CN114737567A - 一种地下封闭空间中间柱切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地下封闭空间中间柱切割方法，用于切除处于地下隧道闭合框架内部的至少部分桥梁桩基，该切割方法至少包括：拆除闭合框架的位于桥梁桩基顶端的第一支撑部；按照预设次数切割处于闭合框架的第一切割范围和第二切割范围内的至少部分桥梁桩基；破除位于闭合框架内部的部分残余桥梁桩基；在闭合框架与桥梁桩基的断裂处加入补强钢筋并施行混凝土浇筑。

Description

一种地下封闭空间中间柱切割方法

技术领域

本发明涉及地下空间施工技术领域，尤其涉及一种地下封闭空间中间柱切割方法。

背景技术

地下隧道施工工艺的一般步骤是：构建钢筋混凝土闭合框架结构—拆除顶部铺盖结构—切除中间支撑柱。中间柱作为临时支撑体系，在钢筋混凝土闭合框架构筑完成之后，通常需要在闭合框架内部将其进行切割分解，而对于部分内部空间狭小的闭合框架而言，因空间狭隘不便于大型设备的转运及其他人力施工器具的架设，故无法直接在闭合框架内部进行整体切除并吊装外运，同时也不便采用其他建筑工程常用的临时支撑柱拆除手段，以防止施工事故的产生。现有技术鲜有针对此类施工环境下对于临时中间柱支撑体拆除的技术方案，为此，本发明旨在提出一种安全、高效的地下封闭空间中间柱切割方法，以解决现有技术存在的问题。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供了一种地下封闭空间中间柱切割方法，旨在解决现有技术中存在的至少一个或多个技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种地下封闭空间中间柱切割方法，用于切除处于地下隧道闭合框架内部的至少部分桥梁桩基，该切割方法包括：

拆除闭合框架的位于桥梁桩基顶端的第一支撑部；

按照预设次数切割处于闭合框架的第一切割范围和第二切割范围内的至少部分桥梁桩基；

破除位于闭合框架结构内部的部分残余桥梁桩基；

在闭合框架与桥梁桩基的断裂处加入补强钢筋并施行混凝土浇筑。

优选地，按照预设次数切割处于闭合框架的第一切割范围和第二切割范围内的至少部分桥梁桩基包括：

在第一切割范围和第二切割范围各自的顶板处设置导向轮；

将切割用绳索穿过导向轮并将绳索至少部分环覆于桥梁桩基周侧，以在桥梁桩基外围形成围绕且并行于沿桥梁桩基轴向延伸的至少一个横截面的绳索切割段；

在外部驱动力作用下通过绳索切割段切除位于第一切割范围和第二切割范围各自顶板和底板之内的桥梁桩基。

优选地，通过绳索切割段切除位于第一切割范围和第二切割范围各自顶板和底板之内的桥梁桩基包括：

通过绳索切割段切除桥梁桩基与第一切割范围和第二切割范围各自顶板间的连接部位；

将绳索切割段沿桥梁桩基轴向下移至预定位置处，并基于预设切割角沿周向切割桥梁桩基以获得至少一个桥梁桩基分段；

重复下移绳索切割段至至少另一预定位置处并沿预设切割角切割桥梁桩基以获得至少另一个桥梁桩基分段之步骤，直至切除至桥梁桩基与第一切割范围和第二切割范围各自底板的连接部位。

优选地，本发明还涉及另一种桥梁桩基的切割方法，该切割方法可以包括：

将切割用绳索围绕于桥梁桩基中段外侧进行切除以获得至少一个桥梁桩基分段，并在第一切割范围和第二切割范围各自的底板处预留至少部分桥梁桩基以作为用于承接桥梁桩基分段的桥梁桩基承接分段；

将切割用绳索沿径向垂直于桥梁桩基方向穿过布设于第一切割范围和第二切割范围各自顶板处的导向轮和连接于顶板的部分桥梁桩基的底部切割面以形成用于竖向切割的绳索切割段；

控制用于竖向切割的绳索切割段沿竖向切割桥梁桩基至第一切割范围和第二切割范围各自的顶板处，以获得至少一个与顶板相连但与其余部分桥梁桩基物理分离的桥梁桩基块；

调整切割用绳索以与顶板平行的方式围绕于桥梁桩基顶部外侧以形成用于平行切割的绳索切割段，通过用于平行切割的绳索切割段切除桥梁桩基块与顶板间的联结，以使得至少一个桥梁桩基块与顶板分离。

优选地，在将至少部分绳索穿过桥梁桩基的底部切割面以形成相应的用于竖向切割的绳索切割段时，该绳索切割段是以偏离底部切割面的中心对称线的方式来设置的，且获得至少一个与顶板相连但与其余部分桥梁桩基物理分离的桥梁桩基块是经由多次与底部切割面的中心对称线彼此平行或垂直的切割而获得的。

