支撑分次室内爆破拆除施工技术

中国建筑第二工程局有限公司（沪） 上海 200135

1 工程概况

武汉中央文化区汉秀剧场工程基坑面积约2.2 万m2，深约24.3 m。周边支护结构采用厚1 000 mm地下连续墙，地下连续墙底标高为－40.00 m。水平支撑采用环形支撑，支撑中心相对标高分别为－7.70 m、－12.70 m、－17.70 m，分别位于地下1 层、地下2 层、地下3 层中部。第1道支撑采用满板式支撑，第2道和第3道支撑采用镂空式连系梁支撑（图1）。

图1 第2、3道支撑平面布置

根据设计单位的要求，本工程基坑支撑的拆除条件为，必须完成支撑以下的全部结构方可拆除上一道支撑。

2 支撑拆除情况分析

建设单位在工程建设之前确定了各个主要工期节点，地下室结构施工的工期非常紧张。

如按照常规的支撑拆除方式，完成1 层结构拆除1 道支撑，由于支撑拆除产生的混凝土渣量非常大，必须将爆破拆除产生的支撑混凝土渣清理出场之后，方可开始下一层结构的脚手架搭设。根据统计，支撑混凝土的总浇筑量约为2 万m3，根据经验数据，将会产生约1.5 倍的混凝土方量即3 万m3的混凝土碎渣。如此大量的混凝土碎渣清理时间会非常长，进而会严重影响地下室结构完成的节点工期。必须采取其他更加合适的方式进行支撑拆除。

经综合分析，项目部决定采取在结构施工阶段仅拆除影响结构施工的水平支撑梁，优先进行地下室结构的施工，地下室全部施工完成后，在室内分次进行支撑爆破拆除并清运出场。

3 支撑室内分次爆破拆除重难点分析[1-8]

支撑的拆除分成两个阶段，第一阶段是在结构施工时支撑只拆除影响竖向结构的支撑梁阶段，第二阶段为结构施工完成后支撑整体爆破拆除阶段。

3.1 第一阶段支撑拆除重点分析

在第一阶段，只拆除影响竖向结构的水平支撑梁和板。在该阶段，重点是必须预先将影响竖向结构的支撑结构明确并予以拆除，同时应尽量减少支撑拆除量，以减少拆除产生的混凝土渣，从而减少混凝土渣落地对结构施工的影响。

3.2 第二阶段支撑拆除重点分析

3.2.1 荷载的影响

室内支撑拆除首先要考虑荷载问题。根据相关设计文件，汉秀剧场地下室的用途主要为设备用房和车库。车库区域的设计活荷载为4 kN/m2，面层荷载为2.5 kN/m2，即总设计荷载值为8.6 kN/m2；设备用房区域的设计活荷载为8～10 kN/m2，面层荷载为2.5 kN/m2，即总设计荷载值为14.2～17 kN/m2，实际考虑时按照最不利原则，取设备用房区域的结构可承受荷载为14.2 kN/m2。

第3道支撑位于地下室底板上方，不需要考虑第3道支撑落地后产生的荷载问题。第2道支撑为满板式支撑，第2道支撑为纯连系梁体系。相关梁板相关数据如表1、表2所示。第1道支撑梁总方量约8 500 m3，第2道支撑梁总方量约3 800 m3。

表1 第1道支撑梁截面统计

表2 第2道支撑梁截面统计

通过上表可以知道，第1道支撑的梁主要为大截面竖向梁，最大高度达到2.2 m；第2道支撑的梁均为扁平的梁，截面高度为0.7～0.8 m。

第1道支撑板厚为300 mm，直接坠落在结构楼板上将产生7.5 kN/m2的堆放荷载，但考虑到是采取爆破的方式，会有一定的冲量，加上支撑板面至3 m以上的高差，自由落体也会产生一定的冲量，实际作用在结构楼板上的作用力会增加至少30%，即实际结构楼板上的作用的荷载为9.75 kN/m2，偏安全取值为10 kN/m2。

