姜躍晟

(中鐵十四局集團第四工程有限公司，山東 濟南 250000)

1 工程概況

濟南黃河隧道(濟南市濟濼路穿黃隧道)位于濟南城市中部，北接鵲山片區(qū)(功能定位為國家級旅游休閑度假區(qū))、濟北次中心。南岸工作井基坑長30.2 m，寬27.8 m，基坑開挖深度為35.4 m。圍護結(jié)構(gòu)形式為地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐，地下連續(xù)墻厚度1.2 m，深度58.4 m，基坑施工采用順作法施工，基坑深度范圍內(nèi)設(shè)8層支撐(4層混凝土支撐+4層鋼支撐)進行支護(見圖1)。其中鋼支撐為φ800，t=20 mm鋼管支撐(見圖2)，混凝土支撐截面尺寸分別為1.2 m×1.2 m,1.2 m×1.5 m,1.5 m×1.5 m，混凝土圍檁2 m×1.2 m,2.7 m×1.5 m,1.2 m×1.5 m,1.2 m×1.8 m(見圖3)。

2 施工重難點

2.1 狹小空間

本工程接收井混凝土支撐及腰梁架設(shè)深度大，鋼支撐與混凝土支撐上下投影面積最小距離僅為1.1 m，鋼支撐下方混凝土支撐吊裝空間狹小，且角部斜撐上方存在蓋板，混凝土支撐相距間隙小，吊車司機視野范圍有限，吊裝過程中存在安全隱患。在支撐拆除期間，基坑周邊堆載產(chǎn)生過大靜載和較大沖擊荷載的作用影響基坑的穩(wěn)定，因此支撐拆除必須采用靜力切割[1-3]。

2.2 大體積混凝土支撐

本工程部分混凝土支撐截面尺寸分別為1.2 m×1.2 m,1.2 m×1.5 m,1.5 m×1.5 m等。腰梁截面尺寸分別為2 m×1.2 m,2.7 m×1.5 m,1.2 m×1.5 m,1.2 m×1.8 m等。混凝土支撐每米最大重量為5.6 t，腰梁每米最大重量為10.125 t，腰梁支撐混凝土重量大，拆除困難。采用繩鋸切割可實現(xiàn)高效率切割。

2.3 噪聲影響

工程場地位于二環(huán)北路南側(cè)，濟濼路上，距離黃河南岸大堤約449 m，現(xiàn)狀為城市道路。主體基坑沿濟濼路方向南北布置，道路兩側(cè)分布許多低矮建筑。建筑工程施工中露天作業(yè)以及噪聲的突發(fā)性、不連續(xù)性等因素極易引發(fā)周圍居民的反感。因繩鋸切割方式無揚塵、噪聲小、破除工效高，故為首選方案。

2.4 安全要求高

建筑工程是事故風(fēng)險較高的行業(yè)，政府對建筑安全問題極為重視，并制定了“安全第一、預(yù)防為主”的安全工作方針。支撐拆除時，切割下的支撐體積大重量重，為了避免安全事故的發(fā)生，臨時支撐架采用φ48×3.2的盤扣架搭設(shè)。

3 主要施工方法

根據(jù)本工程特點、現(xiàn)場環(huán)境條件及相關(guān)各方對工期的要求，并結(jié)合施工現(xiàn)場的實際情況，本工程施工采取繩鋸切割進行混凝土支撐及圍檁切除。混凝土支撐和圍檁分段切割后，采用兩根鋼絲繩將分段支撐對稱捆扎，用吊車吊出基坑，蓋板下支撐用叉車在坑內(nèi)倒運至蓋板外吊出，采用平板車進行裝運[4]。

4 施工前準(zhǔn)備

組織施工隊伍進場，對機械設(shè)備、車輛等進行準(zhǔn)入檢查，并做好進場報驗工作。組織有關(guān)職能部門及主要施工技術(shù)人員參加圖紙會審與施工組織設(shè)計交底會。施工前還需準(zhǔn)備主體結(jié)構(gòu)強度及質(zhì)量報告、基坑監(jiān)測報告、已審批的支撐拆除專項施工方案、支撐拆除技術(shù)交底、風(fēng)險源應(yīng)對措施、應(yīng)急預(yù)案及工前節(jié)點驗收等資料[5]。

