大型基坑混凝土支撐拆除技術(shù)措施

摘要：近年來，土地資源的有效利用成為城市發(fā)展的一個(gè)重要方向，同時(shí)在一些改造工程中，有效利用廠界范圍內(nèi)的土地也成為城市規(guī)劃的重點(diǎn)方向。在有效利用土地資源的理念下，結(jié)構(gòu)走向集約化設(shè)計(jì)，集約化滿足占地方面的需求。本文結(jié)合4×105m3污水處理廠改造工程，分析了大型基坑混凝土支撐拆除的重點(diǎn)和難點(diǎn)、拆除方式選擇的出發(fā)點(diǎn)和意義、拆除過程的流程控制管理、拆除作業(yè)的技術(shù)措施、拆除過程中的其他保障措施，為大型支撐的拆除作業(yè)總結(jié)系統(tǒng)流程和技術(shù)措施，將粗放的作業(yè)精細(xì)化，結(jié)合實(shí)際問題，提出未來混凝土支撐在施工階段拆除因素，更加安全、高效地采取拆除大型基坑混凝土支撐的技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：大型基坑；混凝土；支撐；拆除

目前，大型基坑規(guī)模隨著科技的發(fā)展和工程經(jīng)驗(yàn)的積累不斷擴(kuò)大，大型基坑支撐拆除作業(yè)是基坑工程中的最后環(huán)節(jié)。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，拆除工作對工程進(jìn)度和安全都有較大的考驗(yàn)，區(qū)別于中小型基坑，大型基坑支撐體系更復(fù)雜，拆除工作危險(xiǎn)系數(shù)更高，對周邊的影響更大，保障拆除進(jìn)度和安全，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)應(yīng)用能夠?yàn)椴鸪夹g(shù)的發(fā)展提供依據(jù)。

在大型基坑施工過程中，基坑采用SMW工法樁及內(nèi)支撐作為基坑圍護(hù)。施工單位安全等級為一（開挖深度≥12.0m）、二級（其他），環(huán)境保護(hù)等級為二級。施工單位采用對撐結(jié)合角撐支撐體系，豎向設(shè)置兩層鋼筋混凝土圍檁支撐+一層落深區(qū)鋼支撐，為了滿足施工開挖和交通需求，頂部設(shè)置雙棧橋的平板結(jié)構(gòu)。頂圈梁、板、支撐混凝土強(qiáng)度等級均為C30。

一、大型基坑混凝土支撐拆除的重點(diǎn)和難點(diǎn)

（一）拆除方式的選擇是重點(diǎn)

支撐拆除主要有機(jī)械鑿除、手動(dòng)風(fēng)鎬、鏈條鋸切割、靜爆、水鉆等方法，如何降低對基坑的擾動(dòng)，保障基坑的結(jié)構(gòu)安全，達(dá)到無損拆除是本工程支撐拆除工作的重點(diǎn)。

（二）綜合池支撐拆除存在的難點(diǎn)

綜合池平面尺寸為88.6m×83.3m，兩層鋼筋混凝土支撐、棧橋下支撐拆除難度大、拆除工藝及流程對工期和安全管理影響大的多重難度因素，如何按照工期節(jié)點(diǎn)保質(zhì)、保量、保安全地完成支撐拆除，對排除技術(shù)措施的準(zhǔn)備工作是個(gè)考驗(yàn)，需要多種技術(shù)措施加以保障。

（三）拆除吊裝對占路時(shí)間長和周邊交通產(chǎn)生影響

混凝土結(jié)構(gòu)拆除總工程量為2700m3，拆除時(shí)占用主干道，且占用交通主干道時(shí)間長。

（四）支撐拆除過程中易產(chǎn)生噪聲和揚(yáng)塵

減少支撐拆除過程中的噪聲和揚(yáng)塵，以及對拆除支撐的處置，是項(xiàng)目管理在環(huán)境保護(hù)工作方面的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

綜上所述，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，科學(xué)選擇以鏈條鋸切割為主，局部采用機(jī)械鑿除和手動(dòng)風(fēng)鎬為輔，多種形式結(jié)合實(shí)施混凝土支撐的拆除工作。

