運營高速公路收費站拆除施工關(guān)鍵技術(shù)

周陳忠，于喬

（浙江交工金筑交通建設(shè)有限公司，浙江 杭州 310051）

0 引言

高速公路作為最基本的交通運輸設(shè)施，已成為國家經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱[1-2]。隨著國家經(jīng)濟的快速發(fā)展，高速公路車流量迅猛增加，給高速公路收費站的服務(wù)能力帶來了巨大挑戰(zhàn)[3]。提高收費站的通行能力和服務(wù)水平，是目前高速公路收費站亟待解決的問題[4]。如何在不影響高速公路正常運營的條件下，完成高速公路收費站的拆建，是解決問題的關(guān)鍵。

1 工程概況

杭州繞城良渚收費站位于杭州繞城高速公路良渚出口處，為提升收費站通行能力和服務(wù)水平，對服務(wù)站進行拆建改造。收費站頂棚建筑面積約1 425m2，長75m、寬19m，高約10m，需拆除網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)地坪至以上部分，拆除過程中實行道路通道輪流通車施工，以此保證收費站正常運營。拆除工程涉及大量地面監(jiān)控等設(shè)施保護，施工場地集中，拆除網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)時需要保護收費站地面設(shè)施，拆除時間節(jié)點及拆除工程過程中揚塵、噪聲控制要求較高，為施工帶來巨大難度。為實現(xiàn)邊通車邊施工，擬采用滿堂腳手架進行地面安全防護，腳手架組成的支撐系統(tǒng)的安全合理性是施工成敗的關(guān)鍵。

2 支架系統(tǒng)安全復(fù)合驗算

2.1 支架概況

支架采用小鋼管支架，由?48mm×3.5mm鋼管組成，計算時為確保安全，按?48×3.0mm計算，其橫截面面積A=4.241cm2，截面慣性矩I=10.783cm4，回轉(zhuǎn)半徑i=1.594cm，截面模量W=4493mm3。

腳手架頂部設(shè)置可調(diào)頂托，底部設(shè)置長寬高為0.2m×0.2m×0.2m的混凝土墊塊。小鋼管支架步距為1.2m，縱橫距分別為0.5m、0.9m。為保證施工期間交通，小鋼管支架落在船島基礎(chǔ)上，收費站車道內(nèi)不設(shè)置支架，在滿足凈空5m的要求下，搭設(shè)橫向支架跨過車道。對收費亭上方的支架，可將立桿放置于收費亭頂棚上。

2.2 模型建立

采用Midas Civil2019建模進行整體計算分析，支架立桿、縱橫向連桿利用桿單元模擬，共建立19 168個節(jié)點30 560個桿單元，3 344個板單元，單元之間的連接采用彈性連接模擬，如圖1所示。根據(jù)《建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ 166—2016），按照模板支撐架，荷載分項系數(shù)按最不利工況取1.2×（自重+網(wǎng)架鋼棚重）+1.4×（施工荷載+風(fēng)荷載）驗算。

2.3 邊界條件

頂部板單元與立桿頂部采用彈性連接模擬（見圖2），彈性連接剛度取值為：Fx=10000000kN/m，F(xiàn)y=1000kN/m，F(xiàn)z=1000kN/m，Mx=1000kN·m，My=1000 kN·m，Mz=1000 kN·m。立桿底部與混凝土墊塊節(jié)點采用彈性連接模擬（見圖3），彈性連接剛度取值為：Fx=10000000kN/m，F(xiàn)y=1000kN/m，F(xiàn)z=1000kN/m，Mx=1000kN·m，My=1000kN·m，Mz=1000kN·m。

2.4 支架立桿強度及整體穩(wěn)定性驗算

2.4.1 立桿強度驗算

根據(jù)《建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ 166—2016），按照模板支撐架，當有風(fēng)荷載存在時，模型中提取的腳手架立桿最大組合應(yīng)力為109.9MPa，如圖4所示。取規(guī)范手算應(yīng)力結(jié)算結(jié)果與模型中提取的組合應(yīng)力中的較大值為應(yīng)力設(shè)計值，為159.4MPa，小于Q235鋼材抗拉、抗壓抗彎容許應(yīng)力215MPa，驗算滿足要求。

