大型基坑鋼管支撐拆除方法及技巧

李巖巖（沈陽地鐵集團(tuán)有限公司， 遼寧 沈陽 110011）

大型基坑鋼管支撐拆除方法及技巧

李巖巖
（沈陽地鐵集團(tuán)有限公司， 遼寧 沈陽 110011）

摘 要：某深基坑共設(shè)6道鋼筋混凝土水平支撐，支撐拆除方量約5000m3。鋼管撐由上至下間距分別為6.4m、6.3m、5.6m、3.7m、4.0m，最底層鋼支撐距基坑底3.58m；第5至第6層鋼支撐間設(shè)置1 層倒撐，倒撐位于第5層鋼支撐下1m。1號(hào)換乘廳結(jié)構(gòu)采用明挖順做法施工，下層結(jié)構(gòu)施工完成達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后拆除上層鋼支撐，并根據(jù)要求設(shè)置倒撐。

關(guān)鍵詞：深基坑；支撐；環(huán)梁；拆除

1號(hào)換乘廳位于東二環(huán)路西側(cè)，中國海洋石油大廈東側(cè)，結(jié)構(gòu)平面尺寸南北長56.5m，東西長25.5（22.5）m，深31.18m?；硬捎脟o(hù)樁+網(wǎng)噴支護(hù)+鋼管撐進(jìn)行支護(hù)，其中鋼管支撐共分六層，1、2層為φ609鋼管撐，3～6層為φ800鋼管撐，鋼管撐由上至下間距分別為6.4m、6.3m、5.6m、3.7m、4.0m，最底層鋼支撐距基坑底3.58m；第5至第6層鋼支撐間設(shè)置1 層倒撐，倒撐位于第5層鋼支撐下1m。1號(hào)換乘廳結(jié)構(gòu)采用明挖順做法施工，下層結(jié)構(gòu)施工完成達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后拆除上層鋼支撐，并根據(jù)要求設(shè)置倒撐。如圖1所示。

1 施工順序

鋼支撐拆除施工順序如圖2所示。

2 施工方案

2.1方案概述

鋼管支撐拆除過程是利用已襯砌結(jié)構(gòu)換撐的過程，拆除時(shí)要特別注意保證軸力的安全卸載，避免應(yīng)力突變對(duì)圍護(hù)、結(jié)構(gòu)產(chǎn)生負(fù)面影響，另外，避免鋼支撐吊運(yùn)過程中墜落而導(dǎo)致安全和質(zhì)量事故。

支撐拆除必須在其下結(jié)構(gòu)板鋼筋混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行，第5道支撐拆除時(shí)其下倒撐應(yīng)施工完成?；幽隙瞬课恍睋渭颁搰鷻_采用吊車及桁吊配合拆除，其余部位鋼支撐及鋼圍檁均由桁吊配合拆除。拆除下的鋼管支撐及鋼圍檁均由桁吊倒運(yùn)至基坑北端碴倉內(nèi)進(jìn)行拆卸，并及時(shí)組織退場。

2.2 施工順序及施工方法

（1）鋼管支撐及鋼圍檁拆除

鋼管支撐及鋼圍檁的拆除順序與安裝順序相反，施工時(shí)先將鋼管支撐分級(jí)卸壓（軸力釋放）拆除，然后拆除鋼圍檁，最后拆除三角托架及側(cè)壁基面處理，具體施工方法如下。

①鋼管支撐拆除

當(dāng)換乘廳襯砌結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行鋼管支撐的拆除，首先將鋼絲繩（有效直徑不小于19.5mm）捆于鋼管支撐兩端，用吊車（桁吊）收緊鋼絲繩，將千斤頂置于鋼管支撐活動(dòng)端加壓槽內(nèi)，對(duì)千斤頂緩慢適當(dāng)加力頂緊，直至鋼楔塊松動(dòng)，取出鋼楔塊，然后對(duì)千斤頂分級(jí)卸壓直至取出千斤頂，最后將鋼管支撐兩端防墜落鋼絲繩拆除，起吊鋼管支撐并由桁吊將拆下的支撐吊運(yùn)至基坑北端碴倉內(nèi)進(jìn)行最后拆除。為方便支撐間各管節(jié)連接螺栓拆除，碴倉內(nèi)地面應(yīng)平整壓實(shí)。

②鋼圍檁拆除

先取要拆除的鋼圍檁節(jié)段，將鋼絲繩掛于鋼圍檁兩個(gè)吊環(huán)上，利用吊車（桁吊）將鋼絲繩收緊，然后將兩圍檁間連接鋼板及斜拉防傾覆鋼筋割斷，最后起吊鋼圍檁，吊運(yùn)至基坑北端堆碼整齊，及時(shí)組織退場。

