大型基坑钢管支撑拆除方法及技巧

2015-07-18李岩岩沈阳地铁集团有限公司辽宁沈阳110011

中国新技术新产品 2015年9期

李岩岩（沈阳地铁集团有限公司，辽宁沈阳 110011）

大型基坑钢管支撑拆除方法及技巧

李岩岩
（沈阳地铁集团有限公司，辽宁沈阳 110011）

摘要：某深基坑共设6道钢筋混凝土水平支撑，支撑拆除方量约5000m3。钢管撑由上至下间距分别为6.4m、6.3m、5.6m、3.7m、4.0m，最底层钢支撑距基坑底3.58m；第5至第6层钢支撑间设置1 层倒撑，倒撑位于第5层钢支撑下1m。1号换乘厅结构采用明挖顺做法施工，下层结构施工完成达到设计强度后拆除上层钢支撑，并根据要求设置倒撑。

关键词：深基坑；支撑；环梁；拆除

1号换乘厅位于东二环路西侧，中国海洋石油大厦东侧，结构平面尺寸南北长56.5m，东西长25.5（22.5）m，深31.18m。基坑采用围护桩+网喷支护+钢管撑进行支护，其中钢管支撑共分六层，1、2层为φ609钢管撑，3～6层为φ800钢管撑，钢管撑由上至下间距分别为6.4m、6.3m、5.6m、3.7m、4.0m，最底层钢支撑距基坑底3.58m；第5至第6层钢支撑间设置1 层倒撑，倒撑位于第5层钢支撑下1m。1号换乘厅结构采用明挖顺做法施工，下层结构施工完成达到设计强度后拆除上层钢支撑，并根据要求设置倒撑。如图1所示。

1 施工顺序

钢支撑拆除施工顺序如图2所示。

2 施工方案

2.1方案概述

钢管支撑拆除过程是利用已衬砌结构换撑的过程，拆除时要特别注意保证轴力的安全卸载，避免应力突变对围护、结构产生负面影响，另外，避免钢支撑吊运过程中坠落而导致安全和质量事故。

支撑拆除必须在其下结构板钢筋混凝土强度达到设计要求后进行，第5道支撑拆除时其下倒撑应施工完成。基坑南端部位斜撑及钢围檩采用吊车及桁吊配合拆除，其余部位钢支撑及钢围檩均由桁吊配合拆除。拆除下的钢管支撑及钢围檩均由桁吊倒运至基坑北端碴仓内进行拆卸，并及时组织退场。

2.2 施工顺序及施工方法

（1）钢管支撑及钢围檩拆除

钢管支撑及钢围檩的拆除顺序与安装顺序相反，施工时先将钢管支撑分级卸压（轴力释放）拆除，然后拆除钢围檩，最后拆除三角托架及侧壁基面处理，具体施工方法如下。

①钢管支撑拆除

当换乘厅衬砌结构达到设计强度后进行钢管支撑的拆除，首先将钢丝绳（有效直径不小于19.5mm）捆于钢管支撑两端，用吊车（桁吊）收紧钢丝绳，将千斤顶置于钢管支撑活动端加压槽内，对千斤顶缓慢适当加力顶紧，直至钢楔块松动，取出钢楔块，然后对千斤顶分级卸压直至取出千斤顶，最后将钢管支撑两端防坠落钢丝绳拆除，起吊钢管支撑并由桁吊将拆下的支撑吊运至基坑北端碴仓内进行最后拆除。为方便支撑间各管节连接螺栓拆除，碴仓内地面应平整压实。

②钢围檩拆除

先取要拆除的钢围檩节段，将钢丝绳挂于钢围檩两个吊环上，利用吊车（桁吊）将钢丝绳收紧，然后将两围檩间连接钢板及斜拉防倾覆钢筋割断，最后起吊钢围檩，吊运至基坑北端堆码整齐，及时组织退场。

③三角托架拆除

三角支架拆除时先利用风镐将三角支架根部及膨胀螺栓部位处混凝土块清理干净，用扳手将螺帽拧松，使三角支架松动拆除支架。如遇三角支架埋入混凝土较深时侧采用电焊及氧气乙炔从根部割除，最后对基面进行处理，处理方法详见《1号换乘厅防水安全施工方案》。

（2）倒撑施工

为保证第5道钢管支撑拆除时基坑围护结构稳定及减小衬砌结构变形，故应在换乘厅地下四层下部侧墙结构施工完成后及第5道钢管支撑拆除前加设一层倒撑。加设位置位于地下四层侧墙水平施工缝下0.55m，水平布置方式同第5道支撑。如图3所示。

①安装钢管支撑托板

因为倒撑直接撑在地下四层侧墙上，倒撑施工前需先焊接钢托板，钢托板采用t=16钢板加工，安装尺寸为200×920mm，直接焊于地下四层侧墙预埋钢板上，钢托板两端再各焊接一个200×200×10mm的三角钢板进行加强，如图4所示。

②倒撑安装及锁定

倒撑安装前先根据结构净空选择合适的钢管管节进行拼装，根据现场场地情况，倒撑钢管在地面进行拼装，由桁吊吊运至基坑内再由汽车吊（桁吊）安装就位。按照设计要求，倒撑不用施加预应力，故倒撑吊运就位后用钢板或钢楔块顶紧即可。

