成都城市音乐厅项目综合剧场建设地点位于成都市一环路南一段与民主路交叉口处, 属于成都音乐坊片区核心地带, 总建筑面积10.3万m²。主要包括歌剧厅、音乐厅、戏剧厅和室内小音乐厅4个观演厅, 歌剧厅塔楼屋顶高42.50m, 音乐厅塔楼屋顶高37.50m, 地下室为4层、局部5层。主体结构形式采用钢筋混凝土现浇框架-剪力墙结构, 基础形式为柱下独立基础加防水底板, 基坑支护形式为锚拉单排桩、锚拉双排桩和混凝土内支撑加排桩。本工程基坑开挖深度达22m, 内支撑位于基坑西北角与东南角位置, 为临时钢筋混凝土支撑, 采用角撑支撑体系, 支撑立柱采用角钢格构柱, 立柱桩采用钻孔灌注桩, 均为3道支撑, 覆盖面积约500m²。

项目地处成都市一环路, 周边建筑物密集, 施工场地狭窄, 场地四周均为重要的市政道路, 人流量大, 市政管线密集, 采用常规的爆破、机械破碎方法, 安全风险较大且内支撑拆除及建渣清理时间长, 无法满足工期要求, 同时, 一次性拆除吊装量大, 影响关键线路工期。

为使主体结构施工安全可靠、对周围环境影响小以及缩短施工工期, 并尽量降低造价提高综合效益, 通过复核支护桩与地下室结构相对关系、内支撑腰梁与地下室结构相对关系以及基坑支护设计内支撑结构图纸, 同时邀请成都市多位专家和设计单位多次对该工程施工方案进行优化论证, 最后决定采用“内支撑分阶段拆除”方案对混凝土内支撑进行拆除, 即找出影响主体结构施工的内支撑区域后, 先拆除影响主体结构施工的内支撑结构, 再进行主体结构施工, 待整个地下室施工完成后再拆除剩余内支撑, 以保证主体结构施工工期。同时, 内支撑拆除前, 内支撑部位外墙同步回填C15混凝土, 以此作为支护桩换撑, 保证基坑安全。

采用内支撑分阶段拆除, 缩短了地下室及主体整体施工工期, 为向建设单位按时移交提供了保证, 同时为企业工期履约奠定了良好基础, 合理地避免了工期违约风险。同时, 采用机械切割方式对支撑结构分段切除, 施工安全, 简便快捷, 设备操作简单, 规避了爆破瞬间释放压力对现有结构及周围建筑物带来极大影响的风险, 有力确保了安全生产, 对周围环境影响较小, 有利于环境保护 (见图1) 。

1) 第1阶段 (主体结构施工阶段, 见图3)

工艺流程为:基础垫层施工→立柱桩筏板区域内支撑混凝土剔凿→立柱桩止水钢板焊接及除锈→底板防水施工→底板结构施工→B4层外墙脚手架搭设及B4层结构施工→B4层外墙防水施工→B4层外墙脚手架拆除→内支撑换撑施工 (B4层肥槽混凝土回填) →第3道内支撑拆除支撑架及脚手架搭设→第3道内支撑影响结构部分拆除→依次进行各层结构施工、换撑以及各层影响主体结构施工的内支撑拆除→地下室顶板施工。图3中, ①为地下室底板结构施工;②为B3层主体结构施工;③为B4层外墙防水施工及换撑;④为第1道内支撑拆除支撑架搭设;⑤为影响主体结构施工的内支撑拆除;⑥为B2层主体结构施工;⑦为B3层外墙防水施工及换撑;⑧为第2道内支撑拆除支撑架搭设;⑨为影响主体结构施工的内支撑拆除;⑩为B1层主体结构施工; (11) 为B2层外墙防水施工及换撑; (12) 为第3道内支撑拆除支撑架搭设; (13) 为影响主体结构施工的内支撑拆除; (14) 为地下室顶板主体结构施工; (15) 为B1层外墙防水施工及换撑。

2) 第2阶段 (地下室封顶后施工阶段)

工艺流程为:地下室材料清理→不影响主体结构施工的剩余内支撑及格构柱拆除→利用叉车通过汽车坡道外运拆除的内支撑。

内支撑立柱为0.6m×0.6m钢结构格构柱, 柱下设有直径1.2m混凝土立柱桩包裹。为保证基坑及基坑支护结构安全稳定, 内支撑钢格构柱需待地下室结构施工完成、内支撑梁拆除完成后再割除。为保证底板及防水层施工质量, 在底板结构范围内采用剔除立柱桩混凝土、保留格构柱、加强防水节点处理的方式 (见图4) 进行筏板结构施工。

1) 根据现场实际情况, 立柱桩顶部高于筏板面, 为保证筏板防水质量和整体性, 采用风镐人工剔除筏板厚度范围内的钢格构柱外包混凝土 (立柱桩) 。

2) 钢格构柱剔凿完成后, 在筏板中部位置对应的钢格构柱焊接6mm厚止水钢板, 止水钢板与格构柱焊接部位满焊, 焊脚高度8mm。底板防水施工前完成止水钢板焊接, 底板钢筋绑扎前完成格构柱除锈工作。

3) 格构柱底部防水节点施工 内支撑格构柱阻断了地下室卷材防水层的连续铺设, 为保证防水质量, 采用的格构柱底部防水节点如图5所示。

每层外墙结构及防水施工完成后, 拆除该层内支撑结构前, 先在内支撑两侧砌筑800mm厚砖挡墙, 再进行C15混凝土回填换撑, 回填高度为该层层高。为防止砖挡墙倾覆, 要求混凝土分层浇筑, 每层厚度≤500mm, 待下部混凝土初凝后再进行下一层混凝土浇筑。

