CN106055801A - 一种深基坑支撑梁爆破拆除顺序的确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种深基坑支撑梁爆破拆除顺序的确定方法。其技术方案是：对深基坑支撑梁分区，建立深基坑支撑梁有限元模型，将深基坑支撑梁所受压力平均值最大的区域确定为最后拆除的区域N_M。再确定深基坑支撑梁的正截面极限抗压承载力N _压 和正截面极限抗拉承载力N _拉 。然后根据深基坑支撑梁的最大位移U、深基坑支撑梁最大压力f_压和深基坑支撑梁中最大拉力值f_拉，排除符合条件的最先拆除的预拆除方案，以深基坑支撑梁的最大位移U最小为最先拆除的预拆除方案。类似地，得到第二、第三和第四拆除区域。最后确定各个区域的局部拆除顺序。本发明能满足实际承载需要、能保证施工人员和周边建构筑物的安全、符合爆破施工特点和操作性强。

Description

一种深基坑支撑梁爆破拆除顺序的确定方法

技术领域

本发明属于支撑梁爆破拆除技术领域。具体涉及一种深基坑支撑梁爆破拆除顺序的确定方法。

背景技术

随着城市建设的发展，国内高层建筑日益增多，与之对应的大型深基坑支撑梁拆除项目也大量增加，使得深基坑支撑梁的拆除技术受到广泛关注。爆破拆除法拆除深基坑支撑梁效率高、工期短、成本适中，在国内得到广泛应用。针对大型深基坑支撑爆破拆除，爆破拆除安全主要考虑两方面内容：一是爆破对深基坑稳定性的影响，二是对深基坑内半成品、周围建筑物和人员的影响，所以在工程实际中选择合理的拆除顺序至关重要。拆除顺序选择不合理，会导致深基坑支撑梁失稳倒塌、毁坏下部建筑等严重后果。

目前，对深基坑支撑梁的拆除顺序确定方法主要以施工经验为主。这种拆除方法，往往具有一定的盲目性，无法保证施工的安全性和可靠性。没有科学依据的拆除施工，可能导致深基坑支撑体系发生事故性的破坏，主要包括：支撑梁局部发生拉伸破坏或者压缩破坏，引发事故；支撑梁整体性发生失稳，发生坍塌事故；引起基坑周围支护桩发生大的位移变形，引发基坑坍塌，损害周边建构筑物；对施工人员产生人生危害。

因此，现有的深基坑支撑梁拆除施工具有很大的安全隐患和不科学性。

发明内容

本发明本发明旨在克服现有施工技术缺陷，目的是提供一种因能满足实际承载需要、能消除施工人员的安全隐患、能保证周边建构筑物的安全、符合爆破施工特点和创造性强的深基坑支撑梁爆破拆除顺序的确定方法。

为实现上述任务，本发明采用的技术方案的具体步骤是：

步骤1：分区

1.1、根据深基坑支撑梁的形状，将深基坑支撑梁划分为5～6个区域。

1.2、检查步骤1.1划分的每个区域的深基坑支撑梁是否小于100根，若是，则对所划分的区域进行编号，若不是，则返回步骤1.1。

1.3、采用ABAQUS有限元软件或采用ANSYS有限元软件建立深基坑支撑梁有限元模型，确定所有区域中深基坑支撑梁所受压力平均值最大的区域N_M，所述区域N_M排在爆破拆除顺序的最后，记为最后拆除的区域N_M。

步骤2、确定深基坑支撑梁的正截面极限抗压承载力N_压和正截面极限抗拉承载力N_拉

2.1、深基坑支撑梁的正截面极限抗压承载力N_压

N_压＝0.9ψ(f_cA+f_y’A_s’) (1)

式(1)中：

ψ表示深基坑支撑梁的稳定系数；

fc表示深基坑支撑梁的抗压强度设计值，N/mm²；

fy’表示深基坑支撑梁中钢筋的抗压强度设计值，N/mm²；

A表示深基坑支撑梁截面面积，mm²，当纵筋配筋率＞3％时，A用As’代替；

As’表示深基坑支撑梁正截面全部受压纵筋的截面面积，mm²。

2.2、深基坑支撑梁的正截面极限抗拉承载力N_拉

N_拉＝A_sf_y (2)

式(2)中：

A_s为深基坑支撑梁正截面全部受拉纵筋的截面面积，mm²；

f_y为深基坑支撑梁中钢筋的抗拉强度设计值，N/mm²。

步骤3、确定最大位移载荷

根据步骤1.3建立的深基坑支撑梁有限元模型，在10mm的位移荷载下，确定深基坑支撑梁的最大压力n_压和深基坑支撑梁的最大拉力n_拉。

若深基坑支撑梁的最大压力n_压小于深基坑支撑梁正截面极限抗压承载力N_压和深基坑支撑梁的最大拉力n_拉小于深基坑支撑梁正截面极限抗拉承载力N_拉，则最大位移载荷为10mm。

