XX金融中心地下室底板工程基坑内支撑拆除施工方案.docx
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XX金融中心地下室底板工程基坑内支撑拆除施工方案
XX金融中心地下室底板工程
PINGANFC
基坑内支撑拆除施工方案
一、编制依据
1、《工程控制爆破》
2、《新编爆破工程实用技术大全》
3、《爆破安全规程》（GB6722-2003）
4、施工现场临时用电安全技术规程
5、《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》（建质【2009】87号）
6、《深圳经济特区建设工程施工安全条例》（深圳市人大常委会第60号）
7、《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2001）
8、支撑平面布置图
二、工程概况
2.1结构设计概况
工程名称
XX金融中心
建设单位
中国XX人寿保险股份有限公司
设计单位
建筑设计单位KPF
结构设计单位TT
国内设计单位中建国际（深圳）设计顾问有限公司
基坑围护设计单位深圳地质建设工程公司
监理单位
上海市建设工程监理有限公司
施工单位
中建一局（集团）建设发展有限公司
工程地址
深圳市福田中心区1#地块由福华路、益田路、福华三路及中心二路围成
2.2建筑设计概况
用地总面积
18931m2
总建筑面积
460766m2
建筑用途
“中国XX”总部大楼
地下层数
5层
塔楼层数
118层
裙楼
11层
2.3内支撑工程概况
2.3.1支撑拆除概述
本工程基坑面积约17150m2，基底大面标高约-28.8m，基坑支护采用排桩+内支撑+锚索形式，其中北侧靠近地铁一号线区域采用五道内支撑，其它侧采用四撑+两锚。
支撑平面为双圆环形式，小圆环区域设置环形运土坡道，立柱采用钢管混凝土。
内支撑混凝土体量大（总混凝土约30000
）、强度高（支撑梁C30，环撑C40）、钢筋量大（钢筋量约6300t）。
工程位于深圳福田中心区，周边大型建筑物密集（北边紧邻电信枢纽大厦、东边紧邻卓越大厦与深圳国际商会中心、西边紧邻COCOPARK）；紧邻地铁（北侧紧邻正在运营的地铁1号线，东侧为正在建设中的广深港客运专线）；环境极其复杂。
图2-1支撑平面图
图2-2支撑立面图
钢筋混凝土内支撑拆除期间，内支撑与支护排桩和地下室结构之间不断进行着内力重分布，内力的重分布直接影响基坑支护体系的变形，进而影响到周边建筑物、管线及地铁结构。
内支撑拆除阶段为其内力突变的明显阶段，因此内支撑拆除过程中内力突变和变形控制是本工程拆撑的一大难点。
综上所述，本工程内支撑拆除难度大、时间久，如何合理选择支撑拆除的顺序和方法，直接决定了后期地下室结构甚至整体工程的施工进度。
a、支撑分布概况
表2-1支撑概况表
支撑
混凝土总量m3
封板顶面标高m
构件
名称
构件截面（mm）
钢筋规格
混凝土强度
第
一
道
8000
-0.6
环撑
1600x1800/1600x1300
E32、E28、D25、D12
C40
腰梁
1000x1300/1000x1800
E28、E25、D12
C30
支撑
1000x1800/1000x1500/
1000x1300/1000x1200
E32、D25、D12
封板
板厚350/300/250
E25、E20、E18@150
第
二
道
5000
-8.6m
环撑
2000x1000/2000x1000
E28、D22、D12
C40
腰梁
1000x1300
E28、D22、D12
C30
支撑
1100x1000/1000x900
800x1000
E28、D12
封板
板厚250
双层双向D16@150
第
三
道
6800
-15.15m
