大型船閘混凝土支撐梁拆除施工技術淺析

鐘東麗

(廣東省源天工程有限公司，廣州 511340)

1 支撐梁拆除施工技術分類與特點

與大型船閘相配套的是大規(guī)模的深基坑施工，基坑中所采用的支撐措施相對復雜，且采用滿堂混凝土支撐梁進行支撐的情況較為常見，由此在結構內部難以進行機械拆除作業(yè)，而目前常見的有爆破拆除技術和切割拆除技術，不過這兩種技術在施工時仍然存在一系列的問題。

1.1 爆破拆除技術

炸藥爆破拆除技術是利用炸藥對支撐梁進行拆除，前期需要在支撐梁上進行鉆孔并預埋定量炸藥，再進行分步或一次性爆破，使原支撐梁結構破碎后逐步進行殘渣的清理，炸藥爆破拆除技術可以實現支撐梁的快速拆除，且整個過程消耗的人力和物資相對較少。但是使用炸藥必然導致振動大、飛散物多、揚塵粉灰多、飛散物力度大對周邊環(huán)境破壞程度不易控制等具體問題，因此在施工過程中會有諸多風險。在炸藥爆破拆除的基礎上，探索出了靜態(tài)爆破拆除技術，需要先對支撐梁的箍筋進行清除，并鉆孔預埋膨脹材料，至梁體被膨脹材料脹裂后，再配合風炮等相關設備進一步破碎，直至支撐梁完全破碎后清理現場殘渣，靜態(tài)爆破拆除技術的使用對現場環(huán)境沒有特殊要求，工法簡單、造價相對低廉，并且飛散物、粉灰等相對較少，也不會產生振動和噪聲等，但是需要較多的人工，施工速度較慢。

1.2 切割拆除技術

切割拆除技術主要利用繩鋸切割機等切割設備，對支撐梁進行切割，切割成塊的支撐梁用吊裝設備、裝載機等進行運離。切割拆除技術在市區(qū)、復雜環(huán)境下的拆除施工中具有較高的實用性，相對于爆破拆除和機械、人工直接拆除等辦法，切割拆除技術在施工時嗓音分貝較低，且切割施工后被切割下來的支撐梁可以快速集中的運離，整個過程無風鎬、炸藥參與，施工環(huán)境內又設置了防護措施，因此具備功效快、噪音低、無振動、無粉塵、風險低等優(yōu)勢。

1.3 高大滿堂支撐梁拆除技術

大型船閘內高大滿堂鋼筋混凝土支撐梁拆除施工技術(下文簡稱高大滿堂支撐梁拆除技術)，是依據大型船閘施工中的特殊情況，結合切割拆除技術，以及傳統拆除技術的難點與要點，進行設計和優(yōu)化的技術，工藝主要依托于切割拆除技術，同時強化了對施工中的水工建筑、安全管理、質量控制和環(huán)保等方面的保障，尤其適用于大規(guī)模、大尺寸、工期緊的船閘內混凝土支撐梁拆除。技術特點主要體現在：能夠克服高大滿堂混凝土支撐結構內復雜的環(huán)境，可以實現對水工建筑的高效保護，且過程中采用綜合方案克服現場運輸、通行等困難，保障施工有序有效開展。采用跟蹤監(jiān)控+綜合數據計算等辦法，對施工過程中的各相關項目進行管理和控制，有效防止了現場施工風險，且提高了施工效率，減少了施工成本。

2 高大滿堂支撐梁拆除技術工程實例

2.1 工程概要

新建清遠二線船閘工程主要由船閘主體工程(含金屬結構、啟閉機械)、上下游引航道、上閘首、閘室、下閘首、停泊錨地、橋梁工程、生產與輔助建筑物、電氣與通信、助航設施等組成，計劃工期為93d。其中，上閘首長50m，閘室長220m，下閘首長56m，建設規(guī)模為220m×34m×4.5m。二線船閘上游起點樁號為航上1+561.8，下游終點樁號為航下2+275?；娱_挖最大深度約有20m，寬度為65.5m，長度為624.2m。需拆除鋼筋混凝土支撐梁的基坑范圍長度為416.7m，標準寬度為34.2m。需拆除的鋼筋混凝土支撐梁立柱間的最大跨度為13.5m，截面最大尺寸為1.2m×1.1m，最大凈高約為10.1m。通過統計需拆除的鋼筋混凝土支撐的混凝土量有7448m3。拆除工程量大、拆除困難多、交叉作業(yè)多，選用合適的拆除施工方法直接影響到了船閘工程的施工工期、成本、質量及安全。

2.2 工藝選用

根據實地調研和分析，本工程面臨幾個問題：①需要拆除的支撐梁規(guī)模較大，且沿河道縱向布置的支撐系統在施工時難以全段同時開展施工作業(yè)；②采用滿堂支撐系統，內部空間相對狹小，必須考慮施工順序、施工進度和設備人員轉移等問題；③大型船閘內有大跨度的支撐梁，跨度長逾13m，在拆除過程中可能出現受力結構受損后的異常破壞現象，必須采取相應的安全措施；④需要重點保護船閘主體結構，預防墜物、飛散物等；⑤船閘底板存在較大的高差，現場通行存在一定問題，需要對通行道路進行疏通和優(yōu)化。根據以上問題，選用切割拆除技術，采用DL-05型液壓動力站與啟元動力DL-15或16繩鋸機機頭系統組合作為切割拆除鋼筋混凝土支撐梁的機具，并使用Φ16的鋼絲纜繩作為工作面上的安全纜繩。對支撐梁進行分段、分部切割，為保障施工質量與安全性，需要在施工前進行應力計算，并在施工過程中做好應力和位移等監(jiān)測工作，以監(jiān)測數據為依據進行施工優(yōu)化。對支撐梁進行鋼立柱支撐，船閘主體內部的鋼筋混凝土支撐梁由下游往上游進行拆除。使用拆除下來的混凝土塊進行道路鋪設，節(jié)省時間和施工成本。整個拆除過程需要汽車吊和叉車進行配合，主要工作是直接調離或者運離拆卸下來的混凝土塊。