否则，每次以1mm的位移载荷递减，逐次确定位移载荷递减时的深基坑支撑梁的最大压力n'_压和深基坑支撑梁的最大拉力n'_拉，直至当深基坑支撑梁的最大压力n'_压小于深基坑支撑梁正截面极限承载力N_压和深基坑支撑梁的最大拉力n'_拉小于深基坑支撑梁正截面极限抗拉承载力N_拉时止，则该次对应的位移载荷值为最大位移载荷。

步骤4：确定深基坑支撑梁的拆除顺序

4.1确定预拆除的最先拆除区域N1

根据步骤1.3建立的深基坑支撑梁有限元模型和步骤3确定的最大位移载荷，除最后拆除的区域N_M外，将每个区域分别作为最先拆除的预拆除方案。先分别确定每个最先拆除的预拆除方案中的深基坑支撑梁的最大拉力f_拉、深基坑支撑梁的最大压力f_压和深基坑支撑梁的最大位移U。

再排除掉符合下述条件之一的最先拆除的预拆除方案：深基坑支撑梁的最大位移U超过30mm，深基坑支撑梁最大压力f_压大于深基坑支撑梁正截面极限承载力N_压，深基坑支撑梁中最大拉力值f_拉大于深基坑支撑梁正截面极限抗拉承载力N_拉。

然后在剩余的最先拆除的预拆除方案中，深基坑支撑梁的最大位移U最小为最先拆除的预拆除方案，最先拆除的预拆除方案所对应的区域记为最先拆除的区域N₁。

4.2、确定预拆除的第二拆除区域N₂

除最后拆除的区域N_M和最先拆除的区域N₁外，将其余区域分别作为第二拆除的预拆除方案，分别确定第二拆除的预拆除方案中的深基坑支撑梁的最大拉力f'_拉、深基坑支撑梁的最大压力f'_压和深基坑支撑梁的最大位移U’。

再排除符合下述条件之一的第二拆除的预拆除方案：深基坑支撑梁的最大位移U’超过30mm，深基坑支撑梁中的最大压力f'_压大于深基坑支撑梁正截面极限承载力N_压，深基坑支撑梁中的最大拉力值f'_拉大于深基坑支撑梁正截面极限抗拉承载力N_拉。

然后在剩余的第二拆除的预拆除方案中，深基坑支撑梁的最大位移U’最小的方案为第二拆除的预拆除方案，第二拆除的预拆除方案所对应的区域记为第二区域N₂。

4.3、以此类推，依次确定第三拆除区域N₃和第四拆除区域N₄。

步骤5：确定局部拆除顺序

5.1、确定最先拆除的子区域Q₁

在某一区域内，将所述区域内的深基坑支撑梁划分为2～4个子区域，将每个子区域分别作为最先拆除的子区域预拆除方案。先分别确定每个最先拆除的子区域预拆除方案中的深基坑支撑梁的最大拉力f”_拉、最大压力f”_压和最大位移U”。

再排除符合下述条件之一的最先拆除的子区域预拆除方案：深基坑支撑梁的最大位移U”超过30mm，深基坑支撑梁中的最大压力f”_压大于深基坑支撑梁正截面极限承载力N_压，深基坑支撑梁最大拉力值f”_拉大于深基坑支撑梁正截面极限抗拉承载力N_拉。

然后在剩余的最先拆除的子区域预拆除方案中，确定深基坑支撑梁的最大位移U”最小为最先拆除的子区域预拆除方案，最先拆除的子区域预拆除方案所对应的子区域记为最先拆除的子区域Q₁。

5.2、确定第二拆除的子区域Q₂

除最先拆除的子区域Q₁外，将其余子区域分别作为第二拆除的子区域预拆除方案，分别确定第二拆除的子区域预拆除方案中的深基坑支撑梁的最大拉力f”’_拉、最大压力f”’_压和最大位移U”’。

再排除符合下述条件之一的第二拆除的子区域预拆除方案：深基坑支撑梁的最大位移U”’超过30mm，深基坑支撑梁中的最大压力f”’_压大于深基坑支撑梁正截面极限承载力N_压，最大拉力值f”’_拉大于深基坑支撑梁正截面极限抗拉承载力N_拉的子区域预拆除方案。

然后在剩余的第二拆除的子区域预拆除方案中，深基坑支撑梁的最大位移U”’最小为第二拆除的子区域预拆除方案，第二拆除的子区域预拆除方案所对应的子区域记为第二拆除的子区域Q₂。

以此类推，确定第三拆除子区域Q₃和第三拆除子区域Q₄。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下优点：

第一、现有的深基坑支撑梁拆除顺序是工人根据经验来确定的，此方法的主观性很大，在施工过程中很有可能造成如下安全事故：深基坑支撑梁局部发生拉伸破坏或者压缩破坏，引发事故；深基坑支撑梁整体性发生失稳，发生坍塌事故；引起基坑周围支护桩发生大的位移变形，引发基坑坍塌，同时对周边的建筑物安全造成威胁；对施工人员产生人生危害。

本发明采用的拆除顺序方法，是通过有限元软件对基坑周边土压力及边界条件进行模拟，采用极限加载方式进行加载，以支撑梁承载极限荷载和支撑梁上任意一点位移不超过30mm为依据，对拆除顺序进行校核和验算，最终确定出科学的拆除顺序，保证了施工的安全。

