地鐵施工過(guò)火結(jié)構(gòu)拆除技術(shù)研究

袁慶嶸

中鐵隧道股份有限公司 河南鄭州 450001

1 工程概況

1.1 工程概況

該站在進(jìn)行負(fù)二層結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中發(fā)生火災(zāi)，XK13+840.873-XK13+941.571段過(guò)火時(shí)長(zhǎng)共3小時(shí)。

2016年11月14日，在車(chē)站第四段中板鋼筋綁扎時(shí)，第3、4段接頭部位底板處起火，并由已澆筑完成的第三段中板底部向第一段蔓延，現(xiàn)場(chǎng)可燃物為清水木膠板、支撐方木、保溫棉被。從發(fā)現(xiàn)冒煙起火到完全消除火情時(shí)間為3小時(shí)左右，每段的結(jié)構(gòu)可燃物燃燒時(shí)間約1.5小時(shí)。保溫棉被完全燒毀，方木、模板燒損率達(dá)80%以上，滿堂腳手架受火、水沖變形較為嚴(yán)重，墻、板、柱混凝土均大面積剝落，部分漏筋。

起火時(shí)，已施工完成6段底板、3段側(cè)墻及3段中板，第四段側(cè)墻及中板鋼筋綁扎完畢。施工分段詳見(jiàn)圖1。

圖1 車(chē)站結(jié)構(gòu)施工分段圖

1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概況

車(chē)站結(jié)構(gòu)側(cè)墻、端墻、壁柱采用C35P8高性能防腐防水混凝土；中板、中板梁、中隔墻采用C35混凝土；結(jié)構(gòu)柱采用C50混凝土。車(chē)站結(jié)構(gòu)全部構(gòu)件的縱向受力鋼筋（箍筋及拉筋除外）均采用HRB400E鋼筋。

1.3 過(guò)火后結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)

經(jīng)寒地建筑科學(xué)研究院檢測(cè)鑒定，基坑過(guò)火后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)混凝土碳化深度、混凝土表面裂縫、火災(zāi)后混凝土梁、板撓度、取芯檢測(cè)火災(zāi)后混凝土性能受影響層厚度、火災(zāi)后混凝土強(qiáng)度、取樣檢測(cè)火災(zāi)后鋼筋力學(xué)性能、混凝土的電通量和氯離子擴(kuò)散系數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)火災(zāi)區(qū)域側(cè)壁鋼支撐的焊縫情況，將各部分結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的性能評(píng)價(jià)為：（1）基坑內(nèi)支撐體系：現(xiàn)場(chǎng)對(duì)鋼支撐的過(guò)火情況進(jìn)行了評(píng)定，確定為局部有煙熏情況，沒(méi)有受火灼燒，安全性沒(méi)有改變。（2）對(duì)車(chē)站底板結(jié)構(gòu)請(qǐng)檢測(cè)單位進(jìn)行了抽樣檢測(cè)，結(jié)構(gòu)底板澆筑齡期較長(zhǎng)，并且火情主要在上部中板位置，火災(zāi)對(duì)底板影響不大。（3）中板和負(fù)二層側(cè)墻燒傷等級(jí)為Ⅲ級(jí)或Ⅱb級(jí)，存在一定的損壞，并均未達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度，具體情況如下：第一施工段主體負(fù)二層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度僅達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的65-70%，火損深度達(dá)30-52mm；第二、三施工段主體負(fù)二層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%以上，火損深度達(dá)30-52mm。三段結(jié)構(gòu)砼表面大面積剝落，沿主筋方向出現(xiàn)大量0.2-0.8mm寬的裂紋。

1.4 基坑變形情況總結(jié)

根據(jù)目前的監(jiān)測(cè)情況顯示，第一段-第三段范圍內(nèi)的基坑自身和周邊建筑物的情況處于穩(wěn)定可控狀態(tài)。

1.5 方案確定

根據(jù)檢測(cè)鑒定結(jié)果，并結(jié)合資深專(zhuān)家專(zhuān)家會(huì)結(jié)論，確定保留結(jié)構(gòu)底板，對(duì)過(guò)火的負(fù)二層側(cè)墻、中板及中柱拆除重建。