③三角托架拆除

三角支架拆除時(shí)先利用風(fēng)鎬將三角支架根部及膨脹螺栓部位處混凝土塊清理干凈，用扳手將螺帽擰松，使三角支架松動(dòng)拆除支架。如遇三角支架埋入混凝土較深時(shí)側(cè)采用電焊及氧氣乙炔從根部割除，最后對(duì)基面進(jìn)行處理，處理方法詳見《1號(hào)換乘廳防水安全施工方案》。

（2）倒撐施工

為保證第5道鋼管支撐拆除時(shí)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及減小襯砌結(jié)構(gòu)變形，故應(yīng)在換乘廳地下四層下部側(cè)墻結(jié)構(gòu)施工完成后及第5道鋼管支撐拆除前加設(shè)一層倒撐。加設(shè)位置位于地下四層側(cè)墻水平施工縫下0.55m，水平布置方式同第5道支撐。如圖3所示。

①安裝鋼管支撐托板

因?yàn)榈箵沃苯訐卧诘叵滤膶觽?cè)墻上，倒撐施工前需先焊接鋼托板，鋼托板采用t=16鋼板加工，安裝尺寸為200×920mm，直接焊于地下四層側(cè)墻預(yù)埋鋼板上，鋼托板兩端再各焊接一個(gè)200×200×10mm的三角鋼板進(jìn)行加強(qiáng)，如圖4所示。

②倒撐安裝及鎖定

倒撐安裝前先根據(jù)結(jié)構(gòu)凈空選擇合適的鋼管管節(jié)進(jìn)行拼裝，根據(jù)現(xiàn)場場地情況，倒撐鋼管在地面進(jìn)行拼裝，由桁吊吊運(yùn)至基坑內(nèi)再由汽車吊（桁吊）安裝就位。按照設(shè)計(jì)要求，倒撐不用施加預(yù)應(yīng)力，故倒撐吊運(yùn)就位后用鋼板或鋼楔塊頂緊即可。

圖1 結(jié)構(gòu)施工與支撐關(guān)系圖

圖2 鋼支撐拆除施工順序圖

3 吊車選型、布置及起吊方法

場地內(nèi)走行式桁吊因場地限制，存在7.5m吊裝盲區(qū)，無法采用桁吊進(jìn)行基坑南端斜支撐范圍內(nèi)鋼圍檁、鋼管支撐起吊，擬在基坑?xùn)|南角設(shè)置汽車吊進(jìn)行第4-6層南端斜撐范圍內(nèi)鋼圍檁、鋼支撐吊裝，在基坑南端圍擋外設(shè)置汽車吊進(jìn)行第1-3層南端斜撐范圍內(nèi)鋼圍檁、鋼支撐吊裝。

3.1吊車選型、布置

（1）吊車選型

鋼管支撐拆除汽車吊選擇同安裝時(shí)一樣，按第3道支撐安裝時(shí)最不利荷載（單件最大重力矩）進(jìn)行考慮，鋼管支撐拆除時(shí)同樣選用35噸級(jí)汽車吊。

（2）汽車吊擺放位置

①第4-6層南端斜撐范圍內(nèi)鋼圍檁、鋼支撐吊裝

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際條件，進(jìn)行第4-6層南端斜撐吊裝時(shí)可將汽車吊擺放在基坑?xùn)|南角，距基坑邊2.5m，呈南北方向擺放，能保證吊車支腿全伸，作業(yè)旋轉(zhuǎn)不受阻即可。如圖5所示。

②第1-3層南端斜撐范圍內(nèi)鋼圍檁、鋼支撐吊裝

基坑寬度大，為滿足汽車吊起吊能力，順利進(jìn)行第1-3層西南角斜撐起吊，為保證汽車吊的罷放能達(dá)到作業(yè)要求，擺放在朝內(nèi)過街通道東北出入口前?；舆吘嗄蟼?cè)圍擋2.5m，汽車吊呈南北向擺放，車尾距南側(cè)圍擋1.5m，能保證吊車支腿全伸，作業(yè)旋轉(zhuǎn)不受阻即可。如圖6所示。

3.2 起吊能力復(fù)核

（1）汽車吊起吊能力復(fù)核

汽車吊按圖5、圖6進(jìn)行擺放時(shí)其最大工作半徑均為18.0m，鋼管支撐拆除按第3道支撐安裝時(shí)最不利荷載（單件最大重力矩）進(jìn)行考慮。

