深基坑钢筋混凝土临时内支撑体系静爆拆除施工工法
(编号：szjxgf33-2008)
第一完成单位：中国建筑第五工程局深圳分公司
主要完成人：张应文、秦裕民、周永波
第二完成单位：中铁建工集团有限公司深圳分公司
主要完成人：钟万才、余宏箭
1．前言
在城市建筑密集区，由于受周边环境的影响，基坑支护只能采用内支撑体系。通常方形基坑采用环形钢筋混凝土支撑体系；长条形基坑采用钢筋混凝土桁架对撑体系。而作为临时支撑结构，因其多处于城市闹市区，周围或建筑物密集，或临近运营地铁，这就对拆除方法也提出更高的挑战。常用的混凝土拆除方法有火药爆破拆除、机械拆除、人工拆除等。火药爆破瞬间释放冲击力较大、机械拆除振动大、噪声大，人工拆除工期长。为了确保不对临时支撑体系、已施工的永久结构工程及周边建筑、地下设施造成不利影响，严格控制支撑体系拆除后基坑的变形，考虑安全、质量、工期等因素，静爆拆除成为首选，因此完善深基坑水平临时支撑静爆拆除是一个新课题，具有非常显著的现实意义。
2．特点
静爆拆除采用静态膨胀剂把混凝土充分破碎，与传统的拆除方法相比，其特点优异，见表2-1：
表2-1：各拆除方法特点对比
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拆除方法 |
特点
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爆破拆除 |
爆炸压力瞬间释放，工期短，适合空旷场地的建筑物整体拆除，但在闹市区、建筑物密集区，震动幅度大，对现有结构、周围建筑物及地下设施带来极大影响，且产生飞石，危及街道行人安全。
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机械拆除 |
采用炮机拆除，但震动大、噪音大。
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人工风镐拆除 |
人工风镐拆除安全度高，但工期太长。 |
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静爆拆除
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采用静态膨胀剂静爆拆除，膨胀力缓慢地、静静地传给混凝土支撑使其破碎， 具有安全、施工快速、无震动、无飞石、噪音小、操作简单等特点
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3．适用范围
本工法适用于混凝土构筑物破碎施工，尤其适用地处城市闹市区、周围建筑物密集区深基坑水平临时支撑体系拆除。
4．工艺原理
先对临时支撑体系切割卸载，完成结构换撑平稳过渡，再用静爆法拆除临时支撑。根据钢筋混凝土构件类型对需拆除的部位进行合理钻孔，在钻好的孔中灌注静态膨胀剂，静态膨胀剂发生水化反应使晶体变形，产生体积膨胀，从而缓慢地、静静地将膨胀力（可达30mpa—50mpa）施加给孔壁，经过一段时间后达到最大值，8—12 小时后使混凝土产生裂缝而破碎，再用小风镐进行集中破碎清运。
5．施工工艺流程及操作要点
5.1 内力监测：
5.1.1 在拆除内支撑结构前以及整个拆除过程中进行内力监测，做到信息化施工。首先是对基坑位移和内支撑梁的内力监测，根据检测结果得出内力分布情况，卸荷时根据内力分布情况做到均匀卸荷，在卸荷过程中监测内力重分布情况，做出正确判断。
5.1.2 在拆除过程中应对以下部位进行重点监测：
1．坑外地下水位监测。采用钢尺水位计在预先布置的水位观测井进行监测，监测过程中应注意定期监测孔口标高。
2．地面沉降监测。用精密水准仪，标尺在布置好的基点上进行监测，用本次监测标高减去上次标高为本次沉降量，减去初始标高为累计沉降量。
3．基坑内外土压力监测。采用钻孔埋设等方法进行土压力计的安装，用频率读数仪进行监测。
