深基坑鋼筋混凝土內(nèi)支撐拆除施工技術(shù)

耿鵬

【摘要】鋼筋混凝土內(nèi)支撐較為廣泛的應(yīng)用于深大基坑支護(hù)工程，主體結(jié)構(gòu)施工時(shí)需要由下至上分層進(jìn)行拆除，采用作業(yè)平臺繩鋸進(jìn)行拆除后整體吊裝運(yùn)輸，拆除吊裝完成后及時(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工并換撐，安全、快捷，環(huán)保，既減少對基坑側(cè)壁圍巖的擾動，又將混凝土內(nèi)支撐軸力緩慢釋放。保證基坑安全穩(wěn)定的同時(shí)提高施工效率。

【關(guān)鍵詞】深大基坑;鋼筋混凝土內(nèi)支撐;作業(yè)平臺;繩鋸切割;整體吊裝運(yùn)輸

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

22.098

1、工程概況

1.1基本情況

包頭市立體綜合交通樞紐工程位于東河區(qū)二里半機(jī)場與擬建高鐵包西線機(jī)場高鐵站之間。包頭地鐵一號、二號線機(jī)場站換乘中心與樞紐項(xiàng)目交通中心整體共建，機(jī)場站地鐵地下兩層，地下二層為站臺層，雙島四線站臺，地下一次為站廳層和設(shè)備層，被交通中心換乘通道一分為二，地鐵基坑總長275.4m，寬54.4m，基坑深16.81m，預(yù)留配套地鐵為兩層框剪結(jié)構(gòu)，總建筑面積2.8m2。地鐵基坑兩端陽角部分共設(shè)計(jì)三道混凝土支內(nèi)撐，主撐800*800mm，連梁700*700mm，砼圍檁1100*900mm。

1.2周邊環(huán)境條件

地鐵西側(cè)緊鄰正在生產(chǎn)經(jīng)營的包頭中藥廠，廠房距離基坑北側(cè)5.5米，西側(cè)12米，南側(cè)為下穿立交（尚未施工）。西側(cè)、南側(cè)可供吊車擺放進(jìn)行混凝土塊體吊裝。地鐵基坑深16.81m，共三道混凝土內(nèi)支撐，從上往下分別為第一道、第二道、第三道。結(jié)構(gòu)施工對混凝土支撐由下至上進(jìn)行逐步拆除，底板施工完成拆除第三道;地下二層施工時(shí)拆除第二道;地下一層施工時(shí)拆除第一道。

2、混凝土內(nèi)支撐拆除施工

主體結(jié)構(gòu)施工前需將混凝土內(nèi)支撐由下至上根據(jù)主體結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度分層進(jìn)行拆除，拆除采用繩鋸切割成重量3T塊體后及時(shí)用汽車吊吊出基坑，再利用自卸運(yùn)輸車輛運(yùn)輸至空地集中分類堆放，因周邊環(huán)境限制，結(jié)合汽車吊工作半徑與塊體重量選用100t汽車吊進(jìn)行吊裝作業(yè)。切割前先進(jìn)行作業(yè)平臺搭設(shè)，作業(yè)平臺采用滿堂腳手架進(jìn)行搭設(shè)，混凝土支撐拆除遵循“先連梁后主撐，先外側(cè)主撐后內(nèi)側(cè)主撐再砼圍檁”的順序上下同時(shí)對稱進(jìn)行拆除，上下對稱部位拆除后及時(shí)吊離作業(yè)平臺再進(jìn)行下一步切割。

