大型基坑混凝土支撐拆除技術措施

摘要：近年來，土地資源的有效利用成為城市發(fā)展的一個重要方向，同時在一些改造工程中，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)走向集約化設計，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和難點、拆除方式選擇的出發(fā)點和意義、拆除過程的流程控制管理、拆除作業(yè)的技術措施、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)流程和技術措施，將粗放的作業(yè)精細化，結(jié)合實際問題，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措施。

關鍵詞：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)驗的積累不斷擴大，大型基坑支撐拆除作業(yè)是基坑工程中的最后環(huán)節(jié)。在這個環(huán)節(jié)中，拆除工作對工程進度和安全都有較大的考驗，區(qū)別于中小型基坑，大型基坑支撐體系更復雜，拆除工作危險系數(shù)更高，對周邊的影響更大，保障拆除進度和安全，總結(jié)經(jīng)驗和技術應用能夠為拆除技術的發(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。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，頂部設置雙棧橋的平板結(jié)構(gòu)。頂圈梁、板、支撐混凝土強度等級均為C30。

一、大型基坑混凝土支撐拆除的重點和難點

（一）拆除方式的選擇是重點

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

（二）綜合池支撐拆除存在的難點

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)點保質(zhì)、保量、保安全地完成支撐拆除，對排除技術措施的準備工作是個考驗，需要多種技術措施加以保障。

（三）拆除吊裝對占路時間長和周邊交通產(chǎn)生影響

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

（四）支撐拆除過程中易產(chǎn)生噪聲和揚塵

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

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

二、拆除作業(yè)的流程管理及技術措施

（一）拆除流程

1.準備作業(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，做好充足的準備，在實施過程中才能高效、有序地實施拆除施工。

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

2.鋼筋混凝土支撐實施拆除流程

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

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)需求分九塊順時針方向拆除；上層支撐拆除較為復雜，首先進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）技術措施

鋼筋混凝土支撐拆除技術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)場實際情況，分別制定針對性的技術措施，同時配合主體結(jié)構(gòu)的施工進度劃分區(qū)域，分層、分塊、逐段、逐根進行拆除。

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度等級為C30。

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

2.預先性技術措施

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

（2）查驗復核底板結(jié)構(gòu)強度報告、傳力帶強度報告。

（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行，現(xiàn)場做好切割順序標志，防止切割順序出現(xiàn)錯誤。

（5）布置周邊沉降和位移觀測點。

（6）對拆除區(qū)域采用鋼管進行區(qū)域硬性隔離措施。

3.過程技術措施

（1）安全驗算及測量分塊。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)起重機半徑及其中性能進行控制，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。

支撐梁截取長度計算：12÷2.4÷（1.1×0.8）=5.68（m）

圍檁梁截取長度計算：12÷2.4÷（1.5×0.8）=4.16（m）

經(jīng)計算，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）支撐拆除技術措施。在正式切割前，由切割工現(xiàn)將切割機用于切割鏈條的穿設在斜撐上，當切割對象是鋼筋混凝土圍檁時，需在圈外側(cè)（圍護墻一側(cè)）開設φ100的切割工藝孔，用于切割鏈條的穿設；當切割鏈條布設好、切割機就位后，由工人連接水電進行切割。利用鏈鋸自下往上切割，在切割接近完成時，注意上部保留支撐100～150 mm（梁上部主筋未斷）；排孔切割時，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；當切割后支撐梁后，包裹格構(gòu)柱的混凝土塊采用空壓機人工風鎬鑿除至外漏鋼筋，鋼筋采用氣割斷開，然后吊運圍檁、支撐梁裝車外運。

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

起重機伸長半徑越大，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，當起重質(zhì)

量≥8t時，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。當被切割的支撐梁不在起吊半徑覆蓋區(qū)域內(nèi)時，由叉車將被切割的支撐梁駁運送到起吊半徑覆蓋區(qū)域內(nèi)，嚴禁擅自超距離起吊。

拆除支撐段采用兩點吊裝，對吊裝用鋼絲繩進行驗算，選用φ52mm、公稱抗拉強度為1670MPa，6×37＋1型纖維芯鋼絲繩。

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

鋼絲繩容許拉力可按下式計算：

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

（4）局部拆除技術措施。在拆除下道支撐時，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無法直接運輸起吊，需采用鋼支撐（鋼凳）臨時支托后拆除。

用事先預制好的鋼制馬凳，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支撐都是處于有利狀態(tài)，同時有效防止支撐梁被切斷后無支撐措施導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?，共計約3m。

4.上層支撐及棧橋拆除針對性技術措施

（1）帶棧橋拆除補充技術措施

施工單位詳細劃分切割作業(yè)的分區(qū)分塊圖，明確切割方向，用不同顏色標表；棧橋板的拆除先采用機械鑿除板梁接縫處，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行棧橋梁的拆除。

（2）格構(gòu)柱拆除技術措施

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

（3）吊運技術措施

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

三、拆除過程中的其他技術措施——基坑監(jiān)測實時數(shù)據(jù)

首先，在拆除基坑內(nèi)支撐的同時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，并隨時將監(jiān)測數(shù)據(jù)上報。

然后，水平位移和沉降按規(guī)范要求和實際需求設置變形報警值。

（1）坡頂沉降和水平位移：累計值35mm，變形速率3mm/d。

（2）地面和道路沉降：累計值30mm，變形速率3mm/d。

（3）周邊建筑物沉降：累計值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風險性較高工程，施工單位采用結(jié)合現(xiàn)場實際情況而針對性的拆除工藝，創(chuàng)新排除方法和措施，通過方案驗算達到指導大型基坑混凝土支撐成功拆除的目的。拆除技術措施不斷應用最新科技成果，做到安全、高效、經(jīng)濟，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，研究方向為項目管理。