第二、本发明以位移载荷来模拟土对支撑梁的侧向压力具有较高的安全性，通过此方法确定的拆除顺序，一方面考虑到极限状况下的土压力情况，另一方面确保了深基坑周边支护桩位移在拆除过程中最多产生10mm以内的位移变形，保证了支护桩系统的安全。

因此，本发明能满足实际承载需要、能消除施工人员的安全隐患、能保证周边建构筑物的安全、符合爆破施工特点和创造性强。

附图说明

图1为本发明的一种深基坑支撑梁区域划分图；

图2为图1所示深基坑支撑梁区域III的子区域划分图；

图3为本发明另一种深基坑支撑梁区域划分图；

图4为图3所示深基坑支撑梁区域III的子区域划分图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。

实施例1

一种深基坑支撑梁爆破拆除顺序的确定方法。本实施例所述爆破拆除顺序的确定方法是：

步骤1、分区

1.1、根据深基坑支撑梁的形状，将深基坑支撑梁划分为如图1所示的6个区域。

1.2、步骤1.1划分的每个区域的支撑梁条数均小于100根，如图1所示，对所划分的区域进行编号。

1.3、采用ABAQUS有限元软件建立深基坑支撑梁有限元模型，确定所有区域中深基坑支撑梁所受压力平均值最大的区域N_M为中间V、VI两个区域，所述区域V、VI排在爆破拆除顺序的最后，记为最后拆除的区域N_M1和N_M2。

步骤2、确定深基坑支撑梁的正截面极限抗压承载力N_压和正截面极限抗拉承载力N_拉

2.1、深基坑支撑梁的正截面极限抗压承载力N_压

N_压＝0.9ψ(f_cA+f_y’A_s’) (1)

式(1)中：

ψ表示深基坑支撑梁的稳定系数；

fc表示深基坑支撑梁的抗压强度设计值，N/mm²；

fy’表示深基坑支撑梁中钢筋的抗压强度设计值；

A表示深基坑支撑梁截面面积，mm²，当纵筋配筋率＞3％时，A用As’代替；

As’表示深基坑支撑梁正截面全部受压纵筋的截面面积，mm²。

本实施例中：ψ＝1；fc＝19.1N/mm²；fy’＝300N/mm²；A＝1200mm×2445mm；As’＝6220.8mm²；纵筋配筋率＝2.1％，小于3％。

由式(1)

N_压＝52115.076KN。

2.2、深基坑支撑梁的正截面极限抗拉承载力N_拉

N_拉＝A_sf_y (2)

式(2)中：

A_s为深基坑支撑梁正截面全部受拉纵筋的截面面积，mm²；

f_y为深基坑支撑梁中钢筋的抗拉强度设计值，N/mm²。

本实施例中：A_s＝30114mm²；f_y＝300N/mm²。

由式(2)

N_拉＝9034.2KN。

步骤3、确定最大位移载荷

根据步骤1.3建立的深基坑支撑梁有限元模型，在10mm的位移荷载下，深基坑支撑梁的最大压力n_压＝15630.1KN和深基坑支撑梁的最大拉力n_拉＝6971KN。

由于深基坑支撑梁的最大压力n_压＝15630.1KN小于步骤2所确定的深基坑支撑梁正截面极限抗压承载力N_压＝52115.076，深基坑支撑梁的最大拉力n_拉＝6971KN小于步骤2所确定的深基坑支撑梁正截面极限抗拉承载力N_拉＝9034.2KN，则最大位移载荷为10mm。

步骤4、确定深基坑支撑梁的拆除顺序

4.1确定预拆除的最先拆除区域N₁

根据步骤1.3建立的深基坑支撑梁有限元模型和步骤3确定的最大位移载荷为10mm，除最后拆除的两个区域V和VI外，将每个区域分别作为最先拆除的预拆除方案，最先拆除的预拆除方案共计4个。先分别确定每个最先拆除的预拆除方案中的深基坑支撑梁的最大拉力f_拉、最大压力f_压和最大位移U：

最先拆除的预拆除方案①，拆除区域I后，深基坑支撑梁的最大拉力f_拉为6668KN、深基坑支撑梁的最大压力f_压为15250KN和深基坑支撑梁的最大位移U为17.82mm；

最先拆除的预拆除方案②，拆除区域II后，深基坑支撑梁的最大拉力f_拉为8182KN、深基坑支撑梁的最大压力f_压为15950KN和深基坑支撑梁的最大位移U为18.70mm；

最先拆除的预拆除方案③，拆除区域III后，深基坑支撑梁的最大拉力f_拉为9457KN、深基坑支撑梁的最大压力f_压为13340KN和深基坑支撑梁的最大位移U为20.24mm；

最先拆除的预拆除方案④，拆除区域IV后，深基坑支撑梁的最大拉力f_拉为8590KN、深基坑支撑梁的最大压力f_压为14010KN、深基坑支撑梁的最大位移U为18.79mm。

