后拆支撐法在水平支撐結構施工中的應用

李 闖 李宏偉

隨著我國社會經濟的快速發展，工業建筑業等行業體系越來越完善，大型建筑工程的數量也越來越多[1]，規模也有所增大，導致施工過程中各項工程的工作難度不斷提升，給工作人員和施工設備提出了不少難題[2]。其中，基坑挖掘與建設是絕大部分建筑工程必不可少的一個環節，由于地形條件的多樣性，基坑挖掘會受到多種不確定性因素影響，導致內壁坍塌等問題[3]。因此，需要對內壁巖層進行有效支護，保障施工工作的安全穩定。本文實地考察并研究了后拆支撐法在水平支撐結構施工中的應用效果，彌補了之前業界關于水平支撐結構的研究短板。

1 工程概況

工程施工礦井位于華東某郊區山地，礦坑深度約為25 m，基坑總面積為8244 m2，工程建設主要以礦坑建設為主，涉及礦建、土建等多種綜合工程建設項目，工程量大、施工周期長、技術難度高、施工所需材料多，工程總體施工內容較為復雜。

2 后拆支撐法在水平支撐結構施工中的應用現狀

2.1 工程難點

由于該工程主要在地下進行，受到復雜的地理環境和施工技術與資源限制，礦井建設工程施工會受到多種阻力，工程難點主要集中表現為：

1）在山坡區域土壤開挖容易導致坍塌、滑坡等災害事故，而地勢低洼地區含水量較多，容易造成施工現場土壤結構松散、地下水泄露等問題。

2）地下土壤與巖層結構的不同也影響施工的工作進度。巖層的密度與硬度對內壁支護工作提出不同要求，需要精準對各區域地質條件進行勘測，選用合適的支護工具，避免因支撐力度不足或過大導致內壁缺損。

3）工程施工往往有工期限制，需要在預計周期內完成一定的工作量。根據合同工期限制，工程需要在規定時間內完成對礦井基坑的開挖與建設，而基坑深度較大，通常超過20 m，主要在軟土層中開發，因此需要進行內壁支撐的工作量繁重，需要優化施工裝置以提高施工效率。

2.2 技術特點

由于水平結構下的后拆支撐工作是在固定了主體架構基礎上設計屈曲約束支撐結構，會受到操作環境和空間范圍的限制，以鋼板為主要支撐材料的支撐架在運輸和安裝等環節都存在一定操作難度。因此，需要借助運輸臺、滑軌、萬向輪、平板車、塔吊等機械設備組合工作，完成支撐裝置的安裝與調整，在避免破壞施工場地的同時，也要提升施工的安全性和工作效率，技術特點可歸納為：

1）為了方便礦坑內壁支護，根據地形條件將支撐桿結構進行改造，底部主支撐桿與支撐底座連接固定，上部連接支撐桿拆分為兩節，與主支撐桿之間安裝連接材料，以實現支撐桿靈活變動，方便對不同角度礦井內壁進行支護。

2）后拆支撐桿滿足靈活性的同時仍需增強穩定性[4]。需要在關鍵固定部位進行焊接，根據旋轉角度的不同選取對應的焊接方式，如橫焊或立焊，保證支撐桿形狀基本不變，盡可能減少對支護功能的影響。

3）支撐裝置的安裝順序是在主體支撐結構裝置完成后，但在此基礎上安插約束支撐裝置，當出現安裝誤差時可以直接進行局部調整，減少對主體支撐裝置的變動，有利于節約工作時間。

4）水平結構下的后拆支撐工作在固定了主體架構基礎上設計屈曲約束支撐結構，受到操作環境和空間范圍的限制，以鋼板為主要支撐材料的支撐架在運輸和安裝等環節都存在一定操作難度。因此，需要借助運輸臺、滑軌、萬向輪、平板車、塔吊等機械設備組合工作，完成支撐裝置的安裝與調整，在避免破壞施工場地的同時，提高了施工的安全性和工作效率。

5）在各部支撐桿之間混合裝置了固定結構，支撐桿內部也安裝了固定芯材，其內部組織結構如圖1 所示。在進行大規模基坑開挖和填埋等工作時會減少支撐設備的振幅，充分發揮減震作用，維護基坑內壁巖層結構安全穩定。

