1、地铁施工中混凝土切割工艺概述及应用分析摘要：本论文以深圳地铁 11 号线南山站至前海湾站区间的中间风井为例，介绍了一些钢筋混凝土切割工艺的实施，并进行了相关比较，同时对其在工程中的实际应用与功效作了简要的描述。 关键字：地铁施工；混凝土切割；切割工艺 中图分类号： TU7 文献标识码： A 一、工程概况 深圳地铁 11 号线南山站至前海湾站区间的中间风井（兼轨排井）位于前海合作区的空地，为填海区，施工场地地表开阔，周边无建筑物及市政管线。 风井围护结构采用厚 1000mm 地下连续墙，设计墙体混凝土强度等级为 C30 水下，墙深约 36.334m。冠梁横截面 1m1m，同时在冠梁上设置300m
2、m 厚混凝土挡墙，沿基坑四周布置。基坑内竖向设置 6 道支撑，第一道 0.8m1.0m 支撑采用钢筋混凝土支撑，第三道 1.0m1.2m 支撑采用钢筋混凝土支撑，第二、四、五、六道采用钢支撑 609（t=16mm） ，其中第五道为换撑不设腰梁；其它均为混凝土腰梁 1.0m1.2m。设置 10 根中立柱。 风井主体结构为明挖地下三层三跨连续钢筋混凝土结构。主体结构长（沿线路方向）约 40 米，宽 33.7 米，高 25.950 米（集水坑处加深2.4 米） ，结构覆土 5.084 米，盾构以过站方式通过中间风井。主体结构的左右线各设置一个轨排井，尺寸为 28m5m。 图 1 风井平面图 二、主体
3、结构施工阶段划分与支撑拆除关系 根据南前区间中间风井主体结构规模与层高，结合各道支撑在纵剖面的位置关系，将风井主体结构划分为五个阶段。 1、第一阶段：底板及负三层腋角施工，结构强度达到 80%后，拆除第六道钢支撑及混凝土腰梁； 2、第二阶段：施做负三层侧墙至第四道支撑腰梁底，架设第五道换撑，结构强度达到 80%后，拆除第四道钢支撑及混凝土腰梁； 3、第三阶段：施做负三层剩余侧墙及负二层中板，结构强度达到 80%后，拆除第三道混凝土支撑及腰梁； 4、第四阶段：施做负二层侧墙及负一层中板，结构强度达到 80%后，拆除第二道钢支撑及混凝土腰梁； 5、第五阶段：施做负一层侧墙及顶板。 基坑各道支撑与主
4、体结构的剖面关系图如下。 图 2 支撑与主体结构横剖面关系图 三、混凝土腰梁及支撑拆除方案比选 目前，我们普遍采用的混凝土腰梁及支撑拆除方案主要有以下几种：方案一：人工凿除。此方案为传统拆除方式，缺点为施工进度慢，凿除的碴块需要清理吊运，需要大量人工作业，且会产生大量的粉尘污染，对其他基坑作业亦会带来影响； 方案二：机械凿除。此方案相比人工凿除效率高，但仍存在混凝土碴块吊运、产生大量粉尘等缺点，机械设备强力震动会给围护结构及未拆除段支撑体系的稳定性带来影响，会造成围护结构出现渗漏水及支撑内力变化不稳定等不良后果，且机械设备作业时需要稳定的临时工作平台，施工现场条件不一定能够完全满足； 方案三：
5、切割吊运。此方案是利用近些年出产的液压无损切割设备，将混凝土或者钢筋混凝土结构分段/分块切割后，在利用其它运输/吊运设备外运的一种方式。其优点如下：工作效率高，切割过程中不会产生粉尘，一般不会影响其它工序/环节作业。 绳锯切割方案概述 所谓的绳锯切割，它是一种以液压驱动为动力装置的切割设备。对于比较厚实的混凝土，它能够进行有效的切割。一般在梁、支撑、桥墩、设备基础、地下室、烟囱和支柱等相关工程中，它被广泛地运用，以便于切割拆除以及相关的修缮工作。线锯（绳锯）可以实现对密排钢筋混凝土构筑物以及厚砖墙的切割，甚至在水下的相关切割作业，它都能够有效完成。不仅如此，绳锯在切割深度上没有一定的限制，且横
6、向、竖向切割均可，因此，绳锯切割在作业环境中，它的适应性更强而且作业效率也相对更高。 本基坑混凝土腰梁/支撑切除方案 1）切除顺序：钢支撑/混凝土支撑下部主体结构达到设计强度 80%钢支撑拆除混凝土腰梁/支撑下部搭设支撑架体混凝土腰梁/支撑切割孔及吊装孔施工混凝土腰梁/支撑按分段切除切除混凝土块提升出基坑由吊车吊运至指定场地。 2）切除施工注意事项 （1）按照吊车起吊吨位及腰梁/支撑几何尺寸位进行混凝土腰梁/支撑分段，确保分段合理，吊运安全。 （2）为了提高施工效率，可在正式切除前进行混凝土块预切，预切按照分段长度隔段进行。 （3）腰梁及支撑下部脚手架体要经过受力验算，以保证切割过程中安全。
7、（4）要按照基坑最中部支撑分块位置起吊需求进行吊车配备。 （5）吊装孔选择混凝土腰梁/支撑单块重心位置，确保起吊平稳。 3）吊车配备验算 按照 3 米的分段重量计算所需吊车吨位。 根据相关规范，取混凝土的容重 经查 130t 汽车吊起重性能表，在最大吊装半径为 15m 时，配重为30t，能满足现场吊装混凝土块施工要求，因此混凝土腰梁/支撑切割块下放至作业平台（130t）及吊运（200t）吊车选型均符合要求。 4）混凝土腰梁/支撑下部支撑脚手架体受力验算 （1）混凝土腰梁按照 1 米高、1 米宽，立杆纵横向间距 0.6 米，步距 0.9 米进行计算，3 米为一段，钢筋混凝土重量约 7.5 吨，下
