支撐分次室內爆破拆除施工技術

中國建筑第二工程局有限公司（滬） 上海 200135

1 工程概況

武漢中央文化區漢秀劇場工程基坑面積約2.2 萬m2，深約24.3 m。周邊支護結構采用厚1 000 mm地下連續墻，地下連續墻底標高為－40.00 m。水平支撐采用環形支撐，支撐中心相對標高分別為－7.70 m、－12.70 m、－17.70 m，分別位于地下1 層、地下2 層、地下3 層中部。第1道支撐采用滿板式支撐，第2道和第3道支撐采用鏤空式連系梁支撐（圖1）。

圖1 第2、3道支撐平面布置

根據設計單位的要求，本工程基坑支撐的拆除條件為，必須完成支撐以下的全部結構方可拆除上一道支撐。

2 支撐拆除情況分析

建設單位在工程建設之前確定了各個主要工期節點，地下室結構施工的工期非常緊張。

如按照常規的支撐拆除方式，完成1 層結構拆除1 道支撐，由于支撐拆除產生的混凝土渣量非常大，必須將爆破拆除產生的支撐混凝土渣清理出場之后，方可開始下一層結構的腳手架搭設。根據統計，支撐混凝土的總澆筑量約為2 萬m3，根據經驗數據，將會產生約1.5 倍的混凝土方量即3 萬m3的混凝土碎渣。如此大量的混凝土碎渣清理時間會非常長，進而會嚴重影響地下室結構完成的節點工期。必須采取其他更加合適的方式進行支撐拆除。

經綜合分析，項目部決定采取在結構施工階段僅拆除影響結構施工的水平支撐梁，優先進行地下室結構的施工，地下室全部施工完成后，在室內分次進行支撐爆破拆除并清運出場。

3 支撐室內分次爆破拆除重難點分析[1-8]

支撐的拆除分成兩個階段，第一階段是在結構施工時支撐只拆除影響豎向結構的支撐梁階段，第二階段為結構施工完成后支撐整體爆破拆除階段。

3.1 第一階段支撐拆除重點分析

在第一階段，只拆除影響豎向結構的水平支撐梁和板。在該階段，重點是必須預先將影響豎向結構的支撐結構明確并予以拆除，同時應盡量減少支撐拆除量，以減少拆除產生的混凝土渣，從而減少混凝土渣落地對結構施工的影響。

3.2 第二階段支撐拆除重點分析

3.2.1 荷載的影響

室內支撐拆除首先要考慮荷載問題。根據相關設計文件，漢秀劇場地下室的用途主要為設備用房和車庫。車庫區域的設計活荷載為4 kN/m2，面層荷載為2.5 kN/m2，即總設計荷載值為8.6 kN/m2；設備用房區域的設計活荷載為8～10 kN/m2，面層荷載為2.5 kN/m2，即總設計荷載值為14.2～17 kN/m2，實際考慮時按照最不利原則，取設備用房區域的結構可承受荷載為14.2 kN/m2。

第3道支撐位于地下室底板上方，不需要考慮第3道支撐落地后產生的荷載問題。第2道支撐為滿板式支撐，第2道支撐為純連系梁體系。相關梁板相關數據如表1、表2所示。第1道支撐梁總方量約8 500 m3，第2道支撐梁總方量約3 800 m3。

表1 第1道支撐梁截面統計

表2 第2道支撐梁截面統計

通過上表可以知道，第1道支撐的梁主要為大截面豎向梁，最大高度達到2.2 m；第2道支撐的梁均為扁平的梁，截面高度為0.7～0.8 m。

第1道支撐板厚為300 mm，直接墜落在結構樓板上將產生7.5 kN/m2的堆放荷載，但考慮到是采取爆破的方式，會有一定的沖量，加上支撐板面至3 m以上的高差，自由落體也會產生一定的沖量，實際作用在結構樓板上的作用力會增加至少30%，即實際結構樓板上的作用的荷載為9.75 kN/m2，偏安全取值為10 kN/m2。