由于最先拆除的预拆除方案③的最大拉力f_拉＝9457KN大于深基坑支撑梁正截面极限抗拉承载力N_拉＝9034.2KN，故排除最先拆除的预拆除方案③。

排除最先拆除的预拆除方案③后，对最先拆除的预拆除方案①、最先拆除的预拆除方案②和最先拆除的预拆除方案④中的最大位移U进行排序，由于最先拆除的预拆除方案①的深基坑支撑梁的最大位移U＝17.82mm小于最先拆除的预拆除方案②的深基坑支撑梁的最大位移U＝18.70mm和最先拆除的预拆除方案④中的深基坑支撑梁的最大位移U＝18.79mm，则最先拆除的预拆除方案①所对应的区域I记为最先拆除的区域N₁。

4.2、确定预拆除的第二拆除区域N₂

除最先拆除区域N₁、一个最后拆除区域V和另一个最后拆除区域VI外，将其余区域分别作为第二拆除的预拆除方案，第二拆除的预拆除方案共计3个。先分别确定第二拆除的预拆除方案中的深基坑支撑梁的最大拉力f'_拉、深基坑支撑梁的最大压力f'_压和深基坑支撑梁的最大位移U：

第二拆除的预拆除方案①，拆除区域I和区域II后，深基坑支撑梁的最大拉力f'_拉为9870KN、深基坑支撑梁的最大压力f'_压为14090KN和深基坑支撑梁的最大位移U’为20.92mm；

第二拆除的预拆除方案②，拆除区域I和区域III后，深基坑支撑梁的最大拉力f'_拉为7776KN、深基坑支撑梁的最大压力f'_压为12480KN、深基坑支撑梁的最大位移U’为10.26mm；

第二拆除的预拆除方案③，拆除区域I和区域IV后，深基坑支撑梁的最大拉力f'_拉为4778KN、深基坑支撑梁的最大压力f'_压为10650KN、深基坑支撑梁的最大位移U’为42.73mm，其中最大位移U’超过30mm。

由于第二拆除的预拆除方案①深基坑支撑梁的最大拉力f'_拉＝9870KN大于深基坑支撑梁正截面极限抗拉承载力N_拉＝9034.2KN；另由于第三拆除的预拆除方案③的深基坑支撑梁的最大位移U’＝42.73mm超过30mm。故排除第一拆除的预拆除方案方案①和第三拆除的预拆除方案方案③。

排除第一拆除的预拆除方案方案①和第三拆除的预拆除方案方案③后，则第二拆除的预拆除方案②为第二拆除的预拆除方案，第二拆除的预拆除方案所对应的区域III记为第二拆除区域N₂。

以此类推，依次确定出第三拆除区域N₃为区域IV，第四拆除区域N₄为区域II。

因此，深基坑支撑梁的拆除顺序为：区域I→区域III→区域IV→区域II→区域V→区域VI；或深基坑支撑梁的拆除顺序为区域I→区域III→区域IV→区域II→区域VI→区域V。

步骤5：确定局部拆除顺序

5.1、确定最先拆除的子区域Q₁

在区域III内，将所述区域III内的深基坑支撑梁划分为如图2所示的第一子区域X₁和第二子区域X₂。将两个子区域分别作为最先拆除的子区域预拆除方案，先确定每个最先拆除的子区域预拆除方案中的深基坑支撑梁的最大拉力f”_拉、深基坑支撑梁的最大压力f”_压和深基坑支撑梁的最大位移U”。

最先拆除的子区域预拆除方案①，先拆第一子区域X₁，第二子区域X₂内深基坑支撑梁的最大拉力f”_拉为6907KN、深基坑支撑梁的最大压力f”_压为15650KN和深基坑支撑梁的最大位移U”为14.81mm。

最先拆除的子区域预拆除方案②，先拆第二子区域X₂，第一子区域X₁内深基坑支撑梁的最大拉力f”_拉为9068KN、深基坑支撑梁的最大压力f”_压为13530KN和深基坑支撑梁的最大位移U”为21.1mm。

由于最先拆除的子区域预拆除方案②中，第一子区域X₁内深基坑支撑梁的最大拉力f”_拉＝9068KN大于深基坑支撑梁正截面极限抗拉承载力N_拉＝9034.2KN，故排除最先拆除的子区域预拆除方案②。

确定最先拆除的子区域为最先拆除的子区域预拆除方案①所对应的第一子区域X₁，记为最先拆除的子区域Q₁，再拆除子区域X₂，记为第二拆除子区域Q₂。

所以，区域III的局部拆除顺序为：子区域X₁→子区域X₂。

同理，可得到其余区域的局部拆除顺序。

因此，本实施例中：该深基坑支撑梁的拆除顺序为区域I→区域III→区域IV→区域II→区域V→区域VI、或该深基坑支撑梁的拆除顺序为区域I→区域III→区域IV→区域II→区域VI→区域V；区域III的局部拆除顺序为子区域X₁→子区域X₂。