优选地，在通过绳索切割段水平切除至少一个桥梁桩基块同顶板间的连接部位后，桥梁桩基块下落至底部预留的桥梁桩基承载分段上；

待联结至第一切割范围和第二切割范围各自顶板之上的部分桥梁桩基切除及下落完成后，将预留于底板之上的桥梁桩基承载分段切除。

优选地，在按照预设次数切割处于闭合框架的第一切割范围和第二切割范围内的至少部分桥梁桩基之后，还包括：

将切除后的至少部分桥梁桩基吊装外运。

由于闭合框架内部空间狭小，可施工的活动范围大大受限，因此无法对闭合框架内的桥梁桩基施行整体切除及吊装外运，因此采用绳锯分块切割方式能够安全、迅速地将桥梁桩基从闭合框架内部切除，且绳锯切割省时省力，不需要耗费过多的人力物力，适应于窄范围的柱体切割环境。

优选地，闭合框架包括设置于第一支撑部底部两端的冠梁、支护桩以及旋喷桩。

优选地，闭合框架还包括设置在第一支撑部底部的第二支撑部、第三支撑部以及第四支撑部，第二支撑部、第三支撑部和/或第四支撑部各自两端连接于支护桩。

优选地，桥梁桩基依次贯穿第二支撑部、第三支撑部和/或第四支撑部，且桥梁桩基顶端抵靠至第一支撑部，其底端延伸至基坑底部以下。

优选地，第一支撑部为空心板铺盖支撑结构，且第一支撑部由沥青砼铺装层、钢筋混凝土浇筑层以及预应力空心板层构成。

优选地，第二支撑部、第三支撑部和/或第四支撑部为钢筋混凝土支撑结构，其中，第二支撑部设置于第一切割范围之内，第三支撑部以及第四支撑部设置于第二切割范围之内。

附图说明

图1是本发明提供的一种优选实施方式的地下封闭空间中间柱切割方法应用环境的断面示意图；

图2是本发明提供的一种优选实施方式的地下封闭空间中间柱切割方法应用环境的结构示意图之一；

图3是本发明提供的一种优选实施方式的地下封闭空间中间柱切割方法应用环境的结构示意图之二；

图4是根据本发明实施例1所述的一种地下封闭空间中间柱切割方法步骤一优选的断面示意图；

图5是根据本发明实施例1所述的一种地下封闭空间中间柱切割方法步骤二优选的断面示意图；

图6是根据本发明实施例1所述的一种地下封闭空间中间柱切割方法步骤三优选的断面示意图；

图7是根据本发明实施例1所述的基于导向轮切割桥梁桩基时优选的正面示意图；

图8是根据本发明实施例1所述的基于导向轮切割桥梁桩基时优选的侧面示意图；

图9是根据本发明实施例1所述的通过导向轮定位绳索时沿桥梁桩基轴向观察优选的结构示意图；

图10是根据本发明实施例2所述的通过绳锯切除部分桥梁桩基后的结构示意图；

图11是根据本发明实施例2所述的通过绳锯切除顶部剩余部分桥梁桩基时绳索的布置示意图。

图12是以图11所示的通过绳锯沿竖向切除桥梁桩基时桥梁桩基底部切割面的切割示意图，以及沿横向切除桥梁桩基块时的切割示意图。

附图标记列表

1：冠梁；2：支护桩；3：旋喷桩；4：第一支撑部；5：桥梁桩基；6：第二支撑部；7：第三支撑部；8：第四支撑部；100：闭合框架；101：交通舱；102：热力舱；103：风道；104：水信舱；105：电力舱；200：上层地面；300：基坑底部；400：第一切割范围；500：第二切割范围。

具体实施方式

实施例1

下面结合附图进行详细说明。

需要理解的是，本发明附图及实施例中X指代“第一方向”，Y指代“第二方向”，且为了便于理解，“第一方向”优选为北向，“第二方向”优选为南向。

图1示出了本发明的地下封闭空间中间柱切割方法在一种优选实施方式下的应用场景示意图。

具体地，图1示出了地下隧道工程中一种闭合框架100的内部断面结构。该闭合框架100沿竖向从上至下依次可分为综合管廊层和交通隧道层。综合管廊层由热力舱102、风道103、水信舱104以及电力舱105构成。交通隧道层包括至少一个用于车辆行驶的交通舱101。

在一些可选实施方式中，闭合框架100顶部底板的厚度约为1.2m，侧墙厚度为0.8m～1m。进一步地，交通舱101内轮廓净宽约为13.75m，交通隧道层净高约为6.8m；综合管廊层净高约为3.5m。该闭合框架100结构全宽为29.9m～30.5m，全高为12.5m～13.5m。

图2示出了本发明的地下封闭空间中间柱切割方法在一种优选实施方式下的应用场景的结构示意图。

具体地，图2示出了一种优选实施方式下的闭合框架100的具体结构组成。该闭合框架100包括位于上层地面之下的沿竖向依次排布的第一支撑部4、第二支撑部6、第三支撑部7以及第四支撑部8。第一支撑部4两端连接至冠梁1。各支撑部被构造为板状结构，且各支撑部与两侧的支护桩2连接，各支护桩2各自背靠的一侧设置有旋喷桩3。进一步地，大致位于闭合框架100中部的桥梁桩基5贯穿第二支撑部6、第三支撑部7及第四支撑部8，且其顶端抵靠至第一支撑部4以支撑该第一支撑部4。支护桩2、旋喷桩3及桥梁桩基5底端延伸至基坑底部300以下。