环撑
2200x1200
E32、D25、D12
C40
腰梁
1500x1200/1100
E28、D22、D12
C30
支撑
1100x1200/1000x1100/
1000x900
E28、D12
封板
板厚250
双层双向D16@150
第
四
道
6800
-21.6m
环撑
2200x1200
E32、D25、D12
C40
腰梁
1500x1200/1100
E28、D22、D12
C30
支撑
1200x1200/1100x1100/
1000x1000
E28、D12
封板
板厚250
双层双向D16@150
第
五
道
3200
-25.1m
环撑
2200x1200
D28、D22、D12
C40
腰梁
1500x1100
D28、D22、D12
C30
支撑
1200x1200/1100x1100
/1000x1000
D28、D22、D12
封板
板厚300
双层双向D20@200
b、钢管混凝土立柱
支撑竖向支承采用钢管混凝土立柱的形式。
钢管立柱根据不同功能区域分为A、B、C三种类型，详见下表所示。
表2-2钢管混凝土立柱
立柱类型
钢管直径
壁厚
内灌混凝土强度
桩数
A
Ф900
20
C30
94
B
Ф800
20
C30
81
C
Ф700
20
C30
64
2.3.2支撑与地下室结构相互位置关系
地下室共5层，混凝土支撑共5道，支撑与结构相互位置及标高如下：
图2-3支撑与结构位置关系图
2.4支撑拆除重点、难点分析
本工程地处深圳市中心位置，北侧紧邻深圳市地铁一号线路；支撑拆除工作工期紧，内支撑拆除施工与主体结构施工交叉进行；支撑梁截面大、强度高、配筋量大，尤其是围棱和环梁，拆除难度大。
而混凝土支撑拆除后产生的大量渣土，在水平与垂直运输过程中的问题也比较突出。
为了保证内支撑拆除工作的顺利进行，就必须解决好施工过程中如下几个重点、难点：
1、拆撑顺序选择
支撑分布密，截面大，如何合理确定支撑拆除顺序（由南向北拆或由北向南拆），在保证安全的前提下最大限度减少对主体结构施工以及周边环境的影响，是本工程支撑拆除的难点。
2、拆撑方法选择
支撑截面巨大，最大截面达到1600×1800和2200×1200；支撑拆除量大，支撑混凝土总量高达约3万方多；环撑混凝土强度达C40，人工剔凿难度大。
如何选择合适的支撑拆除方法，在保证拆撑过程中基坑及结构安全前提下，既可满足支撑拆除进度要求，又能节约施工费用是支撑拆除的难点。
3、渣土外运及成品保护
支撑拆除后的渣土量比较大，而主体结构承载力有限，严禁超载，拆除的混凝土渣外运要及时，由于运输量大、碎渣多、基坑深、水平及垂直运输矛盾突出。
此外支撑拆除时必须对主体结构楼板采取适当的保护措施，避免对已施工完成主体结构楼板产生撞击破坏。
因此如何合理组织渣土的外运和主体结构的成品保护成为拆撑工作的重点。
4、安全管理
由于交叉作业严重，施工中存在高空吊物，大量机械、人员同时作业，这些都很容易引发安全问题。
因此，施工现场的安全管理同样成为拆撑工作的重点问题。
三、施工部署
3.1支撑拆除模式
支撑与主体结构梁、板冲突位置很多，甚至主体结构梁、板标高位于支撑范围内。
本工程地下室结构工期较紧，而且由于腰梁截面较大，地下室外墙不能顺利自下而上施工，这些客观因素决定了本工程所有五道支撑均采取“整体顺拆”模式拆除。
即水平内支撑的拆除与地下室的施工交叉进行，先施工下部主体结构梁柱及楼板，养护达到设计要求强度，回填肥槽待主体结构与基坑形成可靠的换撑后拆除其上部相邻支撑，接着施工上层主体结构梁柱及楼板，依次类推进行支撑拆除。
3.2支撑拆除方法
3.2.1常用拆除方法
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，这又对拆撑方法也提出更高的挑战。