汽車吊起吊能力檢驗(yàn)以徐工QY35K5型汽車吊為參考，按最不利荷載情況進(jìn)行復(fù)核。

汽車吊最大起重力矩：1200kN·m

現(xiàn)場最大工作吊半徑：18m

起吊物最大重量：3.6t（最長斜鋼管支撐拼裝重量）

36kN×18.0m＝648.0kN·m＜1200kN·m滿足要求

（2）桁吊起吊能力復(fù)核

當(dāng)采用桁吊進(jìn)行起吊鋼管支撐拆除時(shí)，第3層鋼管支撐支撐單根最大重量為9.79噸，小于桁吊最大起吊能力8×2=16噸，能滿足起吊要求。

圖3 倒撐布置示意圖

圖4 鋼托板安裝示意圖

圖5 基坑南端斜撐區(qū)域鋼圍檁、鋼支撐吊裝汽車吊位置擺放圖1

3.3 起吊方法

（1）基坑南端鋼管支撐、鋼圍檁起吊

基坑南端第4、5、6層斜撐范圍內(nèi)鋼管支撐及鋼圍檁均由圍擋外汽車吊進(jìn)行起吊，第1、2、3層斜撐范圍內(nèi)除最長斜撐吊汽車吊和桁吊共同起吊外，其它鋼管支撐及鋼圍檁由桁吊單獨(dú)起吊。

拆除后的鋼管支撐、鋼圍檁由汽車吊挪至桁吊起吊范圍后由桁吊吊運(yùn)至基坑北端堆放組織退場。

（2）其它范圍內(nèi)鋼管支撐、鋼圍檁起吊

位于桁吊起吊范圍內(nèi)的構(gòu)件均由桁吊進(jìn)行，起吊時(shí)由桁吊上兩臺(tái)電動(dòng)葫蘆同時(shí)進(jìn)行，采用兩點(diǎn)起吊法。

4 監(jiān)控量測

4.1 監(jiān)控量測目的

（1）通過監(jiān)控量測了解各施工階段地層與支護(hù)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化，把握施工過程中結(jié)構(gòu)所處的安全狀態(tài)。

（2）通過對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理、分析，采取工程措施來控制地表下沉，確保地面交通順暢和地面建筑物的正常使用。

（3）用現(xiàn)場實(shí)測的結(jié)果彌補(bǔ)理論分析過程中存在的不足，并把監(jiān)測結(jié)果反饋設(shè)計(jì)、指導(dǎo)施工。

（4）通過監(jiān)控量測對(duì)工程施工可能產(chǎn)生的環(huán)境影響進(jìn)行全面的監(jiān)控。

（5）通過監(jiān)控量測進(jìn)行基坑日常的施工管理。

（6）通過監(jiān)控量測了解該工程條件下所表現(xiàn)、反映出來的一些地下工程規(guī)律和特點(diǎn)，為今后類似工程或該工法本身的發(fā)展提供借鑒、依據(jù)和指導(dǎo)作用。

4.2 預(yù)警機(jī)制

監(jiān)測項(xiàng)目按”分區(qū)、分級(jí)、分階段”的原則制定監(jiān)控量測控制標(biāo)準(zhǔn)，并按黃色、橙色和紅色三級(jí)預(yù)警進(jìn)行反饋和控制。當(dāng)監(jiān)測項(xiàng)目出現(xiàn)任何一種預(yù)警狀態(tài)時(shí)，監(jiān)測單位應(yīng)立即向建設(shè)單位、施工單位、監(jiān)理單位及設(shè)計(jì)單位報(bào)告。施工單位應(yīng)立即啟動(dòng)相應(yīng)應(yīng)急預(yù)案、采取加強(qiáng)處理。

（1）三級(jí)預(yù)警狀態(tài)判定（表1）

（2）針對(duì)預(yù)警狀態(tài)采取的應(yīng)急措施鋼管支撐拆除過程中，加強(qiáng)對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形、位移、鋼管支撐軸力變化及中海油大廈的沉降、傾斜監(jiān)測，加強(qiáng)監(jiān)測頻率，當(dāng)基坑及中海油大廈監(jiān)測結(jié)果達(dá)到預(yù)警狀態(tài)時(shí)，采取必要的措施防止基坑及中海油大廈變形繼續(xù)發(fā)展。立即停止鋼管支撐拆除施工，對(duì)已拆除鋼管支撐進(jìn)行恢復(fù)，必要時(shí)選擇關(guān)鍵部位增加鋼管支撐，及時(shí)與建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位取得聯(lián)系，共同討論處理方案。

表1

參考文獻(xiàn)

[1]楊國銘.淺談基坑圍護(hù)中水平支撐梁系統(tǒng)的爆破拆除施工[J].外文期刊，2008 （23）.

[2]中國建筑工程總公司.基坑與基礎(chǔ)工程施工工藝標(biāo)準(zhǔn)[S].2003.

中圖分類號(hào)：TU47

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A