2 施工工藝

2.1 拆除工藝流程

拆除工藝流程詳見(jiàn)圖2。

圖2 過(guò)火結(jié)構(gòu)拆除工藝流程圖

2.2 負(fù)二層灌砂回填

回填砂在結(jié)構(gòu)拆除過(guò)程中對(duì)基坑起支撐作用，并確保人員拆除安全。在中板結(jié)構(gòu)拆除前對(duì)負(fù)二層中板以下結(jié)構(gòu)空間進(jìn)行回填，采用小挖機(jī)分層碾壓。繩鋸法切割前對(duì)于結(jié)構(gòu)邊緣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等存在墜落風(fēng)險(xiǎn)的地段，采用36槽鋼、方木等進(jìn)行臨時(shí)支撐。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)段中板及梁結(jié)構(gòu)的拆除

（1）第二道鋼支撐恢復(fù)。因第二道鋼支撐與結(jié)構(gòu)中板位置沖突，標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)的拆除需將鋼支撐調(diào)高1m后，在地連墻上使用膨脹螺栓固定鋼板后架設(shè)第二道鋼支撐。

（2）中板及梁結(jié)構(gòu)分塊拆除。

①選用拆除及吊裝設(shè)備介紹。繩鋸切割機(jī)主要由機(jī)架、切割金剛鏈、液壓工作站組成。具有快捷、低噪、無(wú)振動(dòng)、切割口平直易修等優(yōu)點(diǎn)。單刀切割截面積可達(dá)4-8m2。在鋼筋混凝土切割工程中，1小時(shí)便能完成1.2m2的工作量。根據(jù)切割路線，每隔3-4m用水鉆鉆一Φ76的透孔，以便于鏈條穿過(guò)。取適當(dāng)位置安裝膨脹螺栓，用來(lái)固定切割機(jī)與導(dǎo)輪。

金剛石繩鋸使用BORY_25W繩鋸機(jī)，切割機(jī)具的操作，遵照操作指南進(jìn)行。

②拆除施工工序。中板拆除順序、切除的位置、切割線，嚴(yán)格按照附圖編號(hào)施工。拆除時(shí)按照先上后下、先次后主、由遠(yuǎn)及近的原則進(jìn)行。

③繩鋸法施工工藝。繩鋸法拆除施工工藝流程：

施工準(zhǔn)備→劃線定位→確定切割斷面位置→吊車(chē)就位，中板開(kāi)孔，鋼絲繩固定結(jié)構(gòu)→安裝固定導(dǎo)向→固定繩鋸機(jī)→安裝金剛繩鏈鋸→連接相關(guān)操作系統(tǒng)→混凝土結(jié)構(gòu)切割→砼塊吊裝運(yùn)出工地→清理場(chǎng)地、支架拆除。①進(jìn)場(chǎng)施工前之準(zhǔn)備，首先進(jìn)行施工機(jī)具的調(diào)試與人員的入場(chǎng)安全教育，水電接入等。②切割區(qū)段劃分，依據(jù)施工圖紙現(xiàn)場(chǎng)放樣?；炷林锌v梁以4m-5m長(zhǎng)為一個(gè)切割單元，板以1.6m×5m為一個(gè)切割單元。依據(jù)上述原則，依序標(biāo)注切割路線。③吊車(chē)就位，鋼絲繩固定結(jié)構(gòu)，在混凝土結(jié)構(gòu)割除前，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)構(gòu)件形狀和尺寸選擇吊裝點(diǎn)位，采用50mm的水鉆對(duì)吊裝點(diǎn)位進(jìn)行取芯打孔后安裝鋼絲繩，并在切割單元底部用方木墊實(shí)作為支撐。④施工機(jī)械的安裝及就位，在指定位置安裝切割機(jī)，然后安裝導(dǎo)軌及金剛石切割繩。切割機(jī)冷卻水管從現(xiàn)場(chǎng)引入，且有相應(yīng)的引流收集裝置。⑤結(jié)構(gòu)切割，金剛石繩鋸的操作由專(zhuān)人進(jìn)行，繩鋸在切割時(shí)應(yīng)有5%的角度，使切面切完后成倒“八”字型，使支撐梁卡在兩端不易掉落，也方便砼塊起吊，切下的砼塊用吊車(chē)吊至平板車(chē)上運(yùn)離現(xiàn)場(chǎng)。吊機(jī)。現(xiàn)場(chǎng)履帶吊為三一重工SCC750C，回轉(zhuǎn)半徑16m、臂長(zhǎng)18m時(shí)的額定起重量為11.1t，吊車(chē)動(dòng)載系數(shù)K=1.1，9t×1.1=9.9＜11.1t，故砼塊單重不超過(guò)9t滿足吊裝要求。

