日照港某翻車機房圍護結構拆除方法比選

劉愛國，張燕鵬

（1.中交第一航務工程勘察設計院有限公司，天津 300220；2.天津深基工程有限公司，天津 300222）

引言

由于建設用地緊張，基坑周邊場地越來越小且基坑深度越來越大，基坑支護只能采用內支撐體系。作為臨時支撐結構，因基坑四周建筑物密集或鄰近其他構筑物，對內支撐的拆除方法提出了更高挑戰，對深基坑內支撐拆除的研究和創新是建筑施工發展的必然要求。結合工程實例，分析了翻車機房地下廊道深基坑內支撐拆除的相關技術。

通過對深基坑內支撐拆除施工工藝的研究，可以進一步提升對深基坑內支撐形式的認識，同時對后續的類似施工提供借鑒，以便更好的指導施工生產，提高施工效率與質量。

1 工程概述

翻車機房地下主體及廊道主體結構的施工條件為干施工，根據地質條件及開挖深度，需建翻車機房圍護結構，由圓形地連墻、廊道地連墻及支撐等組成。根據工藝及結構設計要求，圓形地連墻中心設計內徑為53.9 m，厚度為1 m，基坑底高程約為-10.0 m；廊道地連墻位于翻車機房北側，到翻車機房中心的長度約為200 m，由兩條中心距分別為15.0 m、16.0 m 的地連墻組成，厚度為1 m。

廊道基坑支撐結構在地連墻墻頂設置帽梁，內側設置2 道腰梁，第三道腰梁高度為1.2 m，寬度為1.1 m，第二道腰梁高度、寬度均為1.1 m，第一道為帽粱，高度為1.65 m，寬度分別為2.0（或 1.3 m），第二、三道腰梁的高程隨廊道底面高程升高而升高；腰梁間設對撐、斜撐及聯系撐，第三道、第二道、第一道對撐高度分別為1.1 m、1.0 m、0.9 m。

圖1 廊道支撐拆除斷面示意圖Fig.1 Schematic diagram of cross-section for dismantling corridor support

圖2 地連墻拆除斷面示意圖Fig.2 Schematic diagram of the section for dismantling the diaphragm wall

2 方案比選

根據設計要求，拆除工程為廊道第一道支撐的北側第一組支撐和第三道的全部支撐、圓形地連墻與廊道中心相連部分的地連墻（高6.4 m，長11.6 m，厚1.0 m）及部分圈梁。

主要拆除工程量情況：

1）第一道支撐的北側第一組支撐：對撐混凝土為23.6 m3、斜撐混凝土為17.7 m3、聯系撐混凝土為2.0 m3；

2）第三道的全部支撐：對撐混凝土為191.8 m3、斜撐混凝土為133.5 m3、聯系撐混凝土為25 m3；

3）圓形地連墻與廊道中心相連部分地連墻及部分圈梁：地連墻混凝土為79 m3，部分圈梁為 18 m3；合計拆除工程量約為491 m3[2]。

2.1 繩鋸切割拆除施工方法

支撐梁切割采用“中間向四邊拆除”的原則，先切割斜撐、聯系撐，再切割對撐，先切割中間部分，再切割四周連墻部位。斜撐及聯系梁分2 段進行切割，每段拆除長度不大于2.5 m，每塊最重不超過 5 t；連墻段須等對撐中間部分拆除完成后再進行切割。對撐分為4 段進行切割，長度為11.8 m 的對撐，靠擋浪墻海側至另一側的切割長度分別為3.5 m、3.5 m、3 m、1.8 m，每塊最重不超11 t；長度為 12.8 m 的對撐，靠擋浪墻海側至另一側的切割長度分別為4 m、4 m、3 m、1.8 m，每塊最重不超12.5 t；吊裝最大跨度不超過18 m。廊道內徑寬度為14 m，確保每塊切割后的混凝土重量不超過80 t 汽車吊起吊的相應起吊重量。

1）斜撐與聯系撐的切割與吊裝

切割斜撐、聯系撐時，應先在斜撐、聯系撐上方兩側用風鎬鑿出兩根主筋，切割時繩鋸繞開兩根主筋，呈倒“八”字切口切斷支撐，這樣切斷的支撐沒有墜落和滑落的風險。每塊切割的支撐下方用馬凳撐住支撐，用鋼絲繩兜底吊住切斷的支撐梁，再用氣割割斷連接的鋼筋，汽車吊起吊支撐梁裝車即可，運至甲方指定位置。