实施例2

一种深基坑支撑梁爆破拆除顺序的确定方法。本实施例所述爆破拆除顺序的确定方法是：

步骤1、分区

1.1、根据深基坑支撑梁的形状，将深基坑支撑梁划分为如图3所示的6个区域。

1.2、步骤1.1划分的每个区域的支撑梁条数均小于100根，如图3所示，对所划分的区域进行编号。

1.3、采用ANSYS有限元软件建立深基坑支撑梁有限元模型，确定所有区域中支撑梁所受压力平均值最大的区域N_M为区域III，所述区域III排在爆破拆除顺序的最后，记为最后拆除的区域N_M。

步骤2、确定深基坑支撑梁的正截面极限抗压承载力N_压和正截面极限抗拉承载力N_拉

2.1、深基坑支撑梁的正截面极限抗压承载力N_压

N_压＝0.9ψ(f_cA+f_y’A_s’) (1)

式(1)中：

ψ表示深基坑支撑梁的稳定系数；

f_c表示深基坑支撑梁的抗压强度设计值，N/mm²；

fy’表示深基坑支撑梁中钢筋的抗压强度设计值；

A表示深基坑支撑梁截面面积，mm²，当纵筋配筋率＞3％时，A用As’代替；

As’表示深基坑支撑梁正截面全部受压纵筋的截面面积，mm²。

本实施例中：ψ＝1；fc＝19.1N/mm²；fy’＝300N/mm²；A＝1200mm×1050mm；As’＝1410.2mm²；纵筋配筋率＝1.1％，小于3％。

由式(1)

N_压＝22040.15KN。

2.2、深基坑支撑梁的正截面极限抗拉承载力N_拉

N_拉＝A_sf_y (2)

式(2)中：

A_s为深基坑支撑梁正截面全部受拉纵筋的截面面积，mm²；

f_y为深基坑支撑梁中钢筋的抗拉强度设计值，N/mm²。

本实施例中：A_s＝7845.3mm²；f_y＝300N/mm²。

由式(2)

N_拉＝2353.59KN。

步骤3：确定最大位移载荷

根据步骤1.3建立的深基坑支撑梁有限元模型，在10mm的位移荷载下，深基坑支撑梁的最大压力n_压＝17863.36KN和深基坑支撑梁的最大拉力n_拉＝1755KN。

由于深基坑支撑梁的最大压力n_压＝4122KN小于步骤2所确定的深基坑支撑梁正截面极限抗压承载力N_压＝22040.15KN，深基坑支撑梁的最大拉力n_拉＝1755KN小于步骤2所确定的深基坑支撑梁正截面极限抗拉承载力N_拉＝2353.59KN，则深基坑支撑梁的最大位移载荷为10mm。

步骤4、确定整体拆除顺序

4.1、确定预拆除的最先拆除区域N₁

根据步骤1.3建立的深基坑支撑梁有限元模型和步骤3确定的最大位移载荷为10mm，除最后拆除的区域III外，将每个区域分别作为最先拆除的预拆除方案，最先拆除的预拆除方案共计5个。先分别确定每个最先拆除的预拆除方案中的深基坑支撑梁的最大拉力f_拉、深基坑支撑梁的最大压力f_压和深基坑支撑梁的最大位移U：

最先拆除的预拆除方案①，拆除区域I后，深基坑支撑梁的最大拉力f_拉为1768.22KN、深基坑支撑梁的最大压力f_压为15234KN和深基坑支撑梁的最大位移U为17.73mm；

最先拆除的预拆除方案②，拆除区域II后，深基坑支撑梁的最大拉力f_拉为1877.32KN、深基坑支撑梁的最大压力f_压为15640KN和深基坑支撑梁的最大位移U为18.67mm；

最先拆除的预拆除方案③，拆除区域IV后，深基坑支撑梁的最大拉力f_拉为2423.64KN、深基坑支撑梁的最大压力f_压为13295KN和深基坑支撑梁的最大位移U为19.94mm；

最先拆除的预拆除方案④，拆除区域V后，深基坑支撑梁的最大拉力f_拉为2189.71KN、深基坑支撑梁的最大压力f_压为13610KN、深基坑支撑梁的最大位移U为33.91mm；

最先拆除的预拆除方案⑤，拆除区域VI后，深基坑支撑梁的最大拉力f_拉为1886.56KN、深基坑支撑梁的最大压力f_压为15644.54KN、深基坑支撑梁的最大位移U为17.86mm。

由于最先拆除的预拆除方案③中的深基坑支撑梁的最大拉力f_拉＝2423.64KN大于深基坑支撑梁正截面极限抗拉承载力N_拉＝2353.59KN，另由于最先拆除的预拆除方案④的最大位移U＝33.91mm超过30mm，故排除最先拆除的预拆除方案③和最先拆除的预拆除方案④。

排除最先拆除的预拆除方案③和最先拆除的预拆除方案④后，对最先拆除的预拆除方案①、最先拆除的预拆除方案②和最先拆除的预拆除方案⑤中的深基坑支撑梁的最大位移U进行排序，由于最先拆除的预拆除方案①的深基坑支撑梁的最大位移U＝17.73mm小于最先拆除的预拆除方案②的深基坑支撑梁的最大位移U＝18.67mm和最先拆除的预拆除方案⑤的深基坑支撑梁的最大位移U＝17.86mm，则最先拆除的预拆除方案①所对应的区域I记为最先拆除的区域N₁。