根据一种优选实施方式，第一支撑部4可以为空心板铺盖支撑结构，且该空心板铺盖支撑结构可由沿竖向从上至下依次排布的沥青砼铺装层、钢筋混凝土浇筑层以及后张预应力空心板层构成。在一些优选实施方式中，沥青砼铺装层厚度例如为70mm，钢筋混凝土浇筑层厚度例如为100mm，后张预应力空心板层厚度例如为950mm。特别地，第二支撑部6、第三支撑部7及第四支撑部8可以为钢筋混凝土支撑结构。

根据一种优选实施方式，如图2及图3所示，该闭合结构100内部需要进行切除的部分为该桥梁桩基5位于第一切割范围400以及第二切割范围500内的至少部分桩基体。优选地，第一切割范围400对应于综合管廊层的高度范围；第二切割范围500对应于交通隧道层的高度范围。

为此，本发明提供了一种地下封闭空间中间柱切割方法，该方法至少包括：

拆除桥梁桩基5顶端的第一支撑部4；

按照预设次数分别对处于第一切割范围400和第二切割范围500内的至少部分桥梁桩基5进行切割；

将切下的至少部分桥梁桩基5吊装外运；

破除位于闭合结构100中板及顶板内部残余的桥梁桩基5；

在闭合结构100中板及顶板内部加入补强钢筋并浇筑混凝土。

为了便于理解，下面将结合图4-图6详细说明本发明的原理及流程。

根据图4所示的一种优选实施方式，在切除闭合结构100内部的部分桥梁桩基5之前，需要先拆除桥梁桩基5顶端的第一支撑部4，且优选地，拆除第一支撑部4之前需要进行地面交通疏导。

根据图5所示的一种优选实施方式，按照预设次数分别对处于第一切割范围400和第二切割范围500内的至少部分桥梁桩基5进行切割。特别地，切割次数是由工程人员依据设计施工经验并结合各切割范围的实际高度来确定的。在一些可选实施方式中，综合管廊层的净高例如为3.5m，则预设的切割次数可以为四次。交通隧道层的净高例如为6.8m，则预设的切割次数可以为五次。且优选地，在本发明中，切割方式采用绳锯切割。

根据一种优选实施方式，将分别位于第一切割范围400和第二切割范围500内的至少部分桥梁桩基5通过绳锯切割为多块彼此独立的混凝土柱体后，将其吊装外运。

根据图6所示的一种优选实施方式，将第一切割范围400和第二切割范围500内的至少部分桥梁桩基5切下并吊装外运后，采用破碎工具(例如破碎锤)依次破除闭合结构100中板及顶板范围内的残留桥梁桩基5。进一步地，在将闭合结构100中板及顶板断裂处的残留桥梁桩基5破除后，加入补强钢筋，并浇筑与原结构同标号的混凝土以将断裂处进行修整。

根据一种优选实施方式，在通过绳锯切除第一切割范围400和第二切割范围500内的至少部分桥梁桩基5时，具体的切割过程是按照如下方式进行的：

在第一切割范围400和/或第二切割范围500的顶板接缝位置处设置导向轮。具体地，导向轮可配置在待切除的部分桥梁桩基5的沿绳锯切割方向的一侧，即位于待切除的部分桥梁桩基5的后侧，并且导向轮通过胀栓与混凝土墩柱固定至顶板。且优选地，多个导向轮可以关于桥梁桩基5的轴心对称分布，如图7和图8所示。

将绳索依次按照导向轮—桥梁桩基5—导向轮的顺序穿过并至少部分环绕至桥梁桩基5，以同时将位于桥梁桩基5顶端外围的至少部分绳索容置并抵接至导向轮，以通过导向轮在桥梁桩基5顶端外围形成至少部分平行于沿桥梁桩基5轴向延伸的至少一个横截面的绳索切割段。

特别地，导向轮能够将至少部分切割用绳索以几乎平行于桥梁桩基顶部顶板的方式被活动安置在该桥梁桩基顶端外围，从而形成具有一定长度的绳索切割段，并且该绳索切割段至少部分环覆于桥梁桩基周侧。基于导向轮的容置及定位作用，绳索切割段能够在外力驱动下以近乎平行的姿态切断桥梁桩基与顶部顶板间的连接部位，而在不具备导向轮的情况下，用绳索切割该连接部位易使得桥梁桩基的端部产生一斜面，导致顶板下方具有未完全切除的桩茬，从而增加后期除茬工作量，尤其是该桩茬位于具有一定高度的顶板之上，除茬工作存在安全风险，且同时该桩茬不利于在该连接部位处施做钢筋混凝土补强结构。