二、拆除作業(yè)的流程管理及技術(shù)措施

（一）拆除流程

1.準(zhǔn)備作業(yè)流程

在開始混凝土支撐拆除工作之前，施工單位要做到有備無患，做好充足的準(zhǔn)備，在實(shí)施過程中才能高效、有序地實(shí)施拆除施工。

根據(jù)項(xiàng)目計(jì)劃和目標(biāo)，施工單位做技術(shù)、現(xiàn)場、設(shè)備、人員四個(gè)方面的準(zhǔn)備工作，編制《大型基坑混凝土支撐拆除實(shí)施方案》，繪制大面積支撐分塊拆除布置圖，并做安全性驗(yàn)算；對現(xiàn)場道路交通組織和規(guī)劃，吊裝設(shè)備的半徑計(jì)算和安全區(qū)域隔離，布置臨時(shí)用電用水線路，備好符合標(biāo)準(zhǔn)的電箱和水管。具備380V/220V電源，水源（水壓400～600kPa，水量15L/min）；準(zhǔn)備繩鋸、氧氣乙炔等切割設(shè)備物資，叉車、托架等輔助設(shè)備，安全帶、安全繩等防護(hù)設(shè)施準(zhǔn)備；準(zhǔn)備有經(jīng)驗(yàn)的特殊工種、輔助工種人員、監(jiān)測人員，配備防護(hù)。

2.鋼筋混凝土支撐實(shí)施拆除流程

大型基坑支撐的拆除作業(yè)是結(jié)合主體結(jié)構(gòu)實(shí)施進(jìn)度分階段、分板塊進(jìn)行的，因此拆除順序和方向是管理的重點(diǎn)。

豎向拆除階段順序：首先切割拆除下層鋼筋混凝土圍檁、支撐、聯(lián)系梁；其次切割拆除頂層鋼筋混凝土支撐、壓頂梁及棧橋板塊、棧橋梁、格構(gòu)柱；最后切割拆除格構(gòu)柱。

橫向平面拆除階段順序：下層支撐按照施工作業(yè)需求分九塊順時(shí)針方向拆除；上層支撐拆除較為復(fù)雜，首先進(jìn)行外圍渠道局部拆除、整塊拆除、棧橋板塊拆除、棧橋梁拆除、由中間向兩側(cè)拆除；然后拆除下方支撐及連系梁部分。

（二）技術(shù)措施

鋼筋混凝土支撐拆除技術(shù)措施采用的基本原則：結(jié)合本工程的兩層混凝土支撐現(xiàn)場實(shí)際情況，分別制定針對性的技術(shù)措施，同時(shí)配合主體結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)度劃分區(qū)域，分層、分塊、逐段、逐根進(jìn)行拆除。

1.支撐拆除結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)

（1）如表1所示，下層鋼筋混凝土支撐、壓頂梁及棧橋桿件的混凝土強(qiáng)度等級為C30。

（2）如表2所示，上層鋼筋混凝土支撐、壓頂梁及棧橋梁板的混凝土強(qiáng)度等級為C30。

（3）如表3所示，棧橋區(qū)域平臺(tái)鋼筋混凝土厚度為250mm，混凝土強(qiáng)度等級C30。

2.預(yù)先性技術(shù)措施

（1）按照方案和拆除圖紙做好詳細(xì)的安全技術(shù)交底，對所有施工人員和管理人員進(jìn)行交底，嚴(yán)禁擅自更改拆除順序，嚴(yán)禁在拆除時(shí)超拆。

（2）查驗(yàn)復(fù)核底板結(jié)構(gòu)強(qiáng)度報(bào)告、傳力帶強(qiáng)度報(bào)告。

（3）采用鋼管腳手架和鋼支撐（馬凳）相互結(jié)合作為操作面，拆除支撐梁。

（4）切割順序按照先八角撐后主撐的方式進(jìn)行，現(xiàn)場做好切割順序標(biāo)志，防止切割順序出現(xiàn)錯(cuò)誤。

（5）布置周邊沉降和位移觀測點(diǎn)。

（6）對拆除區(qū)域采用鋼管進(jìn)行區(qū)域硬性隔離措施。

3.過程技術(shù)措施

（1）安全驗(yàn)算及測量分塊。受現(xiàn)場場地和交通的限制，鋼筋混凝土支撐梁采用分塊切割吊運(yùn)的方法。工程擬采用70t吊裝，局部采用130t吊裝，分塊質(zhì)量根據(jù)起重機(jī)半徑及其中性能進(jìn)行控制，棧橋板下部支撐分塊質(zhì)量控制為8t左右，切割分段長度控制計(jì)算如下。

