日照港某翻車機房圍護結(jié)構(gòu)拆除方法比選

劉愛國，張燕鵬

（1.中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司，天津 300220；2.天津深基工程有限公司，天津 300222）

引言

由于建設(shè)用地緊張，基坑周邊場地越來越小且基坑深度越來越大，基坑支護只能采用內(nèi)支撐體系。作為臨時支撐結(jié)構(gòu)，因基坑四周建筑物密集或鄰近其他構(gòu)筑物，對內(nèi)支撐的拆除方法提出了更高挑戰(zhàn)，對深基坑內(nèi)支撐拆除的研究和創(chuàng)新是建筑施工發(fā)展的必然要求。結(jié)合工程實例，分析了翻車機房地下廊道深基坑內(nèi)支撐拆除的相關(guān)技術(shù)。

通過對深基坑內(nèi)支撐拆除施工工藝的研究，可以進一步提升對深基坑內(nèi)支撐形式的認識，同時對后續(xù)的類似施工提供借鑒，以便更好的指導(dǎo)施工生產(chǎn)，提高施工效率與質(zhì)量。

1 工程概述

翻車機房地下主體及廊道主體結(jié)構(gòu)的施工條件為干施工，根據(jù)地質(zhì)條件及開挖深度，需建翻車機房圍護結(jié)構(gòu)，由圓形地連墻、廊道地連墻及支撐等組成。根據(jù)工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，圓形地連墻中心設(shè)計內(nèi)徑為53.9 m，厚度為1 m，基坑底高程約為-10.0 m；廊道地連墻位于翻車機房北側(cè)，到翻車機房中心的長度約為200 m，由兩條中心距分別為15.0 m、16.0 m 的地連墻組成，厚度為1 m。

廊道基坑支撐結(jié)構(gòu)在地連墻墻頂設(shè)置帽梁，內(nèi)側(cè)設(shè)置2 道腰梁，第三道腰梁高度為1.2 m，寬度為1.1 m，第二道腰梁高度、寬度均為1.1 m，第一道為帽粱，高度為1.65 m，寬度分別為2.0（或 1.3 m），第二、三道腰梁的高程隨廊道底面高程升高而升高；腰梁間設(shè)對撐、斜撐及聯(lián)系撐，第三道、第二道、第一道對撐高度分別為1.1 m、1.0 m、0.9 m。

圖1 廊道支撐拆除斷面示意圖Fig.1 Schematic diagram of cross-section for dismantling corridor support

圖2 地連墻拆除斷面示意圖Fig.2 Schematic diagram of the section for dismantling the diaphragm wall

2 方案比選

根據(jù)設(shè)計要求，拆除工程為廊道第一道支撐的北側(cè)第一組支撐和第三道的全部支撐、圓形地連墻與廊道中心相連部分的地連墻（高6.4 m，長11.6 m，厚1.0 m）及部分圈梁。

主要拆除工程量情況：

1）第一道支撐的北側(cè)第一組支撐：對撐混凝土為23.6 m3、斜撐混凝土為17.7 m3、聯(lián)系撐混凝土為2.0 m3；

2）第三道的全部支撐：對撐混凝土為191.8 m3、斜撐混凝土為133.5 m3、聯(lián)系撐混凝土為25 m3；

3）圓形地連墻與廊道中心相連部分地連墻及部分圈梁：地連墻混凝土為79 m3，部分圈梁為 18 m3；合計拆除工程量約為491 m3[2]。

2.1 繩鋸切割拆除施工方法

支撐梁切割采用“中間向四邊拆除”的原則，先切割斜撐、聯(lián)系撐，再切割對撐，先切割中間部分，再切割四周連墻部位。斜撐及聯(lián)系梁分2 段進行切割，每段拆除長度不大于2.5 m，每塊最重不超過 5 t；連墻段須等對撐中間部分拆除完成后再進行切割。對撐分為4 段進行切割，長度為11.8 m 的對撐，靠擋浪墻海側(cè)至另一側(cè)的切割長度分別為3.5 m、3.5 m、3 m、1.8 m，每塊最重不超11 t；長度為 12.8 m 的對撐，靠擋浪墻海側(cè)至另一側(cè)的切割長度分別為4 m、4 m、3 m、1.8 m，每塊最重不超12.5 t；吊裝最大跨度不超過18 m。廊道內(nèi)徑寬度為14 m，確保每塊切割后的混凝土重量不超過80 t 汽車吊起吊的相應(yīng)起吊重量。

1）斜撐與聯(lián)系撐的切割與吊裝

切割斜撐、聯(lián)系撐時，應(yīng)先在斜撐、聯(lián)系撐上方兩側(cè)用風(fēng)鎬鑿出兩根主筋，切割時繩鋸繞開兩根主筋，呈倒“八”字切口切斷支撐，這樣切斷的支撐沒有墜落和滑落的風(fēng)險。每塊切割的支撐下方用馬凳撐住支撐，用鋼絲繩兜底吊住切斷的支撐梁，再用氣割割斷連接的鋼筋，汽車吊起吊支撐梁裝車即可，運至甲方指定位置。