常用的混凝土拆除方法有控制爆破拆除、静态爆破、机械切割、人工拆除等。
以其所处特殊地理位置和空间，结合拆除安全、质量要求对上述几种拆除方法比较如下：
表3-1常用支撑拆除方法表
拆除方法
方法介绍
特点及适用范围
人工风镐拆除
利用小型切割凿除工具将支撑结构分段分片剔除，然后转移混凝土块。
人工风镐拆除安全度高，但工期太长，人力需要量大，对施工安全威胁较大。
适用于所有混凝土构筑物破碎施工。
机械切割
将支撑结构分段切除，然后采用塔吊或其他大型机械直接吊运出基坑外后运输。
对周边环境无影响，需要频繁使用吊装机械，施工造价较高。
大型构件切断拆除、吊运需要大空间和通道。
控制爆破
对孔位、孔距等爆破参数进行精心的设计，并对爆破声响、飞石、振动、冲击波、破坏区域以及破碎体的散坍范围和方向进行严格控制并采取相应措施。
爆炸压力瞬间释放，工期短，但在闹市区、建筑物密集区，振动幅度大，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，防护措施要求严格。
适合空旷场地的建筑物整体拆除。
静爆拆除
在支撑结构上钻密集的炮孔，灌入膨胀剂，膨胀力缓慢地、静静地传给混凝土支撑使其破碎，将钢筋混凝土胀裂以后，再用风镐剔除混凝土块。
可有效降低因拆撑对周围建筑物的影响；产生的粉尘少，噪音小，环保效果好；施工安全简便快捷，设备操作简单。
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。
由于本工程支撑拆除工程量较大，单独采用人工拆除，工效低，工程量大，不符合本工程施工进度要求，故人工拆除仅作为局部配合拆除方法。
出于对工期因素的考虑，本工程主要考虑采用控制爆破拆撑法，并采取有效措施降低控制爆破对地铁1号线的影响。
3.2.2控制爆破对地铁及周围建筑物的影响
a、控制爆破对地铁1号线的影响分析
控制爆破是对孔位、孔距、孔深、排距、最小抵抗线、单位体积用药等爆破参数进行精心的设计，并对爆破声响、飞石、振动、冲击波、破坏区域以及破碎体的散坍范围和方向进行严格控制并采取相应措施，以确保基坑边坡稳定、基坑周围建（构）筑物、道路及地下设施不受破坏，施工控制难度大。
特别适合于周边环境不复杂的基坑支撑的拆除。
本工程基坑北侧邻正在运营中的地铁1号线，根据《深圳市城市轨道交通安全保护区施工管理办法》的规定：
城市轨道交通安全保护区：
地下车站与隧道周边外侧50米内；出入口、通风亭、等建筑物、构筑物外边线外侧10米内。
隧道结构安全保护第三方监测控制指标：
由于打桩振动、爆炸产生的振动引起的峰值速度
。
本工程周边地铁安保区范围为车站与隧道外50m内，出入口、通风亭外10m内。
下面取第二道支撑为研究对象，分析地铁安保区外控制爆破振动对地铁隧道的影响。
Ⅰ、支撑与地铁的位置关系
为减少爆破对地铁建构筑物的影响，按保守计算，取距离地铁最近即风亭处50m支撑点（环撑）验算控制爆破参数，此点距离车站75m，距离地铁1号线隧道77.35m，超过地铁安保区范围。
图3-1支撑与地铁1号线相互关系图
Ⅱ、爆破参数设计
影响爆破效果的主要参数有：
孔位、孔距、孔深、排距、最小抵抗线、炸药单耗和单孔装药量。
根据《爆破施工手册》，并参考以往工程内支撑控制爆破拆除的经验，控制爆破拆除的爆破参数设计如下：
最小抵抗线：
w取250～350mm左右，根据断面尺寸具体调节；
排距：
b取值250mm～350mm之间；根据断面调节；
孔距：
a取400～500mm左右；
孔深：
h取支撑梁高的70%，孔底留高以最小抵抗线为准。
药量参数：
单孔药量Q=q×a×b×h
式中：
q（Kg/m3）为炸药单耗，根据配筋、混凝土标号等定，取值约0.8～1.0Kg/m3，根据爆破效果调整单耗量。