4.2、确定预拆除的第二拆除区域N₂

除最后拆除的区域III和最先拆除的区域I外，将其余区域分别作为第二拆除的预拆除方案，第二拆除的预拆除方案共计4个。分别确定第二拆除的预拆除方案中的深基坑支撑梁的最大拉力f'_拉、深基坑支撑梁的最大压力f'_压和深基坑支撑梁的最大位移U’：

第二拆除的预拆除方案①，拆除I区域和II区域后最大拉力f'_拉为2034.73KN、深基坑支撑梁的最大压力f'_压为16782.55KN、深基坑支撑梁的最大位移U’为19.29mm；

第二拆除的预拆除方案②，拆除I区域和IV区域后最大拉力f'_拉为2088.02KN、深基坑支撑梁的最大压力f'_压为17682.31KN、深基坑支撑梁的最大位移U’为22.06mm；

第二拆除的预拆除方案③，拆除I区域和V区域后最大拉力f'_拉为2144.13KN、深基坑支撑梁的最大压力f'_压为17650.35KN、深基坑支撑梁的最大位移U’为42.73mm；

第二拆除的预拆除方案④，拆除I区域和VI区域后最大拉力f'_拉为2473.66KN、最大压力为18526.57KN、深基坑支撑梁的最大位移U’为32.73mm；

由于第二拆除的预拆除方案③的深基坑支撑梁的最大位移U’＝42.73mm和第二拆除的预拆除方案④的深基坑支撑梁的最大位移U’＝32.73mm均超过30mm，故排除第二拆除的预拆除方案③和第二拆除的预拆除方案④。

排除第二拆除的预拆除方案③和第二拆除的预拆除方案④后，由于第二拆除的预拆除方案①的深基坑支撑梁的最大位移U’＝19.29mm小于第二拆除的预拆除方案②的深基坑支撑梁的最大位移U’＝22.06mm，则第二拆除的预拆除方案①为第二拆除的预拆除方案，第二拆除的预拆除方案所对应的区域II记为第二拆除区域N₂。

以此类推，依次确定第三拆除区域N₃为区域VI、第四拆除区域N₄为区域IV和第五拆除区域N₅为区域V。

因此，深基坑支撑梁的拆除顺序为：区域I→区域II→区域VI→区域IV→区域V→区域III。

步骤5、确定局部拆除顺序

5.1、确定最先拆除的子区域Q₁

在区域III内，将深基坑支撑梁划分为如图4的4个子区域。将每个子区域分别作为最先拆除的子区域预拆除方案。先确定每个最先拆除的子区域预拆除方案中的深基坑支撑梁的最大拉力f”_拉、深基坑支撑梁的最大压力f”_压和深基坑支撑梁的最大位移U”：

最先拆除的子区域预拆除方案①，先拆第一子区域X₁，子区域X₂、子区域X₃和子区域X₄内深基坑支撑梁的最大拉力f”_拉为1562.4KN、深基坑支撑梁的最大压力f”_压为18752.02KN和深基坑支撑梁的最大位移U”为16.53mm；

最先拆除的子区域预拆除方案②，先拆第二子区域X₂，子区域X₁、子区域X₃、子区域X₄内深基坑支撑梁的最大拉力f”_拉为1599.6KN、深基坑支撑梁的最大压力f”_压为18820.3KN和深基坑支撑梁的最大位移U”为16.85mm；

最先拆除的子区域预拆除方案③，先拆第三子区域X₃，子区域X₁、子区域X₂和子区域X ₄内深基坑支撑梁的最大拉力f”_拉为1822.5KN、深基坑支撑梁的最大压力f”_压为20345.11KN和深基坑支撑梁的最大位移U”为31.66mm；

最先拆除的子区域预拆除方案④，先拆第四子区域X4，子区域X1、子区域X2和子区域X3内深基坑支撑梁的最大拉力f”_拉为1926.2KN、深基坑支撑梁的最大压力f”_压为19854.6KN和深基坑支撑梁的最大位移U”为20.79mm。

由于最先拆除的子区域预拆除方案③的最大位移U”＝31.66mm，超过了30mm的最大位移载荷，故排除最先拆除的子区域预拆除方案③。

排除最先拆除的子区域预拆除方案③后，对最先拆除子区域预拆除方案①、最先拆除子区域预拆除方案②、最先拆除子区域预拆除方案④中的深基坑支撑梁的最大位移U”进行排序。由于最先拆除子区域预拆除方案①的深基坑支撑梁的最大位移U”＝16.53mm小于最先拆除子区域预拆除方案②的深基坑支撑梁的最大位移U”＝16.85mm和最先拆除子区域预拆除方案④的深基坑支撑梁的最大位移U”为20.79mm，故最先拆除的子区域为最先拆除的子区域预拆除方案①所对应的子区域X₁，记为最先拆除的区域Q₁。