2.3 施工要點

施工工藝流程為：施工準備-設備安裝-支撐梁拆除(監(jiān)測)-運離混凝土塊-鋪設通道-鋼立柱拆除-清場。

2.3.1 前期工作

鋼筋混凝土支撐梁頂面寬度最小尺寸為0.8m，最大寬度為1.1m，繩鋸切割機具的尺寸在0.4-0.8m，將切割機具直接放置在支撐梁頂部進行施工作業(yè)，繩鋸切割機選用DL-05型液壓動力站與啟元動力DL-15或16繩鋸機機頭系統組合，最大收繩為12.8m，金剛石繩長度最短控制在6.8m。在繩鋸機安裝前做好切割線的標示，機具與待施工梁呈垂直，纏繞固定金剛石繩，并調試機具、繩索的位置，確保繩索收緊。安裝好機具后，須進行空轉檢查，確保切割施工中的供水、運行正常，必要時應進行試驗。在工作面上方安裝Φ16鋼絲繩作為保護索，便于施工人員在施工時系安全帶扣件，鋼絲繩兩端用爆炸螺絲進行固定，安裝時須反復確認牢固程度，要求最多允許四人同時在同一鋼絲繩下施工。

2.3.2 數據處理

在施工前期和施工過程中，都需要對支撐梁的受力情況、位移情況等進行監(jiān)測，并且根據對采集數據的分析和計算，調整施工方案和技術細節(jié)，以確保施工安全和施工質量。工程數據獲取，主要是前期支撐梁梁體長度、高度、空間大小、通道、混凝土中鋼筋和輔助箍筋等的相關數據，用以確定施工方案和步驟，通過實地調研和查看設計方案等進行搜集。懸臂梁受自身自重及機器和人重，相比較于自身自重，機器和人重較小，可忽略不計，因此僅考慮懸臂梁自身自重。取值計算，體積b×h，容重2.5t/m3，懸臂長度L，永久載荷荷載分項系數γG取值1.05，標準值g1k=bhγ，設計值g1=γGg1k。結構重要性系數γ0=1.0；短暫狀況的設計狀態(tài)系數ψ=0.95，最大彎矩M=γ0g1L2/2。按單筋截面計算其承載力，將兩側靠近底部的兩根鋼筋計入受拉鋼筋，根據配筋率、混凝土基本參數綜合計算抗性值，計算受剪承載力后對比截面尺寸進行驗算，查驗是否需要配置箍筋，并計算和驗看懸臂梁撓度，確定懸臂梁受力能力與施工要求符合，無誤后進行后續(xù)施工。

2.3.3 主要工藝

對上下游閘首、閘室、導航墻等采取分段、分部作業(yè)模式，依靠汽車吊、切割機具、叉車等結合各部位的實際情況進行配合施工，工法內容大致相同，原則是合理利用工具設備，優(yōu)化拆除施工過程，提高施工效率和安全性，降低施工成本。例如：下閘首支撐梁拆除，優(yōu)先拆除第二道支撐，再拆除第一道支撐，從中間向兩邊同步切割。第二道支撐梁底到下閘首底板頂面的高度2.7m，采用型鋼馬鐙或型鋼框架作為底部臨時支撐，托住切割塊體鄰邊懸挑的未切割鋼筋混凝土支撐梁，并使用叉車直接托緊切割住的鋼筋混凝土支撐梁塊。第一道支撐梁底面到下閘首底板頂面的高度有7.8m高，采用型鋼框架作為底部臨時支撐，托住切割塊體鄰邊懸挑的未切割混凝土支撐梁，同時使用汽車吊吊住切割部位的鋼筋支撐梁塊，拆除后，汽車吊吊裝，叉車轉運。

2.3.4 施工環(huán)境優(yōu)化處理

改善現場交通環(huán)境，由汽車吊直接將叉車吊入施工處，對支撐梁進行切割之后，由叉車和汽車吊配合，將切割下來的混凝土塊運送至地面高度差較大的位置，直接用混凝土塊進行臨時填鋪，節(jié)省材料、制作及運輸費用，尤其在上閘首處最大內高4.4m，可以直接用叉車托接切割下來的混凝土塊，操作更快速，基礎鋪設完畢后用砂和鋼板加以完善。嚴格貫徹執(zhí)行國際標準ISO9001：2000質量管理體系，通過對現場人員、設備、制度、材料的綜合控制，提高整個施工過程的安全性，重點做好施工安全檢查和防范工作，落實班組自檢、項目體人員復查、專職人員專檢的綜合檢查制度。聘請第三方進行現場變形位移監(jiān)測，發(fā)現問題及時上報設計院，并暫停施工，經設計院綜合判定之后開展下一步工作，杜絕私自施工作業(yè)行為。

3 總 結

大型船閘建設是航道擴能升級工程中的重要工作，但是由于船閘自身系統復雜、尺寸較大，需要對原有的安裝條件進行改造，由此必須對基坑進行擴建，同時采用內支撐梁以保障施工質量和安全，而支撐梁作為施工措施必須進行拆除，由此產生了較大難度的施工任務。依據拆除施工的環(huán)境，對各項工作進行安排，并結合相關的設備、經驗等對施工方案措施進行優(yōu)化，保障施工質量、施工進度和施工效率，在此過程中還需要注意強化現場調度和監(jiān)管，以監(jiān)測配合管理工作，提高施工工藝的可靠性。