后拆支撐法在水平支撐結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用

李 闖 李宏偉

隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)建筑業(yè)等行業(yè)體系越來越完善，大型建筑工程的數(shù)量也越來越多[1]，規(guī)模也有所增大，導(dǎo)致施工過程中各項工程的工作難度不斷提升，給工作人員和施工設(shè)備提出了不少難題[2]。其中，基坑挖掘與建設(shè)是絕大部分建筑工程必不可少的一個環(huán)節(jié)，由于地形條件的多樣性，基坑挖掘會受到多種不確定性因素影響，導(dǎo)致內(nèi)壁坍塌等問題[3]。因此，需要對內(nèi)壁巖層進行有效支護，保障施工工作的安全穩(wěn)定。本文實地考察并研究了后拆支撐法在水平支撐結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用效果，彌補了之前業(yè)界關(guān)于水平支撐結(jié)構(gòu)的研究短板。

1 工程概況

工程施工礦井位于華東某郊區(qū)山地，礦坑深度約為25 m，基坑總面積為8244 m2，工程建設(shè)主要以礦坑建設(shè)為主，涉及礦建、土建等多種綜合工程建設(shè)項目，工程量大、施工周期長、技術(shù)難度高、施工所需材料多，工程總體施工內(nèi)容較為復(fù)雜。

2 后拆支撐法在水平支撐結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 工程難點

由于該工程主要在地下進行，受到復(fù)雜的地理環(huán)境和施工技術(shù)與資源限制，礦井建設(shè)工程施工會受到多種阻力，工程難點主要集中表現(xiàn)為：

1）在山坡區(qū)域土壤開挖容易導(dǎo)致坍塌、滑坡等災(zāi)害事故，而地勢低洼地區(qū)含水量較多，容易造成施工現(xiàn)場土壤結(jié)構(gòu)松散、地下水泄露等問題。

2）地下土壤與巖層結(jié)構(gòu)的不同也影響施工的工作進度。巖層的密度與硬度對內(nèi)壁支護工作提出不同要求，需要精準(zhǔn)對各區(qū)域地質(zhì)條件進行勘測，選用合適的支護工具，避免因支撐力度不足或過大導(dǎo)致內(nèi)壁缺損。

3）工程施工往往有工期限制，需要在預(yù)計周期內(nèi)完成一定的工作量。根據(jù)合同工期限制，工程需要在規(guī)定時間內(nèi)完成對礦井基坑的開挖與建設(shè)，而基坑深度較大，通常超過20 m，主要在軟土層中開發(fā)，因此需要進行內(nèi)壁支撐的工作量繁重，需要優(yōu)化施工裝置以提高施工效率。

2.2 技術(shù)特點

由于水平結(jié)構(gòu)下的后拆支撐工作是在固定了主體架構(gòu)基礎(chǔ)上設(shè)計屈曲約束支撐結(jié)構(gòu)，會受到操作環(huán)境和空間范圍的限制，以鋼板為主要支撐材料的支撐架在運輸和安裝等環(huán)節(jié)都存在一定操作難度。因此，需要借助運輸臺、滑軌、萬向輪、平板車、塔吊等機械設(shè)備組合工作，完成支撐裝置的安裝與調(diào)整，在避免破壞施工場地的同時，也要提升施工的安全性和工作效率，技術(shù)特點可歸納為：

1）為了方便礦坑內(nèi)壁支護，根據(jù)地形條件將支撐桿結(jié)構(gòu)進行改造，底部主支撐桿與支撐底座連接固定，上部連接支撐桿拆分為兩節(jié)，與主支撐桿之間安裝連接材料，以實現(xiàn)支撐桿靈活變動，方便對不同角度礦井內(nèi)壁進行支護。

2）后拆支撐桿滿足靈活性的同時仍需增強穩(wěn)定性[4]。需要在關(guān)鍵固定部位進行焊接，根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度的不同選取對應(yīng)的焊接方式，如橫焊或立焊，保證支撐桿形狀基本不變，盡可能減少對支護功能的影響。

3）支撐裝置的安裝順序是在主體支撐結(jié)構(gòu)裝置完成后，但在此基礎(chǔ)上安插約束支撐裝置，當(dāng)出現(xiàn)安裝誤差時可以直接進行局部調(diào)整，減少對主體支撐裝置的變動，有利于節(jié)約工作時間。

4）水平結(jié)構(gòu)下的后拆支撐工作在固定了主體架構(gòu)基礎(chǔ)上設(shè)計屈曲約束支撐結(jié)構(gòu)，受到操作環(huán)境和空間范圍的限制，以鋼板為主要支撐材料的支撐架在運輸和安裝等環(huán)節(jié)都存在一定操作難度。因此，需要借助運輸臺、滑軌、萬向輪、平板車、塔吊等機械設(shè)備組合工作，完成支撐裝置的安裝與調(diào)整，在避免破壞施工場地的同時，提高了施工的安全性和工作效率。

5）在各部支撐桿之間混合裝置了固定結(jié)構(gòu)，支撐桿內(nèi)部也安裝了固定芯材，其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)如圖1 所示。在進行大規(guī)?；娱_挖和填埋等工作時會減少支撐設(shè)備的振幅，充分發(fā)揮減震作用，維護基坑內(nèi)壁巖層結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定。