3、作業(yè)平臺搭設(shè)與計(jì)算

（見表1-1-2）

3.1次楞驗(yàn)算

恒荷載為：g1=1.2[gkc+g1ke]=1.2×（0.021+0.35×200/1000）=0.109kN/m

活荷載為：q1=1.4（Q1+Q2）e=1.4×（16+2）

×200/1000=5.04kN/m

3.1.1強(qiáng)度驗(yàn)算

Mmax=0.185kN·m

σ=Mmax/W=0.185×106/（1×40.833×1

03）=4.54N/mm2≤[f]=15N/mm2

3.1.2抗剪驗(yàn)算

Vmax=1.854kN

τmax=VmaxS0/（Ib）=1.854×103×30.6

25×103/（142.917×104×5×10）=0.794N/mm2≤[τ]=125N/mm2

3.1.3撓度驗(yàn)算

撓度驗(yàn)算荷載統(tǒng)計(jì)：

qk=gkc+g1ke+（Q1+Q2）e=0.021+0.3×200/1000+（16+2）×200/1000=3.681kN/m

νmax=0.23mm≤[ν]=max（1000Χ0.6/150，10）=10mm

3.1.4支座反力計(jì)算

承載能力極限狀態(tài)下支座反力為：R=3.398kN

正常使用極限狀態(tài)下支座反力為：Rk=2.429kN

3.2主楞驗(yàn)算

3.2.1抗彎驗(yàn)算

Mmax=0.546kN·m

σ=Mmax/W=0.546×106/（8.986×103）

=60.772N/mm2≤[f]=205N/mm2

3.2.2撓度驗(yàn)算

νmax=0.227mm≤[ν]=max（1000Χ0.6/150，10）=10mm

3.2.3支座反力計(jì)算

立桿穩(wěn)定驗(yàn)算要用到承載能力極限狀態(tài)下的支座反力，故：Rmax=11.145kN

3.3立桿驗(yàn)算

3.3.1長細(xì)比驗(yàn)算

驗(yàn)算立桿長細(xì)比時(shí)取k=1，μ1、μ2按JGJ130-2011附錄C取用

l01=kμ1（h+2a）=1×1.532×（1.2+2×300/1000）=2.757m

l02=kμ2h=1×2.225×1.2=2.67m

取兩值中的大值

l0=max（l01，l02）=max（2.757，2.67）=2.757m

λ=l0/i=2.757×1000/（1.59×10）=173.396≤[λ]=210

3.3.2立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算（頂部立桿段）

λ1=l01/i=2.757×1000/（1.59×10）=173.396

根據(jù)λ1查JGJ130-2011附錄A.0.6得到φ=0.236

N1=Rmax=11.145kN

f=N1/（φA）=11.145Χ1000/（0.236Χ4.24Χ100）=111.277N/mm2≤[σ]=205N/mm2

3.3.3立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算（非頂部立桿段）

λ2=l02/i=2.67×1000/（1.59×10）=167.925

根據(jù)λ1查JGJ130-2011附錄A.0.6得到φ=0.251

N3=Rmax+1.2×H×gk=11.145+1.2×5.2×3.33/100=11.352kN

f=N3/（φA）=11.352Χ1000/（0.251Χ4.24Χ100）=106.607N/mm2≤[σ]=205N/mm2

3.4可調(diào)托座驗(yàn)算

按上節(jié)計(jì)算可知，可調(diào)托座受力N=max（N1，N2）=max（11.145，0）=11.145kN

N=11.145kN≤[N]=150kN

作業(yè)平臺考慮最不利因素，材料堆放荷載為16（kN/m2），經(jīng)過計(jì)算，作業(yè)平臺滿足施工要求。

4、繩鋸切割

繩鋸切割前確定混凝主撐、連梁、圍檁的切斷長度，放樣切割線后進(jìn)行切割。切割分塊需注意切割后的鋼筋混凝土塊不能超過腳手架的支撐強(qiáng)度（作業(yè)平臺按3.2t集中線荷載計(jì)算），以確保砼塊體在吊離前的安全性，切割后的砼塊體與理論計(jì)算值大致相符，不致吊運(yùn)時(shí)超載，造成安全隱患。

繩鋸切割采用鉆石金剛鏈繩鋸切割（JL-300型與頓牌HW型），采用外接泵送自來水冷卻系統(tǒng)。砼圍檁切割前，先在外側(cè)用水鉆引孔（φ100），作為金剛鏈穿過切口。

5、吊裝

因現(xiàn)場條件限制，地鐵西側(cè)拆除時(shí)僅西側(cè)與南側(cè)可停放吊車及運(yùn)輸車。結(jié)合汽車吊工作半徑與塊體重量選用100t汽車吊進(jìn)行垂直運(yùn)輸，以中間為軸線對稱拆除鏡像位置混凝土支撐，及時(shí)吊離作業(yè)平臺后運(yùn)輸至空閑場地集中堆放。混凝土圍檁切割后吊筋暫時(shí)保留，待起吊時(shí)再用氣焊割斷吊筋。由于拆除順序自下而上，受上方第一、第二道支撐影響，無法直接吊出的，利用作業(yè)平臺，先用吊機(jī)逐步平移，然后再垂直吊出。

6、換撐設(shè)計(jì)（傳力塊）

混凝土支撐拆除吊裝完畢后及時(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工，地下室外墻和圍護(hù)樁之間的換撐采用與板同時(shí)澆筑凝土傳力塊，上下布置兩道，間距2000mm，傳力塊厚度同板厚度，第一道傳力塊頂標(biāo)高同地下二層板頂標(biāo)高-8.2m，厚800mm;第二道傳力塊頂標(biāo)高同地下一層頂板頂標(biāo)高-2.2m，傳力塊厚500mm。

