支撐分次室內(nèi)爆破拆除施工技術(shù)

中國(guó)建筑第二工程局有限公司（滬） 上海 200135

1 工程概況

武漢中央文化區(qū)漢秀劇場(chǎng)工程基坑面積約2.2 萬(wàn)m2，深約24.3 m。周邊支護(hù)結(jié)構(gòu)采用厚1 000 mm地下連續(xù)墻，地下連續(xù)墻底標(biāo)高為－40.00 m。水平支撐采用環(huán)形支撐，支撐中心相對(duì)標(biāo)高分別為－7.70 m、－12.70 m、－17.70 m，分別位于地下1 層、地下2 層、地下3 層中部。第1道支撐采用滿板式支撐，第2道和第3道支撐采用鏤空式連系梁支撐（圖1）。

圖1 第2、3道支撐平面布置

根據(jù)設(shè)計(jì)單位的要求，本工程基坑支撐的拆除條件為，必須完成支撐以下的全部結(jié)構(gòu)方可拆除上一道支撐。

2 支撐拆除情況分析

建設(shè)單位在工程建設(shè)之前確定了各個(gè)主要工期節(jié)點(diǎn)，地下室結(jié)構(gòu)施工的工期非常緊張。

如按照常規(guī)的支撐拆除方式，完成1 層結(jié)構(gòu)拆除1 道支撐，由于支撐拆除產(chǎn)生的混凝土渣量非常大，必須將爆破拆除產(chǎn)生的支撐混凝土渣清理出場(chǎng)之后，方可開(kāi)始下一層結(jié)構(gòu)的腳手架搭設(shè)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，支撐混凝土的總澆筑量約為2 萬(wàn)m3，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將會(huì)產(chǎn)生約1.5 倍的混凝土方量即3 萬(wàn)m3的混凝土碎渣。如此大量的混凝土碎渣清理時(shí)間會(huì)非常長(zhǎng)，進(jìn)而會(huì)嚴(yán)重影響地下室結(jié)構(gòu)完成的節(jié)點(diǎn)工期。必須采取其他更加合適的方式進(jìn)行支撐拆除。

經(jīng)綜合分析，項(xiàng)目部決定采取在結(jié)構(gòu)施工階段僅拆除影響結(jié)構(gòu)施工的水平支撐梁，優(yōu)先進(jìn)行地下室結(jié)構(gòu)的施工，地下室全部施工完成后，在室內(nèi)分次進(jìn)行支撐爆破拆除并清運(yùn)出場(chǎng)。

3 支撐室內(nèi)分次爆破拆除重難點(diǎn)分析[1-8]

支撐的拆除分成兩個(gè)階段，第一階段是在結(jié)構(gòu)施工時(shí)支撐只拆除影響豎向結(jié)構(gòu)的支撐梁階段，第二階段為結(jié)構(gòu)施工完成后支撐整體爆破拆除階段。

3.1 第一階段支撐拆除重點(diǎn)分析

在第一階段，只拆除影響豎向結(jié)構(gòu)的水平支撐梁和板。在該階段，重點(diǎn)是必須預(yù)先將影響豎向結(jié)構(gòu)的支撐結(jié)構(gòu)明確并予以拆除，同時(shí)應(yīng)盡量減少支撐拆除量，以減少拆除產(chǎn)生的混凝土渣，從而減少混凝土渣落地對(duì)結(jié)構(gòu)施工的影響。

3.2 第二階段支撐拆除重點(diǎn)分析

3.2.1 荷載的影響

室內(nèi)支撐拆除首先要考慮荷載問(wèn)題。根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)文件，漢秀劇場(chǎng)地下室的用途主要為設(shè)備用房和車庫(kù)。車庫(kù)區(qū)域的設(shè)計(jì)活荷載為4 kN/m2，面層荷載為2.5 kN/m2，即總設(shè)計(jì)荷載值為8.6 kN/m2；設(shè)備用房區(qū)域的設(shè)計(jì)活荷載為8～10 kN/m2，面層荷載為2.5 kN/m2，即總設(shè)計(jì)荷載值為14.2～17 kN/m2，實(shí)際考慮時(shí)按照最不利原則，取設(shè)備用房區(qū)域的結(jié)構(gòu)可承受荷載為14.2 kN/m2。

第3道支撐位于地下室底板上方，不需要考慮第3道支撐落地后產(chǎn)生的荷載問(wèn)題。第2道支撐為滿板式支撐，第2道支撐為純連系梁體系。相關(guān)梁板相關(guān)數(shù)據(jù)如表1、表2所示。第1道支撐梁總方量約8 500 m3，第2道支撐梁總方量約3 800 m3。

表1 第1道支撐梁截面統(tǒng)計(jì)

表2 第2道支撐梁截面統(tǒng)計(jì)

通過(guò)上表可以知道，第1道支撐的梁主要為大截面豎向梁，最大高度達(dá)到2.2 m；第2道支撐的梁均為扁平的梁，截面高度為0.7～0.8 m。

第1道支撐板厚為300 mm，直接墜落在結(jié)構(gòu)樓板上將產(chǎn)生7.5 kN/m2的堆放荷載，但考慮到是采取爆破的方式，會(huì)有一定的沖量，加上支撐板面至3 m以上的高差，自由落體也會(huì)產(chǎn)生一定的沖量，實(shí)際作用在結(jié)構(gòu)樓板上的作用力會(huì)增加至少30%，即實(shí)際結(jié)構(gòu)樓板上的作用的荷載為9.75 kN/m2，偏安全取值為10 kN/m2。

