李 闖 李宏偉

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)建筑業(yè)等行業(yè)體系越來(lái)越完善，大型建筑工程的數(shù)量也越來(lái)越多[1]，規(guī)模也有所增大，導(dǎo)致施工過(guò)程中各項(xiàng)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(gè)環(huán)節(jié)，由于地形條件的多樣性，基坑挖掘會(huì)受到多種不確定性因素影響，導(dǎo)致內(nèi)壁坍塌等問(wèn)題[3]。因此，需要對(duì)內(nèi)壁巖層進(jìn)行有效支護(hù)，保障施工工作的安全穩(wěn)定。本文實(shí)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(bǔ)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(xiàng)目，工程量大、施工周期長(zhǎng)、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(diǎn)

由于該工程主要在地下進(jìn)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(huì)受到多種阻力，工程難點(diǎn)主要集中表現(xiàn)為：

1）在山坡區(qū)域土壤開(kāi)挖容易導(dǎo)致坍塌、滑坡等災(zāi)害事故，而地勢(shì)低洼地區(qū)含水量較多，容易造成施工現(xiàn)場(chǎng)土壤結(jié)構(gòu)松散、地下水泄露等問(wèn)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(jìn)度。巖層的密度與硬度對(duì)內(nèi)壁支護(hù)工作提出不同要求，需要精準(zhǔn)對(duì)各區(qū)域地質(zhì)條件進(jìn)行勘測(cè)，選用合適的支護(hù)工具，避免因支撐力度不足或過(guò)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(jì)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(shí)間內(nèi)完成對(duì)礦井基坑的開(kāi)挖與建設(shè)，而基坑深度較大，通常超過(guò)20 m，主要在軟土層中開(kāi)發(fā)，因此需要進(jìn)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(diǎn)

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(jì)屈曲約束支撐結(jié)構(gòu)，會(huì)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(yùn)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(yùn)輸臺(tái)、滑軌、萬(wàn)向輪、平板車、塔吊等機(jī)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(chǎng)地的同時(shí)，也要提升施工的安全性和工作效率，技術(shù)特點(diǎn)可歸納為：

1）為了方便礦坑內(nèi)壁支護(hù)，根據(jù)地形條件將支撐桿結(jié)構(gòu)進(jìn)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(shí)現(xiàn)支撐桿靈活變動(dòng)，方便對(duì)不同角度礦井內(nèi)壁進(jìn)行支護(hù)。

2）后拆支撐桿滿足靈活性的同時(shí)仍需增強(qiáng)穩(wěn)定性[4]。需要在關(guān)鍵固定部位進(jìn)行焊接，根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度的不同選取對(duì)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(duì)支護(hù)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(shí)可以直接進(jìn)行局部調(diào)整，減少對(duì)主體支撐裝置的變動(dòng)，有利于節(jié)約工作時(shí)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(jì)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(yùn)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(yùn)輸臺(tái)、滑軌、萬(wàn)向輪、平板車、塔吊等機(jī)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(chǎng)地的同時(shí)，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(jìn)行大規(guī)模基坑開(kāi)挖和填埋等工作時(shí)會(huì)減少支撐設(shè)備的振幅，充分發(fā)揮減震作用，維護(hù)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(lái)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(chǎng)地中進(jìn)行后拆支撐工作前，需要根據(jù)施工場(chǎng)地深度與支撐高度設(shè)計(jì)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(jìn)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(yàn)不同方法的支撐與形變性能。最終確定在固定連接點(diǎn)選用焊接方法，焊接工藝操作方法如圖2 所示。靈活連接點(diǎn)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(lái)源：作者自繪）

圖3 軸承連接裝置結(jié)構(gòu)示意圖（來(lái)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?。進(jìn)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(diǎn)進(jìn)行焊接，將主要支撐點(diǎn)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(hù)，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(lái)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(lái)源：作者自繪）

支撐架安裝固定后需要利用檢測(cè)儀對(duì)關(guān)鍵部分進(jìn)行檢驗(yàn)調(diào)整，測(cè)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(duì)支撐結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行持續(xù)性檢測(cè)，及時(shí)對(duì)連接點(diǎn)斷裂，支撐架坍塌等情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)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(lái)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(duì)支撐內(nèi)壁土層結(jié)構(gòu)進(jìn)行勘測(cè)，對(duì)土層黏度、含水量、土壤密度、巖層結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合評(píng)估，一般情況下需要確保土層強(qiáng)度達(dá)到預(yù)計(jì)理想強(qiáng)度的80%以上，才可進(jìn)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(guò)程中需要在保護(hù)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(duì)性的對(duì)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(huì)破壞支架主體結(jié)構(gòu)以及關(guān)鍵組成部分，不會(huì)影響后續(xù)支護(hù)工作的進(jìn)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(lái)源：作者自繪）

利用塔吊或者起重機(jī)安裝主體支撐結(jié)構(gòu)，檢驗(yàn)并確定平衡后固定好底座，加固連接點(diǎn)使得整個(gè)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(lái)源：作者自繪）

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

5 結(jié)語(yǔ)

本文以華東某礦井建設(shè)施工項(xiàng)目為研究對(duì)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(shí)際應(yīng)用，并且得出選用水平結(jié)構(gòu)的后拆支撐法進(jìn)行內(nèi)壁支護(hù)工作會(huì)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(yàn)、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(duì)工作進(jìn)度的影響。但該方法適用于大型施工項(xiàng)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。