另一方面，导向轮在具备将至少部分绳索以平行姿态定位至桥梁桩基顶端外围以便于切除的作用的同时，还承担着减少绳索与桥梁桩基间的线性接触面以及减轻相应滑动摩擦或卸除一定摩擦载荷的作用。具体地，如图9所示，当在不具备导向轮的情况下，绳索围绕并实施切除的线接触面例如约为桥梁桩基周长的二分之一；而当至少两个导向轮被固定至桥梁桩基两侧，且导向轮外沿处于绳索与桥梁桩基原接触点所在切线之外时，绳索围绕并实施切除的线接触面小于原来的二分之一，即虽然减少了绳索任一一次与桥梁桩基的线接触面，降低了摩擦切割的范围，但由于桥梁桩基为混凝土实心结构，其表面的摩擦系数较大，使得其与绳索之间的滑动摩擦力较大，因此在绳索摩擦接触更大范围的桩基表面以进行切除时，需要提供更大的外部驱动力，而借助于导向轮的作用，能够减少绳索与桥梁桩基的接触面以卸除一定的摩擦载荷，并且导向轮具有促进绳索滑动的作用，能够加快绳索于桥梁桩基表面的滑动速度，即在单次时间内，借助于导向轮的作用绳索能够移动的频率要快于原有不具备导向轮时的频率，且同时能够降低所需的外部驱动力，而该驱动力通常是由相应设备提供，那么此举将同比降低驱动设备的输出功率，而更为密集的滑动切割频率亦能使针对桥梁桩基的切割效率被显著提升。

根据一种优选实施方式，借助于桥梁桩基5两侧的导向轮，通过绳索沿桥梁桩基5外侧水平切除桥梁桩基5与第一切割范围400和第二切割范围500顶板的连接部位。进一步地，待连接部位被切断后，将切割用绳索沿竖向向下移动至至少另一预定位置处，以继续沿周向将桥梁桩基5部分切除。

根据一种优选实施方式，重复上述下移绳索并沿周向切割桥梁桩基5的步骤，直到第一切割范围400和第二切割范围500内的桥梁桩基5被全部切除。且优选地，当切除桥梁桩基5至其底部时，可以不配置导向轮，而仅以底板所在平面为基准面将至少部分绳索以近乎平行状态配置在桥梁桩基5周侧。

特别地，在将桥梁桩基5切割成若干彼此独立的桥梁桩基分段时，桥梁桩基分段尺寸过大会导致切割困难，同时单次切除尺寸过大容易使得下部桥梁桩基分段承压过大，尤其是当切除的桥梁桩基分段分布不完全均匀时，会致使下部桥梁桩基分段的接触表面受力不一，且过大的切除尺寸将给后续的吊装搬运工作带来困难；另一方面，桥梁桩基分段尺寸过小易使得切除的频率增加，使得施工效率显著降低。因此，在本发明中，需要根据第一切割范围400和第二切割范围500各自的顶板与底板之间的可作业空间来确定单次切除的桥梁桩基分段的长度。

此外，除在桥梁桩基5的顶部与底部进行绳索切割之外，当通过绳索在桥梁桩基5的顶底两端之间进行切割时，需要基于预设的切割角a沿桥梁桩基5周向进行切除。具体地，该切割角的主要目的是为了便于移除切落的桥梁桩基分段，以对桥梁桩基分段进行分段吊装外运。进一步地，较大的切割角将加剧桥梁桩基分段的滑落速度，容易造成风险；而较小的切割角则不易于桥梁桩基分段的移除。例如，在一些可选实施方式下，切割角优选为20°～55°，更优选为25°～50°，且较佳地为30°～45°。

实施例2

根据一种优选实施方式，以图3-图5为例，本发明还提供了一种不同于实施例1的中间柱切除方法。具体地，在切除位于第一切割范围400和第二切割范围500的部分桥梁桩基5时，可采用先切除桥梁桩基5的中间部分，再切除两端剩余桩体的方式。

根据一种优选实施方式，在切除第二切割范围500内的桥梁桩基5时，首先需要根据该部分桥梁桩基5的长度来确定切除的段数，为了便于说明，例如总切除段数为4段(如图5虚线部分所示)。进一步地，如图10所示，首先通过绳索切除桥梁桩基5中部且靠近于底板的部分桥梁桩基5以获得至少一个桥梁桩基分段(第一个桥梁桩基分段，例如从上至下的第三个桥梁桩基分段)，并在该部分被切除的桥梁桩基分段下方预留部分桥梁桩基5(例如从上至下的第四个桥梁桩基分段)以形成用于承载由其上方桥梁桩基分段所施加载荷的桥梁桩基承载分段。优选地，在切除第一个桥梁桩基分段并形成相应的桥梁桩基承载分段时，其两端切割面应与地面平行。

根据一种优选实施方式，切除该部分桥梁桩基分段时，两侧切口优选呈水平面切口，这是考虑到在后续切除其上部与顶板相连的悬空的部分桥梁桩基5时，当上方带有斜面切口的桥梁桩基分段落下时，上部桥梁桩基分段的斜面切口与其底部桥梁桩基承载分段以及地面撞击后极易碎裂，且由于剧烈震荡冲击很可能产生向四周飞溅的碎石，该碎石通常具有很高的瞬时动能，而在施工过程中，迸射的碎石很容易造成周边人员的伤亡，故需要极力避免碎石的产生。