本工程内支撑横梁和腰梁截面尺寸为800mm×800mm, 内支撑拆除的支撑架在各层满堂架搭设前要搭设、验收完毕, 为保证结构楼板安全, 内支撑区域满堂架均暂不拆除, 将内支撑拆除时的荷载分担给各楼层及筏板。

支撑架采用轮扣式脚手架进行搭设, 沿梁跨度方向立杆间距600mm, 梁截面方向立杆间距600mm (梁下部间距400mm) , 立杆顶端通过顶托与双钢管连接, 双钢管与内支撑梁顶紧, 支撑架歩距为 1 200mm, 扫地杆距楼板面200mm, 扫天杆距离顶托100mm, 沿梁截面方向的剪刀撑每隔6跨设置1道, 梁跨度方向剪刀撑沿最外侧立杆连续设置, 架体下面设置安全网兜, 操作层设置木跳板及踢脚板。

根据内支撑结构与主体结构的冲突情况及现场施工条件, 对不同部位的结构采取以下2类施工方法。

对于与地下室主体结构冲突的内支撑横梁及腰梁, 采用水钻及链条锯方式切割内支撑梁, 然后再进行主体结构施工。其中, 地下室外墙外侧需留有400mm宽工作空间保证外墙施工, 因此部分腰梁每隔1.5m利用水钻截断, 沿长度方向上的利用链条锯切割。

在内支撑格构柱位置留设预留洞口, 预留洞口在结构施工时一起浇筑, 但在格构柱周边设置钢丝网, 待最后一道内支撑拆除完成后再破除格构柱部位混凝土, 剔凿干净并重新浇筑混凝土, 地下室结构施工完成后, 再拆除内支撑钢格构柱及立柱桩, 并封闭预留洞口。

为保证主体结构工期, 本工程不影响主体结构施工的内支撑待主体结构施工完成后拆除。为减少内支撑拆除对结构的扰动, 采用无损切割方式, 拟选用水钻、链条锯切割机械。

工艺流程为:支撑架复核→切割、运输机械准备→定位、弹线→无损切割→建渣外运→人工修复。

内支撑拆除前, 要求对支撑架进行复核, 确保支撑架架体稳固, 节点无松动。切割时采用链条锯进行切割, 与结构连接一侧断面由人工剔凿扩展50mm。在每段支撑梁两端各用水钻打1个孔, 孔边与梁边距离≥200mm, 作为吊孔。

链条锯切割方法为:首先将机器放在合适位置并连接好电源、水源;确认切割位置, 做好相应标记;选取支架安装点, 利用电锤钻钻孔, 再放入内牙安卡, 固定完成, 然后使用快速螺母组将支架固定在相应位置, 最后依照链条锯操作步骤完成切割。

内支撑梁拆除后再拆除该段梁下的格构柱, 严禁先拆除格构柱, 后拆除支撑梁。格构柱采用氧气切割方式截成1.5m左右小段, 运出场外。

切割下来的支撑梁采用塔式起重机运输上车, 禁止将割除的混凝土块抛至地面。起吊时, 根据不同部位支撑梁起吊, 吊点选取四点起吊。起吊前准备好各项工作, 操作人员在混凝土块上安装钢丝绳, 检查钢丝绳的安装情况及受力重心后, 开始起吊。

切割下来的支撑梁采用叉车运输上车, 通过汽车坡道运出, 禁止将割除的混凝土块抛至地面。为保证吊运安全, 支撑梁切割成≤1m小段, 每段单独吊运。

本工程内支撑位置存在2道后浇带, 内支撑拆除时基坑变形控制尤为重要, 因此在结构换撑时, 后浇带部位必须设置可靠的传力构件以控制其变形。本工程采用在后浇带部位梁内埋设1I32a作为后浇带部位传力构件, 以型钢传力方式控制后浇带的结构变形。

型钢传力带设计:后浇带部位梁内安装工字钢伸入后浇带两侧梁内各1 000mm, 每根工字钢两端端部设置12mm厚封头板, 封头板与工字钢满焊, 工字钢采用钢筋支架固定在梁内, 后浇带部位梁下采用钢管支撑 (见图6) 。

支撑拆除过程中, 支撑水平结构的振动会通过换撑结构传给周边土体, 势必造成土体位移的累积。在拆除支撑期间, 在周边建 (构) 筑物四周设置监测点, 严密注视其位移和沉降。当位移和沉降量或变化频率超过规定的报警值时, 立即采取有效的加固措施。

基坑围护结构体系监测内容包括围护结构顶部变形监测、围护结构侧向位移监测、周边地表沉降剖面监测, 周边环境监测内容为周边地下综合管线变形监测。

在整个施工期间, 通过不间断监测, 采集了大量数据。经分析, 在内支撑拆除过程中, 基坑变形量有所增加, 但均在允许范围内。内支撑拆除施工完成后, 基坑变形基本趋于稳定。

深基坑内支撑分阶段拆除施工技术针对工程四周紧邻现有建筑及道路, 地下空间大, 基坑开挖深度大且采用内支撑结构作为基坑支护结构的情况, 为保证基坑安全形成了有效的指导思路。该施工技术缩短了地下室及整体施工工期, 使施工更加安全可靠, 设备操作简单, 施工过程质量易控制, 取得了良好的经济效益及社会效益。