圖1 屈曲約束支撐架組織結(jié)構(gòu)圖（來源：作者自繪）

3 后拆支撐法在水平支撐結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用流程

在水平結(jié)構(gòu)的施工場地中進行后拆支撐工作前，需要根據(jù)施工場地深度與支撐高度設(shè)計支撐方案，優(yōu)化支撐設(shè)備的主體結(jié)構(gòu)[5]。根據(jù)不同部分裝置功能選用適當(dāng)?shù)倪B接方式進行固定，主要包括焊接、軸承與螺栓連接3 種連接方式，并試驗不同方法的支撐與形變性能。最終確定在固定連接點選用焊接方法，焊接工藝操作方法如圖2 所示。靈活連接點選用軸承連接法。本文施工的軸承連接裝置主要結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖2 焊接工藝操作方法示意圖（來源：作者自繪）

圖3 軸承連接裝置結(jié)構(gòu)示意圖（來源：作者自繪）

屈曲約束支撐的主要結(jié)構(gòu)為“人”字和“V”字形，根據(jù)支撐部分選擇適當(dāng)?shù)牟贾眯螤睢＿M行屈曲后拆支撐布置的安裝工藝需要借助型鋼混凝土技術(shù)，首先將支撐架連接點進行焊接，將主要支撐點與型鋼混凝土支柱連接固定，使支撐桿底座固定在鋼架混凝土支柱頂部，結(jié)構(gòu)示意如圖4 所示。確定好連接方位后固定支撐架與型鋼混凝土梁柱，整體結(jié)構(gòu)如圖5 所示。這種支撐方法主要是面向較高區(qū)域的內(nèi)壁支護，具有良好的穩(wěn)定性。

圖4 “人”字形支撐架與型鋼混凝土支柱連接圖（來源：作者自繪）

圖5 “人”字形支撐架與混凝土梁柱總體結(jié)構(gòu)圖（來源：作者自繪）

支撐架安裝固定后需要利用檢測儀對關(guān)鍵部分進行檢驗調(diào)整，測量主體支撐結(jié)構(gòu)的承受能力、材料耐熱度等參數(shù)信息，校正調(diào)整支撐裝置的結(jié)構(gòu)與工作方向。后拆支撐工藝主要施工流程如圖6 所示。在工期和人力資源允許的情況下，對支撐結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點進行持續(xù)性檢測，及時對連接點斷裂，支撐架坍塌等情況進行監(jiān)測與維修，減少不必要的資源損失。

圖6 后拆支撐工藝主要施工流程圖（來源：作者自繪）

4 水平支撐結(jié)構(gòu)中后拆支撐主要施工方法

在支撐架拆除前需要對支撐內(nèi)壁土層結(jié)構(gòu)進行勘測，對土層黏度、含水量、土壤密度、巖層結(jié)構(gòu)進行綜合評估，一般情況下需要確保土層強度達到預(yù)計理想強度的80%以上，才可進行拆除工作。

具體拆除標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示。根據(jù)表1 可得知，拆除過程中需要在保護支撐架主結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上拆除副支架。為了保障工作效率，可以有針對性的對不同重要程度的支架選取切割、破碎等快速拆除方式，一般情況下不會破壞支架主體結(jié)構(gòu)以及關(guān)鍵組成部分，不會影響后續(xù)支護工作的進行。支撐架拆除工藝主要是切割掉連接軸承或者焊接部分的材料，切割的具體方法如圖7 所示。

表1 支撐架拆除條件要求

圖7 支撐架切割拆除工藝（來源：作者自繪）

利用塔吊或者起重機安裝主體支撐結(jié)構(gòu)，檢驗并確定平衡后固定好底座，加固連接點使得整個支撐裝置保持平衡穩(wěn)定，具體施工方法示意圖如圖8 所示。

圖8 后拆支撐法主要施工方法示意圖（來源：作者自繪）

工作人員還需要根據(jù)工作的實際情況所需，及時調(diào)整礦井內(nèi)壁支撐的強度和位置，直到完成該區(qū)域的施工作業(yè)之后，需要進一步認(rèn)真檢驗支撐結(jié)果，合格后即可拆除支撐裝置。

5 結(jié)語

本文以華東某礦井建設(shè)施工項目為研究對象，研究分析了后拆支撐法在水平支撐結(jié)構(gòu)施工中的實際應(yīng)用，并且得出選用水平結(jié)構(gòu)的后拆支撐法進行內(nèi)壁支護工作會更加安全高效的結(jié)論。

根據(jù)后拆支撐法的基本結(jié)構(gòu)與施工常用的型鋼混凝土技術(shù)相結(jié)合，安裝、檢驗、調(diào)整、固定完成安全穩(wěn)定的支撐工作，遵循拆除原則，既有利于保障施工安全穩(wěn)定，又能減少對工作進度的影響。但該方法適用于大型施工項目，所需設(shè)備較多，工作人員的工作量也有所增加。期待后續(xù)研究能夠減少工序，降低操作難度和工作成本，提高方法適用性。