起吊構件時，由于第一道支撐和第二道支撐與第三道支撐在同一垂直方向上，起吊時為避免起吊鋼絲繩碰撞第一道支撐和第二道支撐，先使用千斤頂或倒鏈將混凝土拆除構件移動到第一道支撐和第二道支撐垂直影響范圍外，同時，配備2 條防風纜繩進行控制塊體移動方向，保證了起重吊裝的安全施工[4-6]。

2）對撐的切割與吊裝

在需要拆除的對撐下方搭設滿堂腳手架。腳手架搭設時立桿按井字形布置，立桿間距控制在 900 mm范圍以內，雙排之間的距離不大于900 mm。緊靠帽梁、腰梁的部位，立桿與帽梁、腰梁之間的距離控制在500 mm 以內。立桿的高度應低于對撐混凝土梁下表面100 mm，支撐梁下的托架采用10#槽鋼焊制成的馬凳支架，在支撐下方托住切割后的混凝土對撐。并且為了卸載，應在立桿下端設50 mm厚的墊木，必要時還需要墊上楔塊。滿堂架水平桿按照雙向垂直布置。水平桿的間距不大于1.2 m，最上一道水平桿與對撐梁底的距離控制在0.5 m 以內。為增加滿堂架的穩定性，除水平桿外還須設置剪刀撐，剪刀撐每3 m 設置一道，并雙向設置。同時設水平斜連桿，以減少腳手架的水平變形，每一開間應至少保證2 根交叉水平連桿，上下各一道。

金剛石繩鋸的操作由專人進行，繩鋸在支撐梁切割時應有5 %的角度，使支撐梁切完后成倒“八”字型，使支撐梁卡在兩端不易掉落，也方便砼塊起吊。

3）地連墻及圈梁切割與吊裝

根據現場實際情況，根據所切割的地連墻的位置及尺寸，采用水鉆打排孔代替部分切割，同時可解決繩鋸穿繩的問題。水鉆采用10 cm 鉆頭打孔，打孔盡量使鉆孔與地連墻垂直，排孔盡量在一條水平或豎直線上，孔深按設計地連墻厚度1 m 控制。

水鉆排孔打完后即可進行繩鋸切割，使用繩鋸切割機對地連墻進行縱橫向切割。切割時注意控制切割面的偏差，保證切割面的順直及切割尺寸的準確。分塊尺寸為0.8 m×3.5 m×1 m，在每個切割塊上打兩個1 m 深直徑10 cm 的吊裝孔，拆除后的混凝土塊體重量小于等于7 t，滿足吊車起吊重量要求，再裝至運輸車運至建設單位指定地點。部分圈梁的拆除同對撐拆除方法。

4）對切割不能到位部分的拆除

采用小型鎬頭機直接破碎拆除，對現場的所有的碎砼塊用小型鏟車清理到指定的位置，用吊機吊到運輸車上外運，現場打掃干凈[7-8]。

2.2 爆破拆除施工方法

利用非電微差和孔內、外接力傳爆技術，結合專門設計的預埋孔和全封閉防護技術，增大了一次拆除量，免去了鉆孔作業工作量，有效地控制了爆破有害效應。廊道第一道、第三道支撐的拆除，擬采用在各梁上分段爆破方案，炸成2～3 m 的梁段，爆破后的裸露鋼筋用氣焊切割，然后用機械將梁段吊出廊道。鉆孔時，預先在所有的保護梁和待拆梁的聯接處打3～4 個貫穿孔形成預裂面。圓形地連墻是一段弧形墻體，厚1 m，拆除時預先在拆除周界與預留墻之間間隔20 mm 鉆一圈貫穿孔，減少爆破時對預留墻體的震動，為減少震動可分片分次爆破，并從底部開始爆破。本次爆破作業等級為C 級。

1）爆破設計參數

設計爆破參數時還應根據施工現場的具體條件并通過現場試驗進行修正后，取得最佳參數，再進行實施，并在實施過程中隨時掌握情況，隨時修正。

①單位炸藥消耗量q，與巖石性質、臺階高度，臨空面數目、炸藥種類，炮眼直徑等多種因素有關，根據該工程實際情況，采用小孔徑爆破法實施爆破，q 值取1.2-2.0 kg/m3；