起吊構(gòu)件時，由于第一道支撐和第二道支撐與第三道支撐在同一垂直方向上，起吊時為避免起吊鋼絲繩碰撞第一道支撐和第二道支撐，先使用千斤頂或倒鏈將混凝土拆除構(gòu)件移動到第一道支撐和第二道支撐垂直影響范圍外，同時，配備2 條防風(fēng)纜繩進行控制塊體移動方向，保證了起重吊裝的安全施工[4-6]。

2）對撐的切割與吊裝

在需要拆除的對撐下方搭設(shè)滿堂腳手架。腳手架搭設(shè)時立桿按井字形布置，立桿間距控制在 900 mm范圍以內(nèi)，雙排之間的距離不大于900 mm。緊靠帽梁、腰梁的部位，立桿與帽梁、腰梁之間的距離控制在500 mm 以內(nèi)。立桿的高度應(yīng)低于對撐混凝土梁下表面100 mm，支撐梁下的托架采用10#槽鋼焊制成的馬凳支架，在支撐下方托住切割后的混凝土對撐。并且為了卸載，應(yīng)在立桿下端設(shè)50 mm厚的墊木，必要時還需要墊上楔塊。滿堂架水平桿按照雙向垂直布置。水平桿的間距不大于1.2 m，最上一道水平桿與對撐梁底的距離控制在0.5 m 以內(nèi)。為增加滿堂架的穩(wěn)定性，除水平桿外還須設(shè)置剪刀撐，剪刀撐每3 m 設(shè)置一道，并雙向設(shè)置。同時設(shè)水平斜連桿，以減少腳手架的水平變形，每一開間應(yīng)至少保證2 根交叉水平連桿，上下各一道。

金剛石繩鋸的操作由專人進行，繩鋸在支撐梁切割時應(yīng)有5 %的角度，使支撐梁切完后成倒“八”字型，使支撐梁卡在兩端不易掉落，也方便砼塊起吊。

3）地連墻及圈梁切割與吊裝

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，根據(jù)所切割的地連墻的位置及尺寸，采用水鉆打排孔代替部分切割，同時可解決繩鋸穿繩的問題。水鉆采用10 cm 鉆頭打孔，打孔盡量使鉆孔與地連墻垂直，排孔盡量在一條水平或豎直線上，孔深按設(shè)計地連墻厚度1 m 控制。

水鉆排孔打完后即可進行繩鋸切割，使用繩鋸切割機對地連墻進行縱橫向切割。切割時注意控制切割面的偏差，保證切割面的順直及切割尺寸的準確。分塊尺寸為0.8 m×3.5 m×1 m，在每個切割塊上打兩個1 m 深直徑10 cm 的吊裝孔，拆除后的混凝土塊體重量小于等于7 t，滿足吊車起吊重量要求，再裝至運輸車運至建設(shè)單位指定地點。部分圈梁的拆除同對撐拆除方法。

4）對切割不能到位部分的拆除

采用小型鎬頭機直接破碎拆除，對現(xiàn)場的所有的碎砼塊用小型鏟車清理到指定的位置，用吊機吊到運輸車上外運，現(xiàn)場打掃干凈[7-8]。

2.2 爆破拆除施工方法

利用非電微差和孔內(nèi)、外接力傳爆技術(shù)，結(jié)合專門設(shè)計的預(yù)埋孔和全封閉防護技術(shù)，增大了一次拆除量，免去了鉆孔作業(yè)工作量，有效地控制了爆破有害效應(yīng)。廊道第一道、第三道支撐的拆除，擬采用在各梁上分段爆破方案，炸成2～3 m 的梁段，爆破后的裸露鋼筋用氣焊切割，然后用機械將梁段吊出廊道。鉆孔時，預(yù)先在所有的保護梁和待拆梁的聯(lián)接處打3～4 個貫穿孔形成預(yù)裂面。圓形地連墻是一段弧形墻體，厚1 m，拆除時預(yù)先在拆除周界與預(yù)留墻之間間隔20 mm 鉆一圈貫穿孔，減少爆破時對預(yù)留墻體的震動，為減少震動可分片分次爆破，并從底部開始爆破。本次爆破作業(yè)等級為C 級。

1）爆破設(shè)計參數(shù)

設(shè)計爆破參數(shù)時還應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場的具體條件并通過現(xiàn)場試驗進行修正后，取得最佳參數(shù)，再進行實施，并在實施過程中隨時掌握情況，隨時修正。

①單位炸藥消耗量q，與巖石性質(zhì)、臺階高度，臨空面數(shù)目、炸藥種類，炮眼直徑等多種因素有關(guān)，根據(jù)該工程實際情況，采用小孔徑爆破法實施爆破，q 值取1.2-2.0 kg/m3；