根据一种优选实施方式，当上方具有水平切口的桥梁桩基分段竖直下落时，底部预留的桥梁桩基承载分段至少能够基于自身的水平切口与下落的桥梁桩基分段的切面密切贴合，充分贴合使得下落的桥梁桩基分段通过其底面若干施力点所施加的瞬时重力载荷能够被下方桥梁桩基承载分段所对应的若干受力点充分承载并缓和，由此而来，不仅能够减少碎石飞溅，同时也能够充分承接上方的桥梁桩基分段，以缓解其重力势能，从而防止由于其直接下落至地面时，因强烈撞击而对地面既有结构造成的破坏，尤其是地下隧道工程通常为多层结构，各层地面除了承接及分层作用之外，还具有防水、隔断等作用，每层的功能也并非完全相同，特别是有些地面层结构一旦遭到破坏几乎是不可逆的，故降低桥梁桩基分段落地时对地面既有结构的伤害，也能够减轻对其它地下空间层的破坏。

特别地，桥梁桩基5内部的应力变化随桥梁桩基5竖向向下逐渐增大，因此相较靠下位置的桥梁桩基柱体将承受更为巨大的横向及竖向载荷，首先切除桥梁桩基5中部且靠近于底端的部分桥梁桩基5是考虑到，该部分桥梁桩基5顶部一体连接有体积及重量较大的桥梁桩基分段，而其底部则仅依靠体积及重量较小的桥梁桩基分段承接，先切除该部分桥梁桩基5能够使得此处的蓄积的应力势能够充分被释放，不至于过分挤压而蓄积大量的应变势能，从而对底板地面造成伤害，破坏其承接及分层作用。

此外，位于顶部的剩余桥梁桩基分段能够借助于顶板的连接固定作用而维持原有状态，不至于在其下方部分桥梁桩基5被切除后因无相应承托结构而坠落，而且在其下部相应桥梁桩基分段被切除后，其与下部相应桥梁桩基分段连接部位之间的载荷或应力约束也得以释放，而该部分载荷或应力约束很有可能导致切除整段桥梁桩基分段之时，产生使相应桥梁桩基分段碎裂的应力，通常切除过大的尺寸是极其困难的工作，若加之切除过程中柱体碎裂，则大段柱体碎裂产生的碎石将造成无法估量的严重后果，由此，将位于顶部的剩余桥梁桩基分段底部一端的载荷或应力约束首先释放，使得后续对于该部分桥梁桩基分段的切除及转运工作更加高效、安全。

根据一种优选实施方式，待位于桥梁桩基5中部且靠近于底板的第一个桥梁桩基分段被切除后，借助叉车、钢架及绳索等工具将该桥梁桩基分段移除并吊装外运。

根据一种优选实施方式，如图10所示，沿竖向从下至上依次分段切除与顶板联结的上部剩余桥梁桩基5。特别优选地，切除上部桥梁桩基5时，可按照两步法进行切除。具体地，先以水平方式通过绳锯或绳索切除部分桥梁桩基5以获得至少另一个桥梁桩基分段(第二个桥梁桩基分段，例如从上至下的第二个桥梁桩基分段)，且在切除过程中，可通过在外围设置或搭建钢架结构的方式使得第二个桥梁桩基分段能够在规定的作业空间内掉落并由底部预留的桥梁桩基承载分段充分承接，以避免切除后的桥梁桩基分段非期望地掉落至底板地面。进一步地，在第二个桥梁桩基分段下落至桥梁桩基承载分段后，将该桥梁桩基分段吊装外运。

进一步地，如图11所示，对于顶部剩余的桥梁桩基5，是按如下方式进行切除的：

将切割用绳索沿径向垂直于桥梁桩基5方向穿过布设于顶板的导向轮和连接于顶板的部分桥梁桩基5的底部切割面，其中，当至少部分绳索穿过桥梁桩基5的底部切割面以形成相应的绳索切割段时，该绳索切割段以偏离底部切割面的中心对称线的方式设置；

控制抵靠至桥梁桩基5底部切割面的绳索切割段沿竖向切割桥梁桩基5至顶板处，以获得至少一个与顶板相连但与剩余桥梁桩基5物理分离的桥梁桩基块。优选地，鉴于待切除的桥梁桩基5的柱形结构，该桥梁桩基块可以为四分之一圆柱体或五分之一圆柱体结构。

特别地，如图12所示，在获得第一个桥梁桩基块后，平移所述绳索切割段至大致关于底部切割面的中心对称线对称的至少另一切割处，并控制绳索切割段沿竖向切割桥梁桩基5至顶板处，以获得至少另一个与顶板相连但与剩余桥梁桩基5物理分离的桥梁桩基块。