5.2、确定第二拆除的子区域Q₂

除最先拆除的子区域Q₁外，将其余区域分别作为第二拆除的子区域预拆除方案，第二拆除的子区域预拆除方案共计3个。先分别确定每个第二拆除的子区域预拆除方案中的深基坑支撑梁的最大拉力f_拉、深基坑支撑梁的最大压力f”’_压和深基坑支撑梁的最大位移U”’：

第二拆除子区域预拆除方案①，拆除子区域X₁和子区域X₂后，深基坑支撑梁的最大拉力f”’_拉为1888.4KN、深基坑支撑梁的最大压力f”’_压为15432.6KN和深基坑支撑梁的最大位移U”’为40.76mm；

第二拆除子区域预拆除方案②，拆除子区域X₁和子区域X₃后，深基坑支撑梁的最大拉力f”’_拉为1763.5KN、深基坑支撑梁的最大压力f”’_压为14825.3KN和深基坑支撑梁的最大位移U”’为31.26mm，其中最大位移超过30mm；

第二拆除子区域预拆除方案③，拆除子区域X₁和区域X₄后，深基坑支撑梁的最大拉力f”’_拉为1635.8KN、深基坑支撑梁的最大压力f”’_压为13726.9KN和深基坑支撑梁的最大位移U”’为21.57mm。

由于第二拆除子区域预拆除方案①和第二拆除子区域预拆除方案②的最大位移U”’均超过30mm的最大位移载荷，故排除第二拆除子区域预拆除方案①和第二拆除子区域预拆除方案②。

排除第二拆除的子区域预拆除方案①和第二拆除的子区域预拆除方案②后，则第二拆除的子区域为第二拆除子区域预拆除方案③所对应的子区域X₄，记为第二拆除子区域Q₂。

以此类推，确定出第三拆除子区域Q₃为X₂。

因此，确定区域III的局部拆除顺序为子区域X₁→子区域X₄→子区域X₂→子区域X₃。

同理，可确定其余区域的局部拆除顺序。

本实施例中：该深基坑支撑梁的拆除顺序为区域I→区域II→区域VI→区域IV→区域V→区域III；局部区域III拆除顺序为：子区域X₁→子区域X₄→子区域X₂→子区域X₃。

本具体实施方式与现有技术相比具有如下优点：

第一、现有的深基坑支撑梁拆除顺序是工人根据经验来确定的，此方法的主观性很大，在施工过程中很有可能造成如下安全事故：深基坑支撑梁局部发生拉伸破坏或者压缩破坏，引发事故；深基坑支撑梁整体性发生失稳，发生坍塌事故；引起基坑周围支护桩发生大的位移变形，引发基坑坍塌，同时对周边的建筑物安全造成威胁；对施工人员产生人生危害。

本具体实施方式采用的拆除顺序方法，是通过有限元软件对基坑周边土压力及边界条件进行模拟，采用极限加载方式进行加载，以支撑梁承载极限荷载和深基坑支撑梁上任意一点位移不超过30mm为依据，对拆除顺序进行校核和验算，最终确定出科学的拆除顺序，保证了施工的安全。

第二、本具体实施方式以位移载荷来模拟土对支撑梁的侧向压力具有较高的安全性，通过此方法确定的拆除顺序，一方面考虑到极限状况下的土压力情况，另一方面确保了深基坑周边支护桩位移在拆除过程中最多产生10mm以内的位移变形，保证了支护桩系统的安全。

因此，本具体实施方式能满足实际承载需要、能消除施工人员的安全隐患、能保证周边建构筑物的安全、符合爆破施工特点和创造性强。

Claims (1)

1.一种确定深基坑支撑梁爆破拆除顺序的方法，其特征在于所述方法的具体步骤是：

步骤1：分区

1.1、根据深基坑支撑梁的形状，将深基坑支撑梁划分为5～6个区域；

1.2、检查步骤1.1划分的每个区域的深基坑支撑梁是否小于100根，若是，则对所划分的区域进行编号，若不是，则返回步骤1.1；

1.3、采用ABAQUS有限元软件或采用ANSYS有限元软件建立深基坑支撑梁有限元模型，确定所有区域中深基坑支撑梁所受压力平均值最大的区域N_M，所述区域N_M排在爆破拆除顺序的最后，记为最后拆除的区域N_M；

步骤2：确定深基坑支撑梁的正截面极限抗压承载力N_压和正截面极限抗拉承载力N_拉

2.1、深基坑支撑梁的正截面极限抗压承载力N_压

N_压＝0.9ψ(f_cA+f_y’A_s’) (1)

式(1)中：

ψ表示深基坑支撑梁的稳定系数，

fc表示深基坑支撑梁的抗压强度设计值，N/mm²，

fy’表示深基坑支撑梁中钢筋的抗压强度设计值，N/mm²，

A表示深基坑支撑梁截面面积，mm²，当纵筋配筋率＞3％时，A用As’代替，

As’表示深基坑支撑梁正截面全部受压纵筋的截面面积，mm²；

2.2、深基坑支撑梁的正截面极限抗拉承载力N_拉

N_拉＝A_sf_y (2)