4．基坑孔隙水压力监测。预埋水压力计，在基坑开挖前测出初始频率，用频率读数仪进行监测。
5．支护桩深层水平位移监测。用测斜仪，预埋测斜管内壁有两组90 度的纵向导槽，导槽控制测斜方位，测试时，测斜仪探头沉至孔底，在温度稳定一段时间后，自下而上逐段测出位移。
6．支护桩桩顶沉降和水平位移监测。在支护桩顶设置测点，在远离基坑位置设置基准点，用精密水准仪和标尺进行监测。
7．围护桩内力监测。将钢筋计焊接在钻孔支护桩主筋上进行预埋，用频率读数仪进行监测。
8．内支撑轴力监测。将混凝土应变计埋设在内支撑梁钢筋间隙处，固定好后用线缆仔细引出，放在预先做好的线盒内，用频率读数仪进行监测。
9．建筑物沉降位移监测。用精密水准仪在设置好的基点上进行监测。
5.2 切割卸载：
根据现场具体情况，用切割机将支撑梁角撑、系杆等构件切断卸荷，严格按照对称、平衡约束控制，两组同时对称作业，保持结构换撑平稳过渡，防止结构本体及支撑柱变形。如图5.2。
图5.2 切割卸载图
5.3 静爆拆除：
5.3.1 创造静爆条件
因钢筋混凝土支撑内配置有密集的钢筋笼，为达到静爆最佳效果，先把钢筋混凝土构件的面筋、腰筋、箍筋割断剔除，如图5.3.1 所示。
图5.3.1：割除构件面筋、腰筋、箍筋
5.3.2 钻孔
1. 钻孔设计：
钻孔参数、钻孔分布和破碎顺序需要根据破碎的对象的实际情况确定，并充分考虑布筋情况，
一般情况下孔与孔之间的距离为0.2m，孔径为0.04m，孔深按需破碎物的厚度而定，但不能钻穿，必须离底部保留0.1m—0.2m。如图5.3.2-1 所示。
图5.3.2-1：钻孔布置图
2. 钻孔操作
采用空压机及钻孔设备按照设计好的钻孔参数对混凝土构筑物进行钻孔，如下图5.3.2-2 所示。
图5.3.2-2：钻孔操作
5.3.3 静爆
1．静爆膨胀剂配料：
先用水桶装好水，按照静爆膨胀剂说明书所注明的水和药的比例配好，充分搅拌成糊状。
2．装药
将搅拌好的糊状膨胀剂均匀慢慢的灌入钻好的孔中，灌满至密实，不用盖，不用塞口。
3．静爆过程
在灌入静爆膨胀剂8—12 小时之后，混凝土构件产生裂缝，如下图5.3.3 所示。
图5.3.3 混凝土构件静爆之后图片
5.3.4 静爆之后续处理
1．在混凝土构件充分破碎后，再用小风镐集中破碎清运。如图5.3.4 所示。
2．混凝土碎块清理完后，用气割割除混凝土构件内部钢筋。
图5.3.4 风镐集中破碎
6．材料与设备
6.1 材料
静爆膨胀剂：主要成分为铝酸钙、硅酸盐水泥、减水剂、缓凝剂，无毒、无味，适用温度范围为：-5℃—40℃.
6.2 主要施工机具：空气压缩机、切割机、风镐、钻孔机、铁锹、水平运输斗车、装载机、自卸汽车。
7．质量控制
7.0.1 必须执行的规范及标准：《建筑物、构筑物拆除技术规范》(dbj08－70－98)。
7.0.2 严格控制材料质量关：静爆膨胀剂进场时除了提供厂家生产证明、厂家检测报告和厂家达标外，还要按规定在施工现场见证取样送检，检测报告必须由具有相应资质的监测机构出具，合格方可使用；且静爆膨胀剂必须储存在干燥避雨的库房。
7.0.3 为了能达到最佳的静爆效果，钻孔严格控制药孔的间距、孔径及孔深。
7.0.4 静爆膨胀剂加水应严格按照比例，水不许加多。
7.0.5 孔中内渗水，必须采取防水措施后方可装药。装好药的孔严禁雨浇水浸。
8．安全措施
8.0.1 必须执行的规范及标准
1．《建筑拆除工程安全技术规范》（jgj147－2004）；
2．《建筑施工安全检查标准》（jgj59－99）；
8.0.2 加水搅拌的量应少混、勤混，迅速搅拌好的药剂应立即灌入孔内，放置时间过长（超过十分钟）其流动性及破碎效果将下降；此时药剂如变成不易流动的或块状物，严禁勉强灌入孔中或二次加水混稀注入孔中，否则容易产生喷孔伤人或胀裂不开事故。
8.0.3 为安全起见，装填浆体物料一半孔时，续装后一半孔的时间不得超过15 分钟，炎热夏季不得超过5 分钟。搅拌好的药剂如发现药温超过45℃时，应废弃掉，不许再装入孔内，以免发生喷孔。