连系梁截面有1.0 m×0.5 m、1.2 m×0.5 m、1.6 m×0.5 m三种。实际堆积高度按照80%进行折减，梁高越大折减系数越高，假定其堆在结构楼板上后高度分别为0.8 m、0.9 m、1.2 m，呈梯形截面分布。则堆放荷载分别为20 kN/m2、22.5 kN/m2、30 kN/m2，均为线荷载。再考虑自由落体和爆破产生的冲量，实际作用在结构楼板上的荷载为26 kN/m2、28.13 kN/m2、36 kN/m2（增加系数分别为30%、25%、20%）。

KL1截面为宽0.75 m、高2.2 m，其堆载高度可能会达到1.5～1.8 m，呈梯形分布在结构楼板上荷载为37.5～45 kN/m2，再考虑自由落体和爆破产生的冲量，实际作用在结构楼板上的荷载为43.13～51.75 kN/m2（增加系数取为15%）。

经过上述分析后发现，连系梁、环梁爆破后对结构楼板的荷载均超过结构楼板的设计荷载。必须采取适当方式进行加固并分散荷载。

3.2.2 清运的难度

无论是第一阶段还是第二阶段的支撑拆除，支撑梁碎渣都会落在地下室室内。第一阶段的混凝土碎渣在结构施工阶段也并不清理出场，而是暂时放置在楼板上，在第二阶段支撑拆除之后一起清运。

但是，支撑爆破将产生约3 万m3混凝土碎渣，而根据设计图纸，有2 个通至地下3层的汽车坡道可用于混凝土碎渣的清运。但是由于地下室设计荷载较小，只能进入一些小型运输车。必须增加出渣通道，加快出渣速度，从而为后续施工提供工作面。

3.3 第二阶段支撑爆破采取的相应措施

3.3.1 提高楼板的自身承载力

除第3道支撑位于底板上方而不需要考虑荷载问题外，第1、2道支撑的拆除必须考虑混凝土碎渣落地后对结构的影响。

在结构的脚手架支撑体系搭设阶段，即额外增加钢管脚手架。具体加密方式为：对支撑影响范围内的地下2层和地下1层梁板脚手架进行加密，楼板区域立杆纵横向间距均不大于0.75 m，次梁底垂直于梁的方向设置3 根立杆，主梁底垂直于梁的方向设置4 根立杆。通过上述措施可以提高楼板结构约1 倍的承载能力。

3.3.2 分次分区爆破拆除减少混凝土渣一次落地量

考虑到支撑梁的截面过大，对结构楼板的荷载远远超过设计荷载，一次性全部爆破，将对结构造成难以估量的影响，甚至会造成结构坍塌。为解决此问题，采取减少混凝土支撑梁一次落地量的方式减少爆破对正式结构的影响。将爆破分成楼板—次梁—大截面梁进行爆破。

3.3.3 支撑加固及防护

为减弱自由落体和爆破冲量对结构的冲击力，同时将混凝土碎渣分散，在支撑梁下方的结构楼板上满铺1 层竹笆+模板，模板铺在上方。竹笆有一定的柔韧性，能够对冲击力有一定的缓冲作用；但其易碎，混凝土渣直接落在其上超过一定的数量将会将其破坏而使其无法起到缓冲作用。因此，在竹笆上方再满铺1 层模板，用以保护竹笆，同时将冲击力分散。遇到大截面梁（KL1、KL2、KL5），防护改为2 层竹笆加1 层模板，宽度应为梁宽加1 000 mm。

3.3.4 设置输送带

为加快混凝土渣的清运效率，除了现有的2 条汽车坡道以外，经综合考虑和考察砂石场输送方式，决定增加1 条自地下3层直接通至地面的输送带。

4 施工流程

根据上面文章所述的内容，在综合考虑各方因素之后，确定了汉秀剧场支撑室内分次爆破拆除施工流程，如图2所示。

图2 汉秀剧场支撑分次拆除施工流程

5 结语

汉秀剧场支撑拆除对地下室结构施工的影响非常大，同时制约着后续工作内容的施工工期。项目部通过采取分次拆除、室内爆破的方式圆满完成了支撑的拆除工作，节约了工期，取得了良好效果，获得了建设单位及各方的一致认可。