米长重量就达4.5吨，这样切块太多，吊装速度太慢，经测算，每层支撑采用切割方式，整层拆除时比静爆拆除慢50%,成本增加20%。最终采用静爆破除方式。针对环保问题采取选用质量好的静破剂，达到好静态破碎效果；选用性能优良的机械设备降低噪音；拆除过程中充分洒水细润；严格控制作息时间等一系列措施，减少环境污染、减少对周边居民的影响。
2）支撑拆除
采用人工造孔(预留孔或钻孔)，在静态破碎剂的作用下使混凝土涨裂、产生裂缝，再使用机械解小、破除，从而达到拆除的目的。静态破碎不属于危险品，在破碎过程中无震动、无飞石、无噪声、无毒、无污染。
施工流程：搭设支撑脚手架→清理预埋孔（或钻孔）→灌入膨胀剂静态破碎→机械凿砼成碎块→割除支撑梁钢筋→碎渣清运
（1）设计布眼
按300×300mm的间距进行布设，孔径30mm。支撑梁混凝土浇筑时预埋纸管，可有效减少后期钻眼的工作量。
（2）搭设支撑防护架
由架子工班组按要求在支撑梁下搭设支撑架和防护操作架，在架体水平面上铺设模板做操作平台，立面挂密目安全网。
（3）预留孔眼清理
在装药之前，需要将孔眼清理干净，主要有：预留孔内的纸筒、后续施工孔眼的堵塞物等。
（4）装药施工
①先将药剂加30%的水（重量比）拌成均匀的流质状后，迅速倒入孔内至孔口止。对完成灌注孔用麻袋或模板覆盖，防止孔内有飞溅物伤人。
②采用分多个小组同时灌装的方式，各小组采用“同步操作，少拌勤装”的方式。工人们应基本保持同步。这样，可以让每个钻孔内的最大膨胀压力能够基本保持同期出现，有利于砼石的破碎。
③每次装填药剂，都要观察确定孔壁、药剂、拌和水、搅拌桶的温度是否符合要求。装填好的孔口应用麻袋或模板覆盖，防止喷孔伤人。
④灌装过程中，从药剂加入拌和水到灌装结束，这个过程的时间不应该超过10分钟。
（5）药剂反应时间的控制
药剂反应的快慢与温度有直接的关系，温度越高，反应时间越快，反之则慢。一般解决温度低的办法是加入保温剂和提高拌和水温度。反应时间一般控制在30至60分钟为较好。
（6）剔凿成碎块
静态破碎，在药剂装填完后2-12小时可以达到破碎的效果，采取机械破除支撑梁。
（7）钢筋割除、碎渣外运
七、基坑监测
基坑监测是深基坑施工的重要环节，需对基坑进行：基坑周围地表沉降、基坑周围建筑物沉降、倾斜、基坑支护桩顶的水平位移、基坑支护桩深层水平位移以及加强周边建筑物的巡查。
本工程基坑变形控制值及预警值为：
（1）基坑最大水平位移、沉降变形控制值不大于3cm，报警值为控制值的80%，变化速率不大于3mm/d；箱涵部位最大沉降控制值为3.0cm，报警值为控制值的80%。煤气管最大沉降控制值为1.5cm，报警值为控制值的80%。
（2）周边建筑物最大沉降控制值为4.0cm，报警值为控制值的80%。
（3）地下水位按埋深按绝对标高20m控制，报警值为下降3m或0.5m/d。
（4）桩身测斜监测，深层位移控制值不大于3cm，变化速率不大于3mm/d，报警值为控制值的80%。
（5）环梁支撑第一层轴力监测预警值为10000KN，允许值为25000KN,第二层、三层轴力监测预警值为20000KN，允许值为25000KN；支撑第一层轴力监测预警值为2000KN，允许值为10000KN，第二层、三层轴力监测预警值为6000KN，允许值为10000KN。立柱最大沉降控制值为2cm，报警值为控制值的80%。支撑变形控制值不大于3cm，报警值为控制值的80%，变化速率不大于3mm/d。
通过监测报告显示，本基坑检测值全部在允许范围内，且变形值远低于允许值，可见钢筋混凝土环形支撑的整体稳定性非常好，非常适合对变形明感的地区。
八、结语：
大量工程实践证明，环形内支撑整体稳定性好，能确保基础施工，周边邻近建筑物和地下管网等公共设施的安全；中间大空间能提高挖土机械化程度，缩短土方工期，降低工程成本，是深基坑内支撑技术的创新形式。适合多种平面形式的深基坑，特别适用于方形、多边形及环境保护要求高、土方工期紧的基坑。