起吊控制質(zhì)量為12t；混凝土質(zhì)量：2.4t；支撐梁截面：1500mm×800mm，1100mm×800mm，600mm×800mm，圍檁截面：1500mm×800mm。

支撐梁截取長度計(jì)算：12÷2.4÷（1.1×0.8）=5.68（m）

圍檁梁截取長度計(jì)算：12÷2.4÷（1.5×0.8）=4.16（m）

經(jīng)計(jì)算，支撐梁分段截取長度宜為5m，圍檁梁分段截取長度宜為3.5m。

受支撐及圍檁單次切割長度的限制，在支撐切割前，需要對整體支撐進(jìn)行測量放樣，將支撐按要求劃分為若干切割塊，然后用墨斗在切割處彈出黑線，以便切割施工人員操作。

（2）支撐拆除技術(shù)措施。在正式切割前，由切割工現(xiàn)將切割機(jī)用于切割鏈條的穿設(shè)在斜撐上，當(dāng)切割對象是鋼筋混凝土圍檁時(shí)，需在圈外側(cè)（圍護(hù)墻一側(cè)）開設(shè)φ100的切割工藝孔，用于切割鏈條的穿設(shè)；當(dāng)切割鏈條布設(shè)好、切割機(jī)就位后，由工人連接水電進(jìn)行切割。利用鏈鋸自下往上切割，在切割接近完成時(shí)，注意上部保留支撐100～150 mm（梁上部主筋未斷）；排孔切割時(shí)，支撐梁兩側(cè)各保留支撐100～150 mm。其目的是保留兩側(cè)鋼筋，使支撐不會(huì)落下；切割刀口為反八字形，防止切割后支撐下沉，更容易起吊；當(dāng)切割后支撐梁后，包裹格構(gòu)柱的混凝土塊采用空壓機(jī)人工風(fēng)鎬鑿除至外漏鋼筋，鋼筋采用氣割斷開，然后吊運(yùn)圍檁、支撐梁裝車外運(yùn)。

（3）支撐梁吊運(yùn)技術(shù)措施。支撐拆除擬拆除支撐梁最大質(zhì)量為8t，而項(xiàng)目部選用的是70t起重機(jī)，其起重性能參照70t汽車吊起重性能表。

起重機(jī)伸長半徑越大，越有利于綜合池大跨度的拆除支撐梁的吊裝，但是由上表可知，當(dāng)起重質(zhì)

量≥8t時(shí)，其起吊半徑必須≤12m，因此，汽車吊在施工過程中最大允許起吊半徑為12m。當(dāng)被切割的支撐梁不在起吊半徑覆蓋區(qū)域內(nèi)時(shí)，由叉車將被切割的支撐梁駁運(yùn)送到起吊半徑覆蓋區(qū)域內(nèi)，嚴(yán)禁擅自超距離起吊。

拆除支撐段采用兩點(diǎn)吊裝，對吊裝用鋼絲繩進(jìn)行驗(yàn)算，選用φ52mm、公稱抗拉強(qiáng)度為1670MPa，6×37＋1型纖維芯鋼絲繩。

同時(shí)，采用捆綁式吊裝時(shí)需要在構(gòu)件轉(zhuǎn)角處設(shè)置鋼絲繩的保護(hù)措施（如半圓鋼管護(hù)角），防止損傷鋼絲繩。以最大支撐質(zhì)量約8t，吊繩與構(gòu)件水平面夾角應(yīng)控制在45°～60°范圍內(nèi)計(jì)算。此時(shí)，吊點(diǎn)處鋼絲繩所受拉力為46.6～56.56kN。支撐梁調(diào)運(yùn)受力分析如圖1所示。