5 施工工藝

支撐及圍檁切割采用金剛石繩鋸分塊的方式進行。切割混凝土塊的體積依據(jù)所需吊車作業(yè)能力及現(xiàn)場施工環(huán)境而定。經(jīng)現(xiàn)場實際查看和現(xiàn)場操作條件，將最不利混凝土支撐作為驗算依據(jù)，混凝土支撐、圍檁切割吊裝時，根據(jù)起吊位置吊車作業(yè)幅度和混凝土支撐的重量，確定吊車為80 t汽車吊，根據(jù)吊車現(xiàn)場作業(yè)條件，確定吊車吊重及混凝土最大分塊重量。吊裝時從基坑四邊分別吊裝?；炷林蔚跹b時，合力作用點位于每段支撐的中心處。

5.1 參數(shù)控制

選用80 t汽車吊，吊車作業(yè)時站位區(qū)長為14.77 m，支腿寬度為7.9 m，距離基坑邊0.5 m?；觾?nèi)采用叉車將切割后的混凝土塊運至基坑邊吊車吊點處吊裝。該吊車吊臂全長47.5 m，額定最大吊重80 t。根據(jù)工作內(nèi)容及作業(yè)環(huán)境設(shè)定吊車出臂長度、作業(yè)幅度和起重臂水平夾角角度。

1)機具參數(shù)。80 t汽車吊施工現(xiàn)場機具參數(shù)表見表1。

表1 80 t汽車吊施工現(xiàn)場機具參數(shù)表

其余附加重量參數(shù)表見表2。

表2 其余附加重量參數(shù)表 kg

運輸叉車：基坑內(nèi)運輸叉車選用16 t叉車，起升高度3 m，最大起重量為16 t。

2)切割混凝土單塊長度。

根據(jù)吊車吊重及運輸叉車起重量，確定混凝土支撐切割單塊重量均控制在不大于16 t范圍內(nèi)，混凝土容重按2.5 t/m3核算?；炷林敝魏托敝螌嶋H控制最大長度不大于3.5 m；圍檁實際控制最大長度不大于2 m；跨中系梁實際控制最大長度不大于4.8 m(見表3)。

表3 混凝土支撐切割長度控制表

5.2 臨時支架

臨時支撐架體采用φ48×3.2的盤扣架搭設(shè)，豎向斜桿滿設(shè)，沿梁底方向搭設(shè)，搭設(shè)范圍每邊伸出梁底300 mm，且要保證梁底范圍橫向立桿根數(shù)為2根對稱布置，杜絕梁底僅1根立桿或立桿均處在梁底范圍以外的情況。立桿間距為600 mm或900 mm，步距為1 000 mm，根據(jù)實際情況減小間距搭設(shè)。盤扣架頂部梁底面搭設(shè)橫桿，橫桿長度伸出梁側(cè)面100 mm，橫桿間距300 mm，并在橫桿上平整鋪設(shè)木方或雙鋼管，腳手架底部坐落于混凝土底板上、中板或頂板上[6]。盤扣支架延伸至混凝土支撐底部，并使用頂托撐緊，支撐切口下部設(shè)置2排900 mm×900 mm盤扣支架臨時支撐，防止鋼筋割斷后應(yīng)力突變造成安全隱患(支架搭設(shè)圖見圖4)。