进一步地，在经由至少两次彼此平行的切割以获得至少两个桥梁桩基块之后，按照与前述至少一次切割方向彼此垂直的方式调节及平移绳索切割段，并沿竖向继续切割桥梁桩基5至顶板处以获得另外两个与顶板相连但与剩余桥梁桩基5物理分离的桥梁桩基块。优选地，在沿竖向切割顶部桥梁桩基5以分别获得构型基本一致的至少四个桥梁桩基块之后，位于该四个桥梁桩基块之间的剩余桥梁桩基分段大致呈一立方体结构，该立方体结构与其外围的桥梁桩基块处于物理分离的状态，并且该立方体结构与其外围的桥梁桩基块均联结于顶板。特别地，该立方体结构优选为长方体，并且该立方体结构的整体体积明显小于底部预留的桥梁桩基承载分段。

特别地，为了适应于绳索切割段的方位调节，可在顶板处设置多个围绕桥梁桩基5周向排布的导向轮，以便于调整绳索切割段的切割方向。

根据一种优选实施方式，将顶部剩余的桥梁桩基5按照如上方式切割成与顶板联结且彼此之间物理分离的多个桥梁桩基块以及中心立方柱体后，如图12所示，借助于导向轮，将至少部分绳索以与顶板平行的方式围绕于顶部桥梁桩基5的外侧以形成用于平行切割的绳索切割段，通过该平行的绳索切割段将顶部剩余桥梁桩基5与顶板分离，当所述绳索切割段水平经过桥梁桩基块和中心立方柱体各自与顶板的连接处后，桥梁桩基块和中心立方柱体竖直下落至底部的桥梁桩基承载分段上。

进一步地，待上部桥梁桩基5切除完毕后，将切落的桥梁桩基块和中心立方柱体吊装外运。最后，将预留于底板之上的桥梁桩基承载分段切除并吊装外运。同样地，当处于第一切割范围400和第二切割范围500内的部分桥梁桩基5被切除后，需要对顶板及底板附近残余的桥梁桩基进行破除，并在相应的断裂部位加入补强钢筋，以及浇筑与原结构同标号的混凝土以将断裂处进行修整。

根据一种优选实施方式，在切除联结至顶板的剩余桥梁桩基5时，由于该部分桥梁桩基5主要依靠顶板的连接固定作用而维持原有的稳定状态，若直接水平切除整块桥梁桩基5，则在整块桥梁桩基5与顶板完全分离的瞬间，顶板对于其的限制固定作用将瞬间消失，尤其是顶部剩余桥梁桩基5与底部预留的桥梁桩基承载分段之间具有较大的垂直净距，在自身体积与体重较大的情况下，加之自由落体时的重力加速度，直接坠落至下部预留的桥梁桩基承载分段时，会对其产生十分猛烈的撞击，而彼此间的相互撞击很可能引起碎石飞溅，从而造成人员伤亡和设备损伤；其次，对于切除整块体积和重量都十分庞大的桥梁桩基分段而言，沿水平方向直接切除顶部桥梁桩基分段与顶板间的连接部位需要借助于大量人力或是设备的高功率输出，因为该水平方向的切割力实际上是由处于底板处的人力或动力设备所提供的沿竖直面斜向朝下的驱动力的分力，因此若要将水平方向切割力达到目标阈值，则实际所需的驱动力是大于该水平方向切割力的；此外，在顶部整块桥梁桩基分段下落时，由于下部桥梁桩基承载分段的承接面与上方整块坠落的桥梁桩基分段的底部切割面几乎大小一致，故当顶部整块桥梁桩基分段下落时，若其底部切割面未与桥梁桩基承载分段的承接面完全贴合接触，则桥梁桩基承载分段至少在该承接面上无相应的冗余空间来分摊桥梁桩基分段下落时所施加的巨幅载荷，由此一来，不仅可能导致整块桥梁桩基分段下落时偏离原定方向或是超出原定空间，进而影响桥梁桩基分段的转运，甚至是产生安全事故，也可能会因桥梁桩基承载分段有限的承接面无法有效缓解桥梁桩基分段下落时的重力载荷而出现碎裂以及向四周迸射飞溅碎石的现象，由此引发安全事故。

优选地，在本实施例中，在切除顶部剩余桥梁桩基分段之前，需要基于顶板与底板之间的可作业空间，根据顶部剩余桥梁桩基分段的总长度首先水平切除至少一个整块的桥梁桩基分段，以减少后续分块切除顶部剩余桥梁桩基5时的作业难度以及降低作业风险，因为沿竖向直接切除体积较大的桥梁桩基分段是比较困难，且鉴于后续通过水平方向切落具有较大体积/重量的桥梁桩基分段时，容易产生剧烈撞击，尤其是容易形成飞溅的碎石，因此有必要减少后续采用竖向及横向交替方式分块切除顶部剩余桥梁桩基5时的总体作业面积/体积，以兼顾作业效率及作业安全。