圖1 屈曲約束支撐架組織結構圖（來源：作者自繪）

3 后拆支撐法在水平支撐結構施工中的應用流程

在水平結構的施工場地中進行后拆支撐工作前，需要根據施工場地深度與支撐高度設計支撐方案，優化支撐設備的主體結構[5]。根據不同部分裝置功能選用適當的連接方式進行固定，主要包括焊接、軸承與螺栓連接3 種連接方式，并試驗不同方法的支撐與形變性能。最終確定在固定連接點選用焊接方法，焊接工藝操作方法如圖2 所示。靈活連接點選用軸承連接法。本文施工的軸承連接裝置主要結構如圖3 所示。

圖2 焊接工藝操作方法示意圖（來源：作者自繪）

圖3 軸承連接裝置結構示意圖（來源：作者自繪）

屈曲約束支撐的主要結構為“人”字和“V”字形，根據支撐部分選擇適當的布置形狀。進行屈曲后拆支撐布置的安裝工藝需要借助型鋼混凝土技術，首先將支撐架連接點進行焊接，將主要支撐點與型鋼混凝土支柱連接固定，使支撐桿底座固定在鋼架混凝土支柱頂部，結構示意如圖4 所示。確定好連接方位后固定支撐架與型鋼混凝土梁柱，整體結構如圖5 所示。這種支撐方法主要是面向較高區域的內壁支護，具有良好的穩定性。

圖4 “人”字形支撐架與型鋼混凝土支柱連接圖（來源：作者自繪）

圖5 “人”字形支撐架與混凝土梁柱總體結構圖（來源：作者自繪）

支撐架安裝固定后需要利用檢測儀對關鍵部分進行檢驗調整，測量主體支撐結構的承受能力、材料耐熱度等參數信息，校正調整支撐裝置的結構與工作方向。后拆支撐工藝主要施工流程如圖6 所示。在工期和人力資源允許的情況下，對支撐結構的連接節點進行持續性檢測，及時對連接點斷裂，支撐架坍塌等情況進行監測與維修，減少不必要的資源損失。

圖6 后拆支撐工藝主要施工流程圖（來源：作者自繪）

4 水平支撐結構中后拆支撐主要施工方法

在支撐架拆除前需要對支撐內壁土層結構進行勘測，對土層黏度、含水量、土壤密度、巖層結構進行綜合評估，一般情況下需要確保土層強度達到預計理想強度的80%以上，才可進行拆除工作。

具體拆除標準如表1 所示。根據表1 可得知，拆除過程中需要在保護支撐架主結構基礎上拆除副支架。為了保障工作效率，可以有針對性的對不同重要程度的支架選取切割、破碎等快速拆除方式，一般情況下不會破壞支架主體結構以及關鍵組成部分，不會影響后續支護工作的進行。支撐架拆除工藝主要是切割掉連接軸承或者焊接部分的材料，切割的具體方法如圖7 所示。

表1 支撐架拆除條件要求

圖7 支撐架切割拆除工藝（來源：作者自繪）

利用塔吊或者起重機安裝主體支撐結構，檢驗并確定平衡后固定好底座，加固連接點使得整個支撐裝置保持平衡穩定，具體施工方法示意圖如圖8 所示。

圖8 后拆支撐法主要施工方法示意圖（來源：作者自繪）

工作人員還需要根據工作的實際情況所需，及時調整礦井內壁支撐的強度和位置，直到完成該區域的施工作業之后，需要進一步認真檢驗支撐結果，合格后即可拆除支撐裝置。

5 結語

本文以華東某礦井建設施工項目為研究對象，研究分析了后拆支撐法在水平支撐結構施工中的實際應用，并且得出選用水平結構的后拆支撐法進行內壁支護工作會更加安全高效的結論。

根據后拆支撐法的基本結構與施工常用的型鋼混凝土技術相結合，安裝、檢驗、調整、固定完成安全穩定的支撐工作，遵循拆除原則，既有利于保障施工安全穩定，又能減少對工作進度的影響。但該方法適用于大型施工項目，所需設備較多，工作人員的工作量也有所增加。期待后續研究能夠減少工序，降低操作難度和工作成本，提高方法適用性。