支架承重復(fù)核：按照最高1.5 m高混凝土結(jié)構(gòu)物計算，每根立桿最大承受900 mm×900 mm平面面積荷載，每根立桿承受的最大混凝土結(jié)構(gòu)物自重1.5×0.9×0.9×25=30.375 kN，施工荷載自重(3 kN/m2)3×0.9×0.9=2.43 kN。考慮永久荷載分項系數(shù)1.2，可變荷載分項系數(shù)1.4，則每根立桿承重共計1.2×30.375+1.4×2.43=39.852 kN。根據(jù)《建筑施工承插型盤扣式鋼管支架安全技術(shù)規(guī)程》，步距1 000 mm時計算長度l0=ηh=1.6×1.0=1.6 m，長細比λ=l0/i=1 600/15.9=100.63，穩(wěn)定系數(shù)φ取0.467，立桿穩(wěn)定性計算N/φA=39.852/(0.467×450)=189.6 MPa≤f=300 MPa，立桿承載力穩(wěn)定性滿足要求。

5.3 繩鋸切割

根據(jù)切割路線，混凝土支撐切割時繩鋸直接套在支撐外表面切割，圍檁切割時將繩鋸穿過預(yù)埋孔切割。在適當(dāng)位置安裝膨脹螺絲，用來固定切割機與導(dǎo)輪后再進行切割。

混凝土支撐上表面兩角預(yù)先采用風(fēng)鎬鑿出4根主筋并在吊裝前保證主筋不被切斷，繩鋸穿過這預(yù)留4根主筋進行混凝土支撐切割。切割混凝土支撐時，支撐中間段兩端頭切割成倒八口形式，防止支撐下落。吊裝混凝土支撐時，再用氧氣乙炔割斷預(yù)留4根主筋，將分段混凝土支撐吊出基坑(混凝土支撐切割面見圖5)。

混凝土塊切割步驟原則。豎向順序：混凝土支撐切割時應(yīng)結(jié)合主體結(jié)構(gòu)的施工進度和結(jié)構(gòu)的強度增長?？v向順序：相應(yīng)的結(jié)構(gòu)段施工順序。橫向順序：先中間后兩邊，先支撐后系梁，最后圍檁；先直撐后斜撐，斜撐從外向內(nèi)拆。

5.4 混凝土塊吊裝

混凝土支撐分段切割后進行起重吊運，設(shè)置兩道吊點，采用鋼絲繩將混凝土塊整體兜住，在支撐的四個角部必須采用柔性材料(舊橡膠輪胎等)對鋼絲繩進行保護，防止剪切破壞。鋼絲繩水平夾角控制不小于45°。

以3.5 m長度為例，現(xiàn)場支撐長度切割最長不超過3.5 m，其吊點分布為L1=1 m，L2=2 m。

預(yù)留鋼筋安全驗算：混凝土支撐切割后上層鋼筋受力最大為Fmax=12.6×10=126 kN，按HRB400 φ25鋼筋驗算，屈服強度fq=400 MPa，抗拉強度設(shè)計值fy=360 MPa，剪切強度設(shè)計值fv取0.6倍抗拉強度設(shè)計值，所以單根鋼筋抗剪力為Fq=105.98 kN，預(yù)留4根φ25鋼筋抗剪總屈服力4×Fq=423.9 kN>Fmax=126 kN，因此上排鋼筋抗剪驗算安全，支撐切斷后可以承受支撐重量，能夠保證支撐不墜落[8]。

5.5 混凝土塊外運

混凝土塊吊裝出基坑后，直接裝上平板車外運至指定地點，嚴禁放置于基坑邊緣，減少基坑周邊荷載?；觾?nèi)部殘余的混凝土塊，配合足夠勞動力、風(fēng)鎬，隨破碎隨將渣土運至地面指定地點堆放?？觾?nèi)渣土的清理按所劃分施工區(qū)域，集中力量清理干凈，為下一步工序盡快投入施工創(chuàng)造條件。

6 結(jié)語

通過濟南黃河隧道工程南岸工作井狹小空間下混凝土支撐施工，有效避免了高地下水位復(fù)雜地質(zhì)條件下地連墻槽壁坍塌風(fēng)險，保證了地下主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻防水和側(cè)墻施工工序的有效進行，達到協(xié)同施工的目的。為盾構(gòu)順利穿越黃河創(chuàng)造了條件。