进一步地，在本实施例中，在切除顶部剩余的桥梁桩基5之时，是通过竖向切割与横向切割结合的方式来对顶部剩余的桥梁桩基5进行分块切除的。特别地，竖向切割与横向切割结合具有以下优点：首先在沿竖向将桥梁桩基5外围至少部分桩基体切割成多个彼此物理分离的桥梁桩基块时，切割用绳索是沿竖直平面设置的，因此在从底板方向通过该竖直面内的切割绳索施加沿竖向的切割力时，相较于从底板方向施加沿水平方向的水平切割力而言，该竖向切割力的提供是更易操作的，并且该竖向切割力可以为外加竖向驱动力的全部，而施加水平切割力时，为了便于切除及移动，该水平切割力通常是外加竖向驱动力的部分分力，因此水平切割时，需要提供更大的来自于底板方向的竖向驱动力才能满足相应的切割动力，本实施例中，借助于导向轮的固定及力线改变作用，竖向切割时提供数值更大的竖向切割力是更为容易的。

其次，首先采用竖向切割仅是将顶部剩余的桥梁桩基5分割成多个彼此独立的桥梁桩基块，由此一来，相较于沿水平方向切除整块的桥梁桩基5而言，绳索单次需切割的范围减少，并且由于竖向切割力的提供更为容易，故使得切割的难度成倍降低；同时，将顶部桥梁桩基分段分块处理能够使桥梁桩基5内部蓄积的应力得到缓慢释放，以减少整块坠落时由于内部应力向外瞬间扩散而造成碎石飞溅；而进一步地，相较于水平直接切除整块桥梁桩基分段而言，先通过竖向切割分块，再通过水平切割切断各桥梁桩基块与顶板之间的联结关系，使得顶部剩余的桥梁桩基分段在被切除掉落后，是依次以多个彼此独立、且体积和重量都大幅减小的桥梁桩基块的形式坠落的，由此，在竖向分块使各桥梁桩基块间的内部约束明显减弱的情况下，不仅使得水平切割顶部剩余桥梁桩基分段时更加容易操作，而且由于体积和重量都大幅减小，使得相应桥梁桩基块坠落至下部预留的桥梁桩基承载分段时，能够明显降低大量飞溅碎石的产生概率。

更为重要的是，在沿竖向切割顶部剩余的桥梁桩基分段以形成多个彼此物理分离的桥梁桩基块时，是按照任意两次切割方向以几乎彼此平行或垂直的方式来进行的，即，本实施例中，将顶部剩余的桥梁桩基分段分割为至少四块呈四分之一圆柱体或五分之一圆柱体的桥梁桩基块，和一块位于中心位置的呈立方柱体的桥梁桩基块，此举一方面不仅能够大幅减轻任意一次掉落的桥梁桩基块的整体体积及体重，另一方面，任意一次掉落的桥梁桩基块的底部切割面相较于下方预留的桥梁桩基承载分段的承接面而言是大幅减小的，故桥梁桩基承载分段具有足够的承接面积来应对上方桥梁桩基块非预期的下落(例如非理想的竖直下落)，并且冗余的压力承接面能够很好地应对坠落桥梁桩基块所施加的瞬时载荷，避免相互间的撞击而使桥梁桩基块或自身产生巨量或巨型碎石。

除此之外，在将顶部剩余的桥梁桩基分段分割为至少四块呈四分之一圆柱体或五分之一圆柱体的桥梁桩基块，和一块位于中心位置的呈立方柱体的桥梁桩基块的情况下，无论是以平行于该立方柱体的垂直平分线还是平行于其对角线的方式进行平行切割，随着外围至少一个圆柱形桥梁桩基块和该中心立方体桥梁桩基块的掉落，因切割方向的影响，加之桥梁桩基块与顶板的联结关系，导致在中心立方体桥梁桩基块与顶板联结关系解除的瞬间，该中心立方体桥梁桩基块有朝向切割方向，即，朝向切除前一侧倾斜坠落的趋势，而该中心立方体桥梁桩基块与顶板断开的瞬间，其两侧圆柱形桥梁桩基块也是随之同时坠落的，由此在该中心立方体桥梁桩基块坠落过程中，其两侧的圆柱形桥梁桩基块能够一定程度上限制该中心立方体桥梁桩基块的侧向偏移，以防止其远离划定的作业空间，并且降低其侧边棱角直接撞击底部桥梁桩基承载分段的可能，从而避免产生过多碎石，同时两侧的圆柱形桥梁桩基块也能够进一步限制迸射碎石的运动空间，并降低迸射碎石所产生的瞬时动能。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。

Claims (10)

1.一种地下封闭空间中间柱切割方法，用于切除处于地下隧道闭合框架(100)内部的至少部分桥梁桩基(5)，其特征在于，所述切割方法包括：

拆除所述闭合框架(100)的位于所述桥梁桩基(5)顶端的第一支撑部(4)；

按照预设次数切割处于所述闭合框架(100)的第一切割范围(400)和第二切割范围(500)内的至少部分桥梁桩基(5)；

破除位于所述闭合框架(100)结构内部的部分残余桥梁桩基(5)；

在所述闭合框架(100)与所述桥梁桩基(5)的断裂处加入补强钢筋并施行混凝土浇筑。

2.根据权利要求1所述的切割方法，其特征在于，所述按照预设次数切割处于所述闭合框架(100)的第一切割范围(400)和第二切割范围(500)内的至少部分桥梁桩基(5)包括：