連系梁截面有1.0 m×0.5 m、1.2 m×0.5 m、1.6 m×0.5 m三種。實(shí)際堆積高度按照80%進(jìn)行折減，梁高越大折減系數(shù)越高，假定其堆在結(jié)構(gòu)樓板上后高度分別為0.8 m、0.9 m、1.2 m，呈梯形截面分布。則堆放荷載分別為20 kN/m2、22.5 kN/m2、30 kN/m2，均為線荷載。再考慮自由落體和爆破產(chǎn)生的沖量，實(shí)際作用在結(jié)構(gòu)樓板上的荷載為26 kN/m2、28.13 kN/m2、36 kN/m2（增加系數(shù)分別為30%、25%、20%）。

KL1截面為寬0.75 m、高2.2 m，其堆載高度可能會(huì)達(dá)到1.5～1.8 m，呈梯形分布在結(jié)構(gòu)樓板上荷載為37.5～45 kN/m2，再考慮自由落體和爆破產(chǎn)生的沖量，實(shí)際作用在結(jié)構(gòu)樓板上的荷載為43.13～51.75 kN/m2（增加系數(shù)取為15%）。

經(jīng)過(guò)上述分析后發(fā)現(xiàn)，連系梁、環(huán)梁爆破后對(duì)結(jié)構(gòu)樓板的荷載均超過(guò)結(jié)構(gòu)樓板的設(shè)計(jì)荷載。必須采取適當(dāng)方式進(jìn)行加固并分散荷載。

3.2.2 清運(yùn)的難度

無(wú)論是第一階段還是第二階段的支撐拆除，支撐梁碎渣都會(huì)落在地下室室內(nèi)。第一階段的混凝土碎渣在結(jié)構(gòu)施工階段也并不清理出場(chǎng)，而是暫時(shí)放置在樓板上，在第二階段支撐拆除之后一起清運(yùn)。

但是，支撐爆破將產(chǎn)生約3 萬(wàn)m3混凝土碎渣，而根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，有2 個(gè)通至地下3層的汽車坡道可用于混凝土碎渣的清運(yùn)。但是由于地下室設(shè)計(jì)荷載較小，只能進(jìn)入一些小型運(yùn)輸車。必須增加出渣通道，加快出渣速度，從而為后續(xù)施工提供工作面。

3.3 第二階段支撐爆破采取的相應(yīng)措施

3.3.1 提高樓板的自身承載力

除第3道支撐位于底板上方而不需要考慮荷載問(wèn)題外，第1、2道支撐的拆除必須考慮混凝土碎渣落地后對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。

在結(jié)構(gòu)的腳手架支撐體系搭設(shè)階段，即額外增加鋼管腳手架。具體加密方式為：對(duì)支撐影響范圍內(nèi)的地下2層和地下1層梁板腳手架進(jìn)行加密，樓板區(qū)域立桿縱橫向間距均不大于0.75 m，次梁底垂直于梁的方向設(shè)置3 根立桿，主梁底垂直于梁的方向設(shè)置4 根立桿。通過(guò)上述措施可以提高樓板結(jié)構(gòu)約1 倍的承載能力。

3.3.2 分次分區(qū)爆破拆除減少混凝土渣一次落地量

考慮到支撐梁的截面過(guò)大，對(duì)結(jié)構(gòu)樓板的荷載遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)荷載，一次性全部爆破，將對(duì)結(jié)構(gòu)造成難以估量的影響，甚至?xí)斐山Y(jié)構(gòu)坍塌。為解決此問(wèn)題，采取減少混凝土支撐梁一次落地量的方式減少爆破對(duì)正式結(jié)構(gòu)的影響。將爆破分成樓板—次梁—大截面梁進(jìn)行爆破。

3.3.3 支撐加固及防護(hù)

為減弱自由落體和爆破沖量對(duì)結(jié)構(gòu)的沖擊力，同時(shí)將混凝土碎渣分散，在支撐梁下方的結(jié)構(gòu)樓板上滿鋪1 層竹笆+模板，模板鋪在上方。竹笆有一定的柔韌性，能夠?qū)_擊力有一定的緩沖作用；但其易碎，混凝土渣直接落在其上超過(guò)一定的數(shù)量將會(huì)將其破壞而使其無(wú)法起到緩沖作用。因此，在竹笆上方再滿鋪1 層模板，用以保護(hù)竹笆，同時(shí)將沖擊力分散。遇到大截面梁（KL1、KL2、KL5），防護(hù)改為2 層竹笆加1 層模板，寬度應(yīng)為梁寬加1 000 mm。

3.3.4 設(shè)置輸送帶

為加快混凝土渣的清運(yùn)效率，除了現(xiàn)有的2 條汽車坡道以外，經(jīng)綜合考慮和考察砂石場(chǎng)輸送方式，決定增加1 條自地下3層直接通至地面的輸送帶。

4 施工流程

根據(jù)上面文章所述的內(nèi)容，在綜合考慮各方因素之后，確定了漢秀劇場(chǎng)支撐室內(nèi)分次爆破拆除施工流程，如圖2所示。

圖2 漢秀劇場(chǎng)支撐分次拆除施工流程

5 結(jié)語(yǔ)

漢秀劇場(chǎng)支撐拆除對(duì)地下室結(jié)構(gòu)施工的影響非常大，同時(shí)制約著后續(xù)工作內(nèi)容的施工工期。項(xiàng)目部通過(guò)采取分次拆除、室內(nèi)爆破的方式圓滿完成了支撐的拆除工作，節(jié)約了工期，取得了良好效果，獲得了建設(shè)單位及各方的一致認(rèn)可。