式(2)中：

A_s为深基坑支撑梁正截面全部受拉纵筋的截面面积，mm²，

f_y为深基坑支撑梁中钢筋的抗拉强度设计值，N/mm²；

步骤3：确定最大位移载荷

根据步骤1.3建立的深基坑支撑梁有限元模型，在10mm的位移荷载下，确定深基坑支撑梁的最大压力n_压和深基坑支撑梁的最大拉力n_拉；

若深基坑支撑梁的最大压力n_压小于深基坑支撑梁正截面极限抗压承载力N_压和深基坑支撑梁的最大拉力n_拉小于深基坑支撑梁正截面极限抗拉承载力N_拉，则最大位移载荷为10mm；

否则，每次以1mm的位移载荷递减，逐次确定位移载荷递减时的深基坑支撑梁的最大压力n'_压和深基坑支撑梁的最大拉力n'_拉，直至当深基坑支撑梁的最大压力n'_压小于深基坑支撑梁正截面极限承载力N_压和深基坑支撑梁的最大拉力n'_拉小于深基坑支撑梁正截面极限抗拉承载力N_拉时止，则该次对应的位移载荷值为最大位移载荷；

步骤4：确定深基坑支撑梁的拆除顺序

4.1确定预拆除的最先拆除区域N1

根据步骤1.3建立的深基坑支撑梁有限元模型和步骤3确定的最大位移载荷，除最后拆除的区域N_M外，将每个区域分别作为最先拆除的预拆除方案；先分别确定每个最先拆除的预拆除方案中的深基坑支撑梁的最大拉力f_拉、深基坑支撑梁的最大压力f_压和深基坑支撑梁的最大位移U；

再排除掉符合下述条件之一的最先拆除的预拆除方案：深基坑支撑梁的最大位移U超过30mm，深基坑支撑梁最大压力f_压大于深基坑支撑梁正截面极限承载力N_压，深基坑支撑梁中最大拉力值f_拉大于深基坑支撑梁正截面极限抗拉承载力N_拉；

然后在剩余的最先拆除的预拆除方案中，深基坑支撑梁的最大位移U最小为最先拆除的预拆除方案，最先拆除的预拆除方案所对应的区域记为最先拆除的区域N₁；

4.2、确定预拆除的第二拆除区域N₂

除最后拆除的区域N_M和最先拆除的区域N₁外，将其余区域分别作为第二拆除的预拆除方案，分别确定第二拆除的预拆除方案中的深基坑支撑梁的最大拉力f'_拉、深基坑支撑梁的最大压力f'_压和深基坑支撑梁的最大位移U’；

再排除符合下述条件之一的第二拆除的预拆除方案：深基坑支撑梁的最大位移U’超过30mm，深基坑支撑梁中的最大压力f'_压大于深基坑支撑梁正截面极限承载力N_压，深基坑支撑梁中的最大拉力值f'_拉大于深基坑支撑梁正截面极限抗拉承载力N_拉；

然后在剩余的第二拆除的预拆除方案中，深基坑支撑梁的最大位移U’最小的方案为第二拆除的预拆除方案，第二拆除的预拆除方案所对应的区域记为第二区域N₂；

4.3、以此类推，依次确定第三拆除区域N₃和第四拆除区域N₄；

步骤5：确定局部拆除顺序

5.1、确定最先拆除的子区域Q₁

在某一区域内，将所述区域内的深基坑支撑梁划分为2～4个子区域，将每个子区域分别作为最先拆除的子区域预拆除方案；先分别确定每个最先拆除的子区域预拆除方案中的深基坑支撑梁的最大拉力f”_拉、最大压力f”_压和最大位移U”；

再排除符合下述条件之一的最先拆除的子区域预拆除方案：深基坑支撑梁的最大位移U”超过30mm，深基坑支撑梁中的最大压力f”_压大于深基坑支撑梁正截面极限承载力N_压，深基坑支撑梁最大拉力值f”_拉大于深基坑支撑梁正截面极限抗拉承载力N_拉；

然后在剩余的最先拆除的子区域预拆除方案中，确定深基坑支撑梁的最大位移U”最小为最先拆除的子区域预拆除方案，最先拆除的子区域预拆除方案所对应的子区域记为最先拆除的子区域Q₁；

5.2、确定第二拆除的子区域Q₂

除最先拆除的子区域Q₁外，将其余子区域分别作为第二拆除的子区域预拆除方案，分别确定第二拆除的子区域预拆除方案中的深基坑支撑梁的最大拉力f”’_拉、最大压力f”’_压和最大位移U”’；

再排除符合下述条件之一的第二拆除的子区域预拆除方案：深基坑支撑梁的最大位移U”’超过30mm，深基坑支撑梁中的最大压力f”’_压大于深基坑支撑梁正截面极限承载力N_压，最大拉力值f”’_拉大于深基坑支撑梁正截面极限抗拉承载力N_拉的子区域预拆除方案；

然后在剩余的第二拆除的子区域预拆除方案中，深基坑支撑梁的最大位移U”’最小为第二拆除的子区域预拆除方案，第二拆除的子区域预拆除方案所对应的子区域记为第二拆除的子区域Q₂；

以此类推，确定第三拆除子区域Q₃和第三拆除子区域Q₄。