8.0.4 装药时，操作者必须带防护眼睛，从开始装药直到破碎物开裂，不得对孔中直视，以免万一发生喷孔伤害眼睛。
8.0.5 静态膨胀剂有一定的腐蚀性，混药时，应戴橡胶手套，一旦进入眼睛，应立即用自来水冲洗，然后再到医院诊治。
8.0.6 监测：深基坑临时水平支撑拆除对周边环境及临时支撑结构本身都将产生影响，由于相应支撑拆除前后过程中是一个结构受力转换过程，支撑结构内力将重新分布，这将导致基坑支撑结构的内力变化和变形、周边土体沉降变化及改变周边建筑的受力状态，因此及时掌握支护结构和周边环境的附加影响显得尤为重要。
9．环保措施
9.0.1 城市建筑施工环保管理规定。
9.0.2 拆除过程使用空压机、风镐及钻孔机，根据环保噪声标准（分贝）日夜要求的不同，合理协调安排施工分项的施工时间，将容易产生噪音污染的分项尽量安排在白天施工。
9.0.3 粉尘防治：用安全密目网把施工现场封闭，在钻孔和使用风镐过程中利用喷雾器向拆除区域上空喷水；每天派专人随时清扫施工现场的道路，并适量洒水压尘，达到环卫要求；施工现场设置专门的碎渣堆放区，并将堆放区设置在避风处，以免产生扬尘，同时根据碎渣数量随时清运出施工现场，运垃圾的专用车每次装完后，用苫布盖好，避免途中遗洒和运输过程中造成扬尘。
10．效益分析
深基坑钢筋混凝土临时水平支撑采用静爆拆除，与传统的拆除方法（爆破拆除、机械拆除、切割拆除、人工拆除）相比更具有优越性，有效的降低了因拆除对周围建筑物的影响；产生的粉尘少，噪音小，更具有环保效果；施工安全简便快捷，设备简单易操作，工期短，综合成本相对较低，经济效益明显。
11．应用实例
实例一：
深圳中航广场由深圳和记黄埔中航地产有限公司投资开发，集办公、公寓、商业为一体的综合楼，总建筑面积为238645.5m2，建筑规模为地下4 层、裙楼7 层、住宅楼46 层（建筑高度为166m）、办公楼50 层（建筑高度为245m），工程地点位于深圳市福田区深南路原天虹商场地块，本工程于2007 年6 月8 日开工，预计2010 年10 月17 竣工。
本工程深基坑平面长度为101.83m，宽度为92.40m；基坑底板顶标高为－19.74m。基坑采用地下连续墙、钢筋混凝土环状结构支撑体系，地下连续墙厚度800mm，顶标高为－1.535m；钢筋混凝土环状支撑结构有4 层，由支撑柱、围檩、内支撑梁组成，支撑柱共计101 根，其中首层环状支撑设计有450mm 厚钢筋混凝土板，板面标高为－2.90m；四层支撑梁与支撑柱组成临时支撑体系，每层支撑梁截面大小不一，其中支撑梁最大截面为2600×2000mm；支撑柱为圆形钢筋混凝土支撑柱，直径为800mm。如图11.1 所示。
此工程深基坑钢筋混凝土水平支撑采用本工法进行施工，静爆膨胀剂采用广西永昌牌膨胀剂，确保了安全、质量、工期的要求，完成了深基坑钢筋混凝土水平支撑拆除。
11.1： 深圳市中航广场总承包工程深基坑钢筋混凝土临时水平支撑
实例二：
深圳星河发展中心工程，总建筑面积13 万平方米，地下4 层，地下室建筑面积3.8 万平方米，基坑紧邻深圳地铁1、4 号线，基坑开挖深19 米，采用钢筋混凝土内支撑结构进行支护，分“三道四榀”内支撑梁进行支护，内支撑梁大小为1×1.2 米，68 个支撑柱直径为1 米。如图11.2。
此工程深基坑内支撑拆除采用本工法施工。拆除过程平稳、无振动，确保了临边地铁安全。2006年12 月30 日，星河发展中心工程地下室结构全部施工完毕。监测结果汇总显示地铁四号线向基坑内最大总位移为0.76cm，地铁一号线向基坑内最大总位移为0.63cm，基坑位移控制在1cm 以内，基坑安全稳定。并且提前工期28 天，节约成本70 万元，取得到了很好的社会效果。
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