在第一切割范围(400)和第二切割范围(500)各自的顶板处设置导向轮；

将切割用绳索穿过所述导向轮并将所述绳索至少部分环覆于所述桥梁桩基(5)周侧，以在所述桥梁桩基(5)外围形成围绕且并行于沿所述桥梁桩基(5)轴向延伸的至少一个横截面的绳索切割段；

在外部驱动力作用下通过所述绳索切割段切除位于所述第一切割范围(400)和第二切割范围(500)各自顶板和底板之内的所述桥梁桩基(5)。

3.根据权利要求2所述的切割方法，其特征在于，所述通过所述绳索切割段切除位于所述第一切割范围(400)和第二切割范围(500)各自顶板和底板之内的所述桥梁桩基(5)包括：

通过所述绳索切割段切除所述桥梁桩基(5)与所述第一切割范围(400)和第二切割范围(500)各自顶板间的连接部位；

将所述绳索切割段沿桥梁桩基(5)轴向下移至预定位置处，并基于预设切割角沿周向切割所述桥梁桩基(5)以获得至少一个桥梁桩基分段；

重复下移所述绳索切割段至至少另一预定位置处并沿预设切割角切割所述桥梁桩基(5)以获得至少另一个桥梁桩基分段之步骤，直至切除至所述桥梁桩基(5)与所述第一切割范围(400)和第二切割范围(500)各自底板的连接部位。

4.根据权利要求1所述的切割方法，其特征在于，所述至少部分桥梁桩基(5)的切除之步骤包括：

将切割用绳索围绕于所述桥梁桩基(5)中段外侧进行切除以获得至少一个桥梁桩基分段，并在所述第一切割范围(400)和第二切割范围(500)各自的底板处预留至少部分桥梁桩基(5)以作为用于承接所述桥梁桩基分段的桥梁桩基承接分段；

将切割用绳索沿径向垂直于所述桥梁桩基(5)方向穿过布设于所述第一切割范围(400)和第二切割范围(500)各自顶板处的导向轮和连接于所述顶板的部分所述桥梁桩基(5)的底部切割面以形成用于竖向切割的绳索切割段；

控制用于竖向切割的所述绳索切割段沿竖向切割所述桥梁桩基(5)至所述第一切割范围(400)和第二切割范围(500)各自的顶板处，以获得至少一个与所述顶板相连但与其余部分桥梁桩基(5)物理分离的桥梁桩基块；

调整所述切割用绳索以与所述顶板平行的方式围绕于所述桥梁桩基(5)顶部外侧以形成用于平行切割的绳索切割段，通过用于平行切割的所述绳索切割段切除所述桥梁桩基块与顶板间的联结，以使得至少一个所述桥梁桩基块与所述顶板分离。

5.根据权利要求4所述的切割方法，其特征在于，在将至少部分所述绳索穿过所述桥梁桩基(5)的底部切割面以形成相应的用于竖向切割的绳索切割段时，该绳索切割段是以偏离所述底部切割面的中心对称线的方式来设置的，且所述获得至少一个与所述顶板相连但与其余部分桥梁桩基(5)物理分离的桥梁桩基块是经由多次与所述底部切割面的中心对称线彼此平行或垂直的切割方式而获得的。

6.根据权利要求5所述的切割方法，其特征在于，在通过所述绳索切割段水平切除至少一个所述桥梁桩基块同顶板间的连接部位后，所述桥梁桩基块下落至底部预留的桥梁桩基承载分段上；

待联结至所述第一切割范围(400)和第二切割范围(500)各自顶板之上的部分所述桥梁桩基(5)切除及下落完成后，将预留于所述底板之上的桥梁桩基承载分段切除。

7.根据权利要求1～6任一项所述的切割方法，其特征在于，在所述按照预设次数切割处于所述闭合框架(100)的第一切割范围(400)和第二切割范围(500)内的至少部分桥梁桩基(5)之后，还包括：

将切除后的所述至少部分桥梁桩基(5)吊装外运。

8.根据权利要求1～7任一项所述的切割方法，其特征在于，所述闭合框架(100)包括设置于所述第一支撑部(4)底部两端的冠梁(1)、支护桩(2)以及旋喷桩(3)。

9.根据权利要求1～8任一项所述的切割方法，其特征在于，所述闭合框架(100)还包括设置在所述第一支撑部(4)底部的第二支撑部(6)、第三支撑部(7)和/或第四支撑部(8)，所述第二支撑部(6)、第三支撑部(7)和/或第四支撑部(8)各自两端连接于所述支护桩(2)。

10.根据权利要求1～9任一项所述的切割方法，其特征在于，所述桥梁桩基(5)依次贯穿所述第二支撑部(6)、第三支撑部(7)和/或第四支撑部(8)，且所述桥梁桩基(5)顶端抵靠至所述第一支撑部(4)，其底端延伸至基坑底部(300)以下。

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