图1 结构施工与支撑关系图

图2 钢支撑拆除施工顺序图

3 吊车选型、布置及起吊方法

场地内走行式桁吊因场地限制，存在7.5m吊装盲区，无法采用桁吊进行基坑南端斜支撑范围内钢围檩、钢管支撑起吊，拟在基坑东南角设置汽车吊进行第4-6层南端斜撑范围内钢围檩、钢支撑吊装，在基坑南端围挡外设置汽车吊进行第1-3层南端斜撑范围内钢围檩、钢支撑吊装。

3.1吊车选型、布置

（1）吊车选型

钢管支撑拆除汽车吊选择同安装时一样，按第3道支撑安装时最不利荷载（单件最大重力矩）进行考虑，钢管支撑拆除时同样选用35吨级汽车吊。

（2）汽车吊摆放位置

①第4-6层南端斜撑范围内钢围檩、钢支撑吊装

根据现场实际条件，进行第4-6层南端斜撑吊装时可将汽车吊摆放在基坑东南角，距基坑边2.5m，呈南北方向摆放，能保证吊车支腿全伸，作业旋转不受阻即可。如图5所示。

②第1-3层南端斜撑范围内钢围檩、钢支撑吊装

基坑宽度大，为满足汽车吊起吊能力，顺利进行第1-3层西南角斜撑起吊，为保证汽车吊的罢放能达到作业要求，摆放在朝内过街通道东北出入口前。基坑边距南侧围挡2.5m，汽车吊呈南北向摆放，车尾距南侧围挡1.5m，能保证吊车支腿全伸，作业旋转不受阻即可。如图6所示。

3.2 起吊能力复核

（1）汽车吊起吊能力复核

汽车吊按图5、图6进行摆放时其最大工作半径均为18.0m，钢管支撑拆除按第3道支撑安装时最不利荷载（单件最大重力矩）进行考虑。

汽车吊起吊能力检验以徐工QY35K5型汽车吊为参考，按最不利荷载情况进行复核。

汽车吊最大起重力矩：1200kN·m

现场最大工作吊半径：18m

起吊物最大重量：3.6t（最长斜钢管支撑拼装重量）

36kN×18.0m＝648.0kN·m＜1200kN·m满足要求

（2）桁吊起吊能力复核

当采用桁吊进行起吊钢管支撑拆除时，第3层钢管支撑支撑单根最大重量为9.79吨，小于桁吊最大起吊能力8×2=16吨，能满足起吊要求。

图3 倒撑布置示意图

图4 钢托板安装示意图

图5 基坑南端斜撑区域钢围檩、钢支撑吊装汽车吊位置摆放图1

3.3 起吊方法

（1）基坑南端钢管支撑、钢围檩起吊

基坑南端第4、5、6层斜撑范围内钢管支撑及钢围檩均由围挡外汽车吊进行起吊，第1、2、3层斜撑范围内除最长斜撑吊汽车吊和桁吊共同起吊外，其它钢管支撑及钢围檩由桁吊单独起吊。

拆除后的钢管支撑、钢围檩由汽车吊挪至桁吊起吊范围后由桁吊吊运至基坑北端堆放组织退场。

（2）其它范围内钢管支撑、钢围檩起吊

位于桁吊起吊范围内的构件均由桁吊进行，起吊时由桁吊上两台电动葫芦同时进行，采用两点起吊法。

4 监控量测

4.1 监控量测目的

（1）通过监控量测了解各施工阶段地层与支护结构的动态变化，把握施工过程中结构所处的安全状态。

（2）通过对监测数据的处理、分析，采取工程措施来控制地表下沉，确保地面交通顺畅和地面建筑物的正常使用。

（3）用现场实测的结果弥补理论分析过程中存在的不足，并把监测结果反馈设计、指导施工。

（4）通过监控量测对工程施工可能产生的环境影响进行全面的监控。

（5）通过监控量测进行基坑日常的施工管理。

（6）通过监控量测了解该工程条件下所表现、反映出来的一些地下工程规律和特点，为今后类似工程或该工法本身的发展提供借鉴、依据和指导作用。

4.2 预警机制

监测项目按”分区、分级、分阶段”的原则制定监控量测控制标准，并按黄色、橙色和红色三级预警进行反馈和控制。当监测项目出现任何一种预警状态时，监测单位应立即向建设单位、施工单位、监理单位及设计单位报告。施工单位应立即启动相应应急预案、采取加强处理。

（1）三级预警状态判定（表1）

（2）针对预警状态采取的应急措施钢管支撑拆除过程中，加强对围护结构变形、位移、钢管支撑轴力变化及中海油大厦的沉降、倾斜监测，加强监测频率，当基坑及中海油大厦监测结果达到预警状态时，采取必要的措施防止基坑及中海油大厦变形继续发展。立即停止钢管支撑拆除施工，对已拆除钢管支撑进行恢复，必要时选择关键部位增加钢管支撑，及时与建设单位、设计单位、监理单位取得联系，共同讨论处理方案。