2.4 盾構(gòu)井段中板及梁結(jié)構(gòu)的拆除

車(chē)站第一段（27軸-29軸）為盾構(gòu)始發(fā)井，基坑內(nèi)第三道支撐主要為斜撐且與中板縱梁位置沖突，為保證結(jié)構(gòu)拆除過(guò)程中基坑的安全性。通過(guò)將支撐位置上調(diào)1m，梁板的拆除工藝同標(biāo)準(zhǔn)段中板。

2.5 結(jié)構(gòu)墻和柱拆除

（1）結(jié)構(gòu)側(cè)墻拆除。側(cè)墻上部分采用水鉆法切割，上下分層、東西分塊?？紤]吊車(chē)能力和回填砂的穩(wěn)定，每層高度控制在1.5m以內(nèi)，每塊長(zhǎng)度控制在3m以內(nèi)，每塊重不大于9t，吊車(chē)吊出后外運(yùn)丟棄；下部分1.5m范圍采用人工風(fēng)鎬鑿除，止水鋼板、止水帶及防水板接頭處人工手持電錘鑿除，確保防水裝置可用。

①待中板結(jié)構(gòu)拆除完成后，進(jìn)行回填砂料的開(kāi)挖，考慮拆除高度和水鉆的作業(yè)空間每層開(kāi)挖深度為2m，每開(kāi)挖一層即拆除一層；

②側(cè)墻拆除單元高度為1.5m，長(zhǎng)度為3m；

③由西向東進(jìn)行下部水平縫切割；

④由上向下按照劃分的區(qū)段進(jìn)行豎直施工縫的割除；

⑤為防止在拆除過(guò)程中混凝土墻體傾斜倒塌，鑿除前在每塊要拆除的混凝土上焊接3個(gè)鋼絲繩掛件，用膨脹螺栓固定在地連墻上，并在中間設(shè)置兩道175H型鋼做為臨時(shí)支撐。

（2）結(jié)構(gòu)柱拆除。結(jié)構(gòu)柱的截面尺寸為1.3m×0.7m，自上而下分兩段切割（2m+2.2m），每段重約5t。拆除工藝同結(jié)構(gòu)側(cè)墻，分層切割，在距離柱子底部1.5m時(shí)采用人工破除。

（3）東端墻破除。由于東端墻結(jié)構(gòu)內(nèi)預(yù)埋了盾構(gòu)鋼環(huán)，在破除過(guò)程中需對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。首先將鋼環(huán)四周50cm范圍外的混凝土采用水鉆法進(jìn)行割除，然后用人工風(fēng)鎬配合進(jìn)行混凝土清除。

3 安全質(zhì)量措施

側(cè)墻在鋼筋接頭范圍內(nèi)和施工縫處均采用人工風(fēng)鎬破除，要逐步破除接縫止水裝置，以免損傷止水鋼板和接頭處鋼筋及直螺紋接頭。破除完成后接頭范圍內(nèi)的鋼筋人工進(jìn)行拆除，以保證接頭位置接駁器和套絲的完整性。在防水卷材和鋼板止水帶周邊的混凝土破除后，防水卷材和鋼板止水帶周邊5cm范圍的混凝土采用錘頭配合簪子敲碎，從防水裝置上撥離下來(lái)。拆除建（構(gòu)）筑物，應(yīng)自上而下對(duì)稱順序進(jìn)行，先拆除非承重結(jié)構(gòu)后再拆除承重的部分。不得數(shù)層同時(shí)拆除。

側(cè)墻水鉆切割

中板繩鋸切割

4 結(jié)語(yǔ)

該車(chē)站采用繩鋸+水鉆+局部人工風(fēng)鎬破除等方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)拆除，產(chǎn)生擾動(dòng)很小，施工過(guò)程中基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全，可廣泛用于相關(guān)結(jié)構(gòu)拆除。