单孔装药量：
Q=q×a×b×h（以1000×1200为例）
Q=1.0kg/m3×0.5m×0.3×0.84=0.126kg
根据爆破效果及爆破振动调整同段最大装药量及单耗量；
Ⅲ、爆破产生的振动峰值速度
根据萨道夫斯基经验公式：
式中V为保护对象所在地介质质点振动速度cm/s；
Q为一次齐发装药量，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大一段药量，kg；
R为爆破点至被保护物的距离，m；
K为与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数，根据《爆破安全规程》（GB6722-2003）取K=90；a=1.5。
本工程设计单孔装药量达到了0.126kg，采用毫秒延时起爆一次齐发装药量12.6kg，根据萨道夫斯基经验公式可知爆破对50m范围的风亭的介质质点振动速度为：
在地铁安保区以外控制爆破对地铁建构筑物得影响较小，小于1.2cm/s的限值。
Ⅳ、同桩孔爆破对地铁的影响比较
本工程北侧工程桩距离地铁轨道距离约35m，距离风亭最近处约13m，距离非常近。
由萨道夫斯基经验公式：
；爆破振速与距离的关系如下：
。
图3-2桩孔与地铁1号线的相对位置
根据三者相互位置关系图，地铁安保区外支撑距离地铁约77m，而桩孔爆破点距离地铁隧道最近约35m，由上式可知，桩孔爆破振速相当于支撑爆破振速的3.26倍。
根据现场调研，工程桩遇中风化岩层采用爆破开挖成功实施。
因此本工程采用毫秒延时起爆网络，合理控制单次起爆量，在地铁安保区外采用控制爆破也是完全可行的。
b、控制爆破对广深港高铁施工的影响
广深港高铁外边线距离本基坑内边线约27.3m，隧道中心埋深约为-25m，隧道基本位于第四道支撑至底板深度范围内。
目前高铁皇岗1号竖井施工完成，盾构区段暂未施工；而本工程底板完成。
根据现场踏勘调研，本工程地下室结构施工及支撑拆除过程中，高铁盾构区段插入施工。
图3-3支撑与广深港高铁盾构区段相互位置
广深港高铁采用泥水加压平衡盾构推进，其推进过程中周围土体将发生复杂的应力重分布。
盾构掘进过程中为稳定周边地层，采用泥水加压来平衡周边地下水土压力，因此周围土体受到较大的正压作用；在紧随盾构后支护段，由于盾构刚刚过去，周围土体进行卸荷，产生了向隧道内侧的负压作用；而在随后为防止隧道周围土体变形，防止地表沉降，及时对盾尾和管片衬砌之间的建筑空隙进行充填压浆，压浆改善隧道衬砌的受力状态，使衬砌与周围土层共同变形，此时周围土体围压接近于原平衡地压。
由上可知，在地铁盾构推进时，为减少支撑拆除对高铁盾构的影响，此时段不宜爆破作业。
但是控制爆破是瞬间的，只要在爆破前与地铁建设方积极沟通协调，避开地铁盾构时段作业；并严格控制单次起爆量的前提下，可大大减少爆破对广深港高铁施工的影响。
3.3控制爆破可行性分析
a、对地铁的影响控制
根据萨道夫斯基经验公式可算出地铁及周边建筑物安全震速在不同距离下允许的最大装药量（如下表）。
其中安全震速控制在1.2cm/s以下。
表3-2地铁通道不同距离下允许的同段最大装药量
R（ｍ） Qmax（g）
10
12
15
18
21
24
27
30
V=1.2cm/s
K=90
α=1.5
180
300
600
1040
1650
2460
3500
4800
备注
本基坑与地铁的水平距离约20米，局部与地铁风井距离较近，在距离风井10.0米以内的拆除采用人工风镐处理。
上述不同距离下的单段药量是在岩性介质传递中的最大装药量，在实际施工中，地铁一侧的内支撑梁、腰梁中的混凝土预先剥离，仅留钢筋与连续墙相接。
爆破振动是通过钢筋结点传递，结点面积很小，实际施工中产生的爆破振动大大小于理论震动速度。