鋼絲繩容許拉力可按下式計(jì)算：

[Fg]=αFg /K

式中[Fg]──鋼絲繩的容許拉力（kN）；

Fg──鋼絲繩的鋼絲破斷拉力總和（kN），取 Fg=1330（kN）；

α──考慮鋼絲繩之間荷載不均勻系數(shù)，取0.85；

K──鋼絲繩使用安全系數(shù)，取K=6.0；

經(jīng)計(jì)算得[Fg]=1330×0.85/6=188（kN）>80（kN），可以滿足要求。

（4）局部拆除技術(shù)措施。在拆除下道支撐時(shí)，圍檁梁、棧橋下、拆除過程中部分形成懸臂支撐梁等部位切割時(shí)無法直接運(yùn)輸起吊，需采用鋼支撐（鋼凳）臨時(shí)支托后拆除。

用事先預(yù)制好的鋼制馬凳，在支撐梁切割前墊放在切割縫后1m左右距離處，無論是吊裝起吊還是臨時(shí)支撐都是處于有利狀態(tài)，同時(shí)有效防止支撐梁被切斷后無支撐措施導(dǎo)致支撐梁墜落到底板影響結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全的問題。

本工程使用的鋼凳以20#槽鋼，結(jié)合10#方管焊接而成。高度比支撐底面低0.5～1mm，即底板頂?shù)降诙乐蔚祝灿?jì)約3m。

4.上層支撐及棧橋拆除針對性技術(shù)措施

（1）帶棧橋拆除補(bǔ)充技術(shù)措施

施工單位詳細(xì)劃分切割作業(yè)的分區(qū)分塊圖，明確切割方向，用不同顏色標(biāo)表；棧橋板的拆除先采用機(jī)械鑿除板梁接縫處，然后氣割割除鋼筋，吊裝梁間板面，最后按照支撐梁的拆除形式進(jìn)行棧橋梁的拆除。

（2）格構(gòu)柱拆除技術(shù)措施

割后支撐梁后，包裹格構(gòu)柱的混凝土塊采用空壓機(jī)人工風(fēng)鎬鑿除至外露鋼板，采用氣割斷開，然后吊運(yùn)構(gòu)柱裝車外運(yùn)。

（3）吊運(yùn)技術(shù)措施

分階段拆除，第一階段一個(gè)拆除點(diǎn)，中期分方向增加一個(gè)拆除吊裝點(diǎn)，避免工作面閑置，保障拆除進(jìn)度滿足需求。

三、拆除過程中的其他技術(shù)措施——基坑監(jiān)測實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

首先，在拆除基坑內(nèi)支撐的同時(shí)委托第三方做好基坑的位移變形監(jiān)測，保證拆除過程中每天監(jiān)測兩次，并隨時(shí)將監(jiān)測數(shù)據(jù)上報(bào)。

然后，水平位移和沉降按規(guī)范要求和實(shí)際需求設(shè)置變形報(bào)警值。

（1）坡頂沉降和水平位移：累計(jì)值35mm，變形速率3mm/d。

（2）地面和道路沉降：累計(jì)值30mm，變形速率3mm/d。

（3）周邊建筑物沉降：累計(jì)值20mm，變化速率2mm/d。

最后，根據(jù)基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)繪制監(jiān)測折線圖，對比各區(qū)域沉降和變形值和變形速率，分析拆除監(jiān)測數(shù)據(jù)，有利于進(jìn)一步合理地安排下一區(qū)域的拆除工作。

四、結(jié)語

目前，拆除切割大型基坑混凝土支撐是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)性較高工程，施工單位采用結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況而針對性的拆除工藝，創(chuàng)新排除方法和措施，通過方案驗(yàn)算達(dá)到指導(dǎo)大型基坑混凝土支撐成功拆除的目的。拆除技術(shù)措施不斷應(yīng)用最新科技成果，做到安全、高效、經(jīng)濟(jì)，才能使工程順利開展，保障工作質(zhì)量。

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作者簡介：劉翔（1982），男，安徽省合肥市人，本科，市政工程中級稱工程師，研究方向?yàn)轫?xiàng)目管理。