連系梁截面有1.0 m×0.5 m、1.2 m×0.5 m、1.6 m×0.5 m三種。實際堆積高度按照80%進行折減，梁高越大折減系數越高，假定其堆在結構樓板上后高度分別為0.8 m、0.9 m、1.2 m，呈梯形截面分布。則堆放荷載分別為20 kN/m2、22.5 kN/m2、30 kN/m2，均為線荷載。再考慮自由落體和爆破產生的沖量，實際作用在結構樓板上的荷載為26 kN/m2、28.13 kN/m2、36 kN/m2（增加系數分別為30%、25%、20%）。

KL1截面為寬0.75 m、高2.2 m，其堆載高度可能會達到1.5～1.8 m，呈梯形分布在結構樓板上荷載為37.5～45 kN/m2，再考慮自由落體和爆破產生的沖量，實際作用在結構樓板上的荷載為43.13～51.75 kN/m2（增加系數取為15%）。

經過上述分析后發現，連系梁、環梁爆破后對結構樓板的荷載均超過結構樓板的設計荷載。必須采取適當方式進行加固并分散荷載。

3.2.2 清運的難度

無論是第一階段還是第二階段的支撐拆除，支撐梁碎渣都會落在地下室室內。第一階段的混凝土碎渣在結構施工階段也并不清理出場，而是暫時放置在樓板上，在第二階段支撐拆除之后一起清運。

但是，支撐爆破將產生約3 萬m3混凝土碎渣，而根據設計圖紙，有2 個通至地下3層的汽車坡道可用于混凝土碎渣的清運。但是由于地下室設計荷載較小，只能進入一些小型運輸車。必須增加出渣通道，加快出渣速度，從而為后續施工提供工作面。

3.3 第二階段支撐爆破采取的相應措施

3.3.1 提高樓板的自身承載力

除第3道支撐位于底板上方而不需要考慮荷載問題外，第1、2道支撐的拆除必須考慮混凝土碎渣落地后對結構的影響。

在結構的腳手架支撐體系搭設階段，即額外增加鋼管腳手架。具體加密方式為：對支撐影響范圍內的地下2層和地下1層梁板腳手架進行加密，樓板區域立桿縱橫向間距均不大于0.75 m，次梁底垂直于梁的方向設置3 根立桿，主梁底垂直于梁的方向設置4 根立桿。通過上述措施可以提高樓板結構約1 倍的承載能力。

3.3.2 分次分區爆破拆除減少混凝土渣一次落地量

考慮到支撐梁的截面過大，對結構樓板的荷載遠遠超過設計荷載，一次性全部爆破，將對結構造成難以估量的影響，甚至會造成結構坍塌。為解決此問題，采取減少混凝土支撐梁一次落地量的方式減少爆破對正式結構的影響。將爆破分成樓板—次梁—大截面梁進行爆破。

3.3.3 支撐加固及防護

為減弱自由落體和爆破沖量對結構的沖擊力，同時將混凝土碎渣分散，在支撐梁下方的結構樓板上滿鋪1 層竹笆+模板，模板鋪在上方。竹笆有一定的柔韌性，能夠對沖擊力有一定的緩沖作用；但其易碎，混凝土渣直接落在其上超過一定的數量將會將其破壞而使其無法起到緩沖作用。因此，在竹笆上方再滿鋪1 層模板，用以保護竹笆，同時將沖擊力分散。遇到大截面梁（KL1、KL2、KL5），防護改為2 層竹笆加1 層模板，寬度應為梁寬加1 000 mm。

3.3.4 設置輸送帶

為加快混凝土渣的清運效率，除了現有的2 條汽車坡道以外，經綜合考慮和考察砂石場輸送方式，決定增加1 條自地下3層直接通至地面的輸送帶。

4 施工流程

根據上面文章所述的內容，在綜合考慮各方因素之后，確定了漢秀劇場支撐室內分次爆破拆除施工流程，如圖2所示。

圖2 漢秀劇場支撐分次拆除施工流程

5 結語

漢秀劇場支撐拆除對地下室結構施工的影響非常大，同時制約著后續工作內容的施工工期。項目部通過采取分次拆除、室內爆破的方式圓滿完成了支撐的拆除工作，節約了工期，取得了良好效果，獲得了建設單位及各方的一致認可。