在前期的人工挖孔桩爆破中，因传递介质变化，实际振动值远远小于理论值。
因此，按照上表“不同距离下允许的同段最大装药量”来控制每段的起爆孔数，可保证建筑物的安全。
为确保爆破施工的安全性，逐炮爆破震动监测，以实测数据修正爆破参数，积极指导施工和优化爆破参数,减小爆破震动,确保地铁及周围建筑物安全。
b、爆破个别飞石的影响控制
个别飞石距离由公式:
Rf=30·D
Rf--个别飞石的安全距离m
D—炮孔直径英寸，取D=40/25.4=1.57英寸
计算得Rf=47.1米
本工程采用微差爆破，保证填塞质量，用铁板覆盖防护可将飞石控制在基坑范围内。
c、爆破噪声
在市内爆破作业,噪声是不可忽视的,噪声易引起老人、病人、婴儿、以及需要安静人们的投诉,本爆破工程我们将采取如下技术降低噪声:
1、严格按设计控制炸药单耗、单孔药量、单段起爆药量;
2、保证填塞质量和填塞长度,防止冲炮,按设计覆盖防护;
3、选择合适的微差时间,避免噪声叠加。
d、爆破冲击波
爆破冲击波衰减快;对人和建筑物产生危害的空气冲击波超压值,与距爆区距离的立方成反比,因此爆破冲击波的影响主要在基坑范围内。
综上所述，为减少支撑拆除对地铁的影响，在地铁安保区内应采取有效措施将控制爆破对地铁1号线的影响最大化减少。
本工程拟采用在爆前将围护桩与支撑间的围檩处先行切口，隔断爆破震动的传递。
基坑与地铁在空间上呈屏蔽状态，爆破飞溅物对地铁没有影响；根据前期人工挖孔桩基础爆破经验，爆破噪音在可接收范围。
同时控制爆破拆除支撑时，与广深港高铁建设相关方积极沟通，避开高铁盾构时段作业。
由此可得，本工程基坑内支撑的拆除可采取“控制爆破”方法。
爆破前需通过深圳市爆破协会的专家论证，并在深圳市公安局备案，申请爆破物品使用许可证后方可进行。
3.4拆撑顺序平面布置
图3-4第五道支撑拆除分区图
（按数字顺序拆除）
图3-5第四道支撑拆除分区图
（南北侧同时施工，分别按数字顺序拆除）
四、支撑拆除施工
4.1施工机具准备
科学配置机械设备是确保计划完成的重要条件。
针对机械设备的配置原则：
设备先进、性能优良、环保节能、数量充足。
结合本工程支撑的拆除特点，选用小松200、ZL15铲车等多种规模的拆除机械设备共同完成，确保各工作面施工机械的充分使用，从而达到快速施工，保证整体施工进度。
表4-1机械设备配备计划表
序号
机具名称
品牌型号
单位
数量
备注
1
挖掘机
小松200
台
2
装车
2
空压机
3.5-12m3/min
台
5
配合人工打孔剥保护层、破碎
3
凿岩机
Y24、YT24、YT28
台
30
打孔
4
风镐
1.0
把
40
剥除保护层、破碎
5
起爆器
YJGN-1000
台
2
爆破专用仪器
6
电雷管测试仪
/
台
2
爆破专用仪器
7
气焊
/
套
30
切割钢筋、钢柱
8
磨钎机
/
台
2
9
手推车
/
辆
50
水平倒运渣土
10
铲车
ZL15
台
2
水平倒运渣土
11
汽车吊
25T
辆
2
垂直倒运渣土
12
自卸车
华凌
辆
40
渣土外运
4.2劳动力准备
为确保本工程按计划进行,将选派综合素质高、技术纯熟、有丰富工程施工经验的劳动力队伍进行各专项工程的施工。
表4-2施工人力安排计划表
序号
工种名称
人数（人）
工作内容
1
工程师
2
爆破设计
2
爆破人员
10
布线、装药、爆破
3
破碎工
140
剥保护层、打孔、二次破碎、灌药
4
钻工
20
清渣、渣土二次倒运、分拣钢筋
5
电工
2
施工现场用电设备管理
6
洒水工
8
洒水降尘
7
架子工
20
搭设安全防护及施工脚手架
8
气焊工
20
切割钢筋
9
司机
30
机械拆除、渣土倒运、吊装
4.3控制爆破施工
4.3.1施工工艺流程
1、布孔:
由爆破工程技术人员技术交底,在图纸上教钻孔人员严格按设计的孔网参数钻孔,如位置、孔间距等;