②炮眼直徑d，采用?35 mm 鉆頭成孔或預(yù)埋管；

③炮眼深度L，對撐、斜撐L 按0.78 m 設(shè)計，聯(lián)系撐按0.55 m 設(shè)計；

④炮眼間距a，通常不大于L，a 值取0.28 m；

⑤炮眼排距b，對撐、斜撐b 值取0.27m，聯(lián)系撐b 值取0.26 m；

⑥最小抵抗線w，根據(jù)鉆孔直徑、深度，取w1=0.275 m,w2=0.266 m；

⑦單孔裝藥量Q，按爆破公式Q=qv 計算。式中：Q—爆破單孔裝藥量，kg/m3，q—形成標(biāo)準拋擲漏斗的單位體積巖石的炸藥消耗量，kg/m3；v—混凝土體積；將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式中，得出Q=0.15 kg/m3；

⑧填塞長度l2=2 d，d=0.37 m；

⑨裝藥長度l1=H-l2=1.1-0.74=0.26 m；H 為支撐梁邊長，H=1.1 m；

⑩起爆方法和順序，由于淺孔爆破鉆孔較淺，決定采用導(dǎo)爆管雷管1 段起爆爆破，網(wǎng)路連接形式采用并聯(lián)[3]。

2）主要爆破器材及機具設(shè)備

①爆破作業(yè)器材，用2#巖石乳化炸藥、塑料導(dǎo)爆管雷管；

②機具設(shè)備，鉆機2 臺，激發(fā)器1 個。

3）爆破安全技術(shù)驗算

①振動波驗算，根據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB 6722-2014），為確保安全，參照以往施工經(jīng)驗，取其安全質(zhì)點振動速度為1.0 cm/s。最近距離最大一次齊爆藥量Q=R3(V/K)3/a；式中：v——質(zhì)點振動速度，cm/s；k—系數(shù)，取200；Q—一次齊爆藥 量，kg；R—爆點至建筑的距離，m；α—系數(shù)，取1.6。混凝土按堅硬巖石測算。經(jīng)驗算，最近距離（50 m）最大一次齊爆藥量：Q=R3(V/K)3/a=6.06 kg；

②飛石，根據(jù)《爆破安全規(guī)程》規(guī)定：露天深孔爆破個別飛散物的最小安全允許距離不小于200米，考慮到該爆破工程在港區(qū)，在技術(shù)上嚴格按照設(shè)計布孔，確認合理的爆破方向和起爆順序，嚴格控制爆破單耗，控制每孔裝藥量總量，嚴格按照設(shè)計進行堵塞。防護措施：采用雙層草簾在爆破梁上進行嚴密覆蓋并困扎，并在草簾上灑水增加強度，在第一道支撐梁上覆蓋密目網(wǎng)，嚴防飛石產(chǎn)生。

3 方案優(yōu)缺點分析

安全方面：繩鋸切割拆除工程為危大工程，只需要編制專項施工方案，經(jīng)建設(shè)各方確認同意后即可施工；爆破拆除工程為超過一定規(guī)模的危大工程，需要專家進行論證，論證通過后，并經(jīng)建設(shè)各方簽字確認通過后才能施工，安全級別要求更高。

工期方面：拆除工程量約490 方，繩鋸切割拆除方案需要35 d 時間，而爆破拆除方案則需要20天時間，可見爆破拆除方案在工期緊張時更有優(yōu)勢。

環(huán)保方面：該項目場區(qū)北側(cè)50 m 為東煤南移項目部集裝箱房，東側(cè)、南側(cè)100 m 范圍內(nèi)為建筑施工作業(yè)范圍，西側(cè)50 m 范圍內(nèi)為正在運營的翻車機房一期工程。拆除需要考慮防止零散飛出混凝土塊及噪聲影響，施工環(huán)境比較復(fù)雜。繩鋸切割方案無混凝土塊石飛濺，無噪聲、粉塵和沖擊波影響，對周邊環(huán)境及人員影響較小。爆破拆除方案會產(chǎn)生一定噪聲、粉塵和沖擊波，對周邊環(huán)境及人員會產(chǎn)生一定影響，需要經(jīng)過論證才能實施。

經(jīng)濟效益方面：經(jīng)測算繩鋸切割方案的施工成本費用約為42 萬元，爆破拆除方案的施工成本費用約為53 萬元，可見繩鋸切割方案的成本更低。

4 結(jié)語

由于本工程工期并不滯后，考慮到安全環(huán)保、經(jīng)濟效益方面等方面的條件，最終選擇采用繩鋸切割方案。通過對深基坑內(nèi)支撐拆除施工工藝的研究，提高了施工效率與工程質(zhì)量，進一步提升了對深基坑內(nèi)支撐形式的認識，對后續(xù)的類似施工提供了借鑒，以便更好的指導(dǎo)施工生產(chǎn)。