7、施工中難點(diǎn)問題解決措施

7.1 混凝土圍檁與圍護(hù)樁無法自然分離

混凝土圍檁與圍護(hù)樁之間采用懸吊鋼筋（C28、C25各兩根@1500mm）外與圍護(hù)樁連接，但混凝土圍檁澆筑時(shí)由于維護(hù)樁樁間土不同程度脫落，使得混凝土圍檁混凝土與樁間形成不規(guī)則咬合，甚至形成卯榫結(jié)構(gòu)與圍護(hù)樁無法自動分離。針對上述問題，必須進(jìn)行分離，采用水鉆在混凝土圍檁外邊緣鉆A50孔，采用液壓劈裂機(jī)進(jìn)行分離，由于該部分混凝土為素混凝土，劈裂效果較好。

7.2 夾鋸問題

因支撐承受基坑變形壓力，存在預(yù)應(yīng)力，在切割時(shí)應(yīng)力釋放造成夾繩。為此，采用水鉆切口，剩余兩側(cè)采用風(fēng)鎬鑿除，釋放應(yīng)力后，支撐其它部位正常采用繩鋸切割。

8、監(jiān)測

8.1 其它層未拆除支撐軸力監(jiān)測

當(dāng)最下面支撐（第三道支撐）拆除時(shí)必須實(shí)時(shí)進(jìn)行其它層未拆除支撐軸力監(jiān)測，如若軸力趨于或超出設(shè)計(jì)軸力極限值時(shí)應(yīng)立刻停止切割作業(yè)，待軸力趨于穩(wěn)定后方可繼續(xù)施工（因支撐承受基坑變形壓力，存在預(yù)應(yīng)力）。

8.2 基坑樁頂水平位移監(jiān)測、圍護(hù)樁測斜

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，第三道支撐拆除前后圍護(hù)樁最大變形12mm，第二道支撐拆除前后圍護(hù)樁最大變形8mm，網(wǎng)噴混凝土結(jié)構(gòu)無明顯變化，基坑安全。

結(jié)語：

繩鋸切割技術(shù)拆除鋼筋混凝土內(nèi)支撐，實(shí)施進(jìn)度較快，作業(yè)平臺經(jīng)過不利因素計(jì)算，保證了安全，實(shí)現(xiàn)安全文明施工，切割下個(gè)塊體可進(jìn)行利用，實(shí)現(xiàn)綠色施工，通過該技術(shù)在本工程成功應(yīng)用，節(jié)約工期30天，節(jié)約施工成本50萬元，是一種值得推廣的方法。同時(shí)在施工過程中存在不足，如：混凝土圍檁混凝土與樁間形成不規(guī)則咬合，甚至形成卯榫結(jié)構(gòu)與圍護(hù)樁無法自動分離;切割位置要先進(jìn)行水鉆引孔，作為金剛鏈穿過切口等，經(jīng)過本次施工總結(jié)以下經(jīng)驗(yàn)值得借鑒：①混凝土圍檁澆筑時(shí)，可在圍檁與圍護(hù)樁之間用油氈紙或塑料膜等進(jìn)行隔離，以免后續(xù)無法自然分離②施工混凝土圍檁時(shí)提前進(jìn)行穿過切口的預(yù)留（預(yù)埋A50PVC套管）等。

參考文獻(xiàn)：

[1]寧傳紅，于海申，王巖峰，等.深基坑混凝土內(nèi)支撐拆除關(guān)鍵技術(shù)[J].建筑施工，2016（04）

[2]金建成.深基坑鋼筋混凝土內(nèi)支撐系統(tǒng)快速拆除技術(shù)[J].山西建筑，2009（04）

[3]張自安，劉力，陳寶銀.切割拆除深基坑工程鋼筋混凝土內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)施工技術(shù)[J].價(jià)值工程，2018（09）

[4]張志明，王祥慧，蒙云開.一種低成本高性能鋼筋混凝土金剛石繩鋸的研制[J].金剛石與磨料磨具工程，2017（05）

[5]何遠(yuǎn)金，李樂，陳策，等.深基坑內(nèi)支撐拆除技術(shù)方法選擇分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2016（24）

[6]陳保平，范海飛.深基坑鋼筋混凝土內(nèi)支撐切割拆除施工技術(shù)[J].建筑施工，2015（12）