2、钻孔:
采用Y24、TY24或YT28型凿岩机钻孔，孔径38mm～42mm;
3、装药:
按照设计的装药量装药,采用连续装药结构;
4、填塞:
用木制炮棍将孔内的炮泥压实、填满,注意保护导爆管雷管的塑料导爆管或电雷管的脚线;
5、联线:
当使用非电网络时,导爆管族用非电雷管接力传爆，起爆点用电雷管；
6、警戒:
爆破网路连线、覆盖防护好后,爆破时，爆区内一切人员撤离爆区,撤到基坑外，安全地点避炮;当爆破到临近两侧马路附近时，短时间停止马路行人或车辆，警戒人员按照分工,到指定的警戒点警戒,所有警戒点发出安全信号后,听从命令起爆;
7、起爆:
起爆由专人完成,待爆破负责人发出起爆命令后,将起爆网路的主线接到起爆器,按照命令,充电、起爆;
8、爆后检查:
炮响后5分钟,检查有否拒爆、是否有不安全隐患等,若有拒爆等隐患则严格按照《爆破安全规程》（GB6722-2003）处理;若爆破效果良好,爆区一切处于安全状态,则解除爆破警戒。
4.3.2爆破设计
随着毫秒延期雷管的出现，爆破技术的日益成熟使深基坑支撑梁爆破拆除成为较为成熟的施工方法。
爆破拆除工期短、效率高、性价比高，可满足施工需要。
施工中采用延期分段起爆技术，可将爆破振动控制在周围建筑物安全振速内；在爆破中加强覆盖防护可防止混凝土块的逸出而造成对周围构筑物的破坏；在爆破前采用预处理和铺垫保护层的方法，使保留的立柱、支护桩免受爆破振动的影响，以及地下室顶板免受爆破拆除下的支撑梁的冲击破坏。
支撑拆除选用“控制爆破”方法。
1、爆破参数选择：
根据现场已经预先埋设的中空硬纸管，先进行清孔、验孔；若预埋孔不能满足爆破施工的需要则补孔或重新打孔。
a、单孔装药量
根据支撑的具体尺寸、配筋、混凝土强度等级、支撑位置、最小抵抗线及周围环境等情况：
最小抵抗线：
w取250～350mm左右，根据断面尺寸具体调节；
排距：
b取值250mm～350mm之间；根据断面调节；
孔距：
a取400～500mm左右；
孔深：
h取支撑梁高的70%，孔底留高以最小抵抗线为准。
药量参数：
单孔药量Q=q×a×b×h，
式中：
q（Kg/m3）为炸药单耗，根据配筋、混凝土标号等定，取值约0.8-1.0Kg/m3，根据爆破效果调整单耗量。
单孔装药量：
Q=q×a×b×h（以1000×1200为例）
Q=1.0kg/m3×0.5m×0.3×0.84=0.126kg
根据爆破效果及爆破振动调整同段最大装药量及单耗量；
b、在支撑梁接点处，因钢筋较多，适量加大炸药单耗，确保爆破效果。
支撑梁接点处采用加强爆破：
q取值0.9-1.1kg/m3;
立柱桩1.0米采用弱松动爆破：
q取值0.7-0.9kg/m3;
松动爆破单耗：
q取值0.8-1.0Kg/m3；
c、支撑梁、围檁与支护桩紧贴，为确保支护桩、基坑结构体安全及降低爆破振动对周围建筑物的影响。
采用风镐人工开槽，开出一条降振带，即在支撑梁、围檁与支护桩之间形成断裂带，阻隔、阻断爆破振动向基坑边缘传递的途径。
确保地铁运行安全。
图4-1支护桩减震带区域布孔图
d、钢立柱处支撑点爆破首先将钢立柱与支撑连接‘剥土留筋’，有效降低爆破振动对钢结构立柱的影响；爆破时采用对称起爆回路，由钢结构外端毫秒延期分段起爆，爆破产生的作用力被对称抵消，从而确保钢结构不会破坏的目的。
图4-2钢立柱周围人工开槽
e、分区、分片爆破、换撑
在底板和换撑结构达到强度要求后,从最下层支撑开始逐层拆除;爆破时分区域、逐段爆破,从而使换撑在相对较长的时间完成,分区、分段爆破根据现场施工而定；爆破时，每炮测振，根据爆破振动调整爆破规模及同段最大装药量。
2、装药结构及起爆网路图
采用32乳化炸药
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