②炮眼直徑d，采用?35 mm 鉆頭成孔或預埋管；

③炮眼深度L，對撐、斜撐L 按0.78 m 設計，聯系撐按0.55 m 設計；

④炮眼間距a，通常不大于L，a 值取0.28 m；

⑤炮眼排距b，對撐、斜撐b 值取0.27m，聯系撐b 值取0.26 m；

⑥最小抵抗線w，根據鉆孔直徑、深度，取w1=0.275 m,w2=0.266 m；

⑦單孔裝藥量Q，按爆破公式Q=qv 計算。式中：Q—爆破單孔裝藥量，kg/m3，q—形成標準拋擲漏斗的單位體積巖石的炸藥消耗量，kg/m3；v—混凝土體積；將有關數據代入式中，得出Q=0.15 kg/m3；

⑧填塞長度l2=2 d，d=0.37 m；

⑨裝藥長度l1=H-l2=1.1-0.74=0.26 m；H 為支撐梁邊長，H=1.1 m；

⑩起爆方法和順序，由于淺孔爆破鉆孔較淺，決定采用導爆管雷管1 段起爆爆破，網路連接形式采用并聯[3]。

2）主要爆破器材及機具設備

①爆破作業器材，用2#巖石乳化炸藥、塑料導爆管雷管；

②機具設備，鉆機2 臺，激發器1 個。

3）爆破安全技術驗算

①振動波驗算，根據《爆破安全規程》（GB 6722-2014），為確保安全，參照以往施工經驗，取其安全質點振動速度為1.0 cm/s。最近距離最大一次齊爆藥量Q=R3(V/K)3/a；式中：v——質點振動速度，cm/s；k—系數，取200；Q—一次齊爆藥 量，kg；R—爆點至建筑的距離，m；α—系數，取1.6。混凝土按堅硬巖石測算。經驗算，最近距離（50 m）最大一次齊爆藥量：Q=R3(V/K)3/a=6.06 kg；

②飛石，根據《爆破安全規程》規定：露天深孔爆破個別飛散物的最小安全允許距離不小于200米，考慮到該爆破工程在港區，在技術上嚴格按照設計布孔，確認合理的爆破方向和起爆順序，嚴格控制爆破單耗，控制每孔裝藥量總量，嚴格按照設計進行堵塞。防護措施：采用雙層草簾在爆破梁上進行嚴密覆蓋并困扎，并在草簾上灑水增加強度，在第一道支撐梁上覆蓋密目網，嚴防飛石產生。

3 方案優缺點分析

安全方面：繩鋸切割拆除工程為危大工程，只需要編制專項施工方案，經建設各方確認同意后即可施工；爆破拆除工程為超過一定規模的危大工程，需要專家進行論證，論證通過后，并經建設各方簽字確認通過后才能施工，安全級別要求更高。

工期方面：拆除工程量約490 方，繩鋸切割拆除方案需要35 d 時間，而爆破拆除方案則需要20天時間，可見爆破拆除方案在工期緊張時更有優勢。

環保方面：該項目場區北側50 m 為東煤南移項目部集裝箱房，東側、南側100 m 范圍內為建筑施工作業范圍，西側50 m 范圍內為正在運營的翻車機房一期工程。拆除需要考慮防止零散飛出混凝土塊及噪聲影響，施工環境比較復雜。繩鋸切割方案無混凝土塊石飛濺，無噪聲、粉塵和沖擊波影響，對周邊環境及人員影響較小。爆破拆除方案會產生一定噪聲、粉塵和沖擊波，對周邊環境及人員會產生一定影響，需要經過論證才能實施。

經濟效益方面：經測算繩鋸切割方案的施工成本費用約為42 萬元，爆破拆除方案的施工成本費用約為53 萬元，可見繩鋸切割方案的成本更低。

4 結語

由于本工程工期并不滯后，考慮到安全環保、經濟效益方面等方面的條件，最終選擇采用繩鋸切割方案。通過對深基坑內支撐拆除施工工藝的研究，提高了施工效率與工程質量，進一步提升了對深基坑內支撐形式的認識，對后續的類似施工提供了借鑒，以便更好的指導施工生產。