8、部对应 3米长脚手架体承重计算。 荷载计算 根据相关规范，脚手架自重标准值： 钢筋砼自重： 施工人员及设备荷载： 最后简化为每一根立柱上的集中荷载： 扣件式钢管支架参数表 外径 壁厚 截面积 A 惯性矩 I 截面模量 W 回转半径 i 每米自重 48.3 mm 3.6mm 506mm2 127100mm4 5260 mm3 15.9mm 39.7N Q235 钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值 f 205 N/mm2 Q235 钢抗剪强度设计值 fv 125 N/mm2 钢管的弹性模量 E 206000N/mm2 满堂支撑架受压构件容许长细比 210 立杆的计算长度 顶部立杆段：，按最大净空（腰梁/
9、支撑与支持面间最大距离）即0.8m，取 k=1.155 取 a=0.5，立杆间距 0.6m0.6m，得到 非顶部立杆段： 按最大净空（腰梁/支撑与支持面间最大距离）即 0.8m，取 k=1.155 取 a=0.5，立杆间距 0.6m0.6m，得到 取立杆的计算长度最大值 立杆稳定性计算 长细比 可查得稳定系数 支撑结构的支撑脚手架采用钢支撑 48（t=3mm） ，支撑支架的设计强度为， 因此支撑强度满足应用要求。 五、实施效果分析 由于混凝土结构切割工艺的施工速度比较快，而且在施工过程中，它又具有噪音小、粉尘少、安全环保等优点，所以现在已被越来越多地采用。在深圳地铁 11 号线南山站至前海湾站
10、区间的中间风井的混凝土支撑切割过程中，我们克服了机械局限以及工期紧等各个方面因素的影响，对现有的机械设备进行了合理的、高效的运用，并对切割工艺进行了合理、科学地选用，从而顺利完成了混凝土支撑的切割施工等相关工作，如图 3、图 4 所示。因此，它可以为同类型的地铁混凝土支撑切割提供一定的借鉴和参考。 图 3 混凝土腰梁切割过程 图 4 混凝土块的起吊 2、功效分析 本风井基坑周长约 150 米，第二、四、六道钢支撑需切除混凝土腰梁约 190 方，单块切除方量约 23 方，第三道混凝土支撑（不含混凝土腰梁）约 221 方，单块切除方量约 23 方。混凝土块吊装孔及腰梁/支撑下部支撑体系在切除前均已
11、与其它工序平行作业完成。混凝土腰梁/支撑切除一块需要约 90 分钟，现场配备 3 台套液压绳锯切割设备，一台130T 及一台 200T 汽车吊配合吊运，24 小时作业。混凝土腰梁切割共用时 5 天，混凝土支撑及腰梁用时 8 天。具体的功效统计如下表所示。 表 1 功效分析表 支撑类型 混凝土腰梁 不含混凝土腰梁 第二道 第四道 第六道 第三道 总方量 190 190 190 221 单块切除方量 23 23 23 23 单块切除时间 80min 90min 100min 90min 切割总体时间 5 5 6 4 六、应用推广 地铁施工尤其是明挖施工的地下车站、风井基坑、地下明挖结构等，设计为混
12、凝土腰梁及支撑的围护结构支护体系，在拆除时可优先选用无损液压切割设备进行。在上述工程建设中，我们总结了相关的切割工艺，与传统的混凝土拆除工艺相比，现行的混凝土切割工艺还是具有一定的优越性，正是由于它的这种优越性，所以其应用也越来越广泛。在许多特殊环境的工程中，对于大体积混凝土的切割以及不规则形状切割工作等，它都可以顺利完成。并具有安全、环保的特点。因此，它对建筑行业具有突出的贡献。同时也对其他施工方法的出现起到了促进作用，比如对深圳地铁 11 号线南山站至前海湾站区间的中间风井的施工，它将能为以后相关的施工提供一个值得借鉴的思路，而其中混凝土切割工艺的合理应用功不可没。 结语：针对深圳地铁 11 号线南山站至前海湾站区间的中间风井的具体特点，我们对各类钢筋混凝土结构的拆除方法进行了相关比较和选择，从而才能选定合理的切割拆除工艺。并在施工过程中对各个工序进行了逐一的分解，对施工工程过程中的各个环节进行了梳理归纳，为以后类似工程的施工提供了良好的借鉴。 参考文献： 1 蒋之峰.建筑物拆除技术M.北京:冶金部建筑研究总院技术情 报研究室,1983. 2 迪特里希.拆除工程准备与实施M.北京:冶金部建筑研究,1984. 3 梁桂芳.切割技术手册M.北京:机械工业出版社,1999. 4 刘国彬.基坑工程手册M.北京:中国建筑工业出版社,2009.