2.4.2 水平桿強度驗算

根據(jù)《建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ 166—2016），Midas模型中腳手架橫桿最大組合應(yīng)力為59.1MPa，如圖5所示。取規(guī)范手算應(yīng)力計算結(jié)果與模型中提取的組合應(yīng)力中的較大值為水平桿彎曲應(yīng)力設(shè)計值，為59.1MPa，小于Q235鋼材抗拉、抗壓抗彎容許應(yīng)力215MPa，驗算滿足要求。

2.4.3 腳手架抗傾覆驗算

根據(jù)《建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ 166—2016），驗算腳手架抗傾覆時，由于恒載是有利荷載，因此其分項系數(shù)取0.9，風(fēng)荷載為不利荷載，因此其分項系數(shù)取1.4，荷載組合作用下，最小支反力如圖6所示。由圖6可知，在工況三荷載組合作用下，最小反力為0.2kN，不出現(xiàn)負反力，滿足要求。

3 運營收費站拆除方案實施

收費站頂棚拆除時由中間向兩側(cè)方向拆除，逐跨推進。拆除工作的流程為：拆除施工準備→搭設(shè)滿堂腳手架→安裝耐力雨棚→地面設(shè)施保護→頂棚拆除→立柱拆除。

3.1 機械選型

拆除機械：擬拆除的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)高度在10m以下，根據(jù)現(xiàn)場施工環(huán)境，結(jié)合本公司以往的拆除經(jīng)驗，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)選用ZA320LC型23m長臂液壓剪。該機械拆除高度22m，平伸長度17m，工藝較為成熟，拆除過程中噪聲小，拆除安全有保證。

吊裝機械：采用110t大型起重吊車。

3.2 拆除施工準備

收費站單位在拆除前進行收費大棚切斷、移位與待拆部位相連的各種管線（水、電、氣、電桿拉線等）。建設(shè)單位對施工方進行工地周邊管線及其他需要重點防護和注意設(shè)施的安全技術(shù)交底，并辦理書面交接手續(xù)。開工前辦理好相關(guān)占路手續(xù)、動火證，按照施工步驟搭設(shè)圍擋及防護腳手架、密目網(wǎng)，做好安全防護和警戒措施。做好機械、機具進場工作，同時要扎實抓好拆除區(qū)域內(nèi)的衛(wèi)生工作，達到文明施工要求。

3.3 搭設(shè)滿堂腳手架

滿堂腳手架整體尺寸長寬高分別為70m×19m×6m，在腳手架各關(guān)鍵部位布置掃地桿和剪力桿確?？估辜袅?，通道的立腳采用雙根立腳，增加支撐力。立腳在通道內(nèi)的位置不冒出防撞桿，避免被車輛刮擦；通道內(nèi)的門架高度搭建至5m高，此高度可保障通行車輛的高度要求。在腳手架頂部平面鋪設(shè)鋼網(wǎng)，鋼網(wǎng)上面鋪設(shè)建筑模板。

3.4 安裝耐力板雨棚

為保證收費站的正常運營，防止雨水漏進收費亭。將原頂棚上的信號燈移位至腳手架門架上。

3.5 地面設(shè)施保護

制定健全的安全管理制度，配備足夠的管理人員、指揮人員、專職安全員負責(zé)整個施工過程的安全工作。制定建筑垃圾場內(nèi)運輸通道及場外運輸路線，嚴格控制拆除作業(yè)及出料時間，避開交通高峰期。

場地地面用鋼板等材料進行保護，人工拆除面板層結(jié)構(gòu)，使網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)露出屋面。沿線出入口設(shè)置圍擋，每個出入口設(shè)置告示牌，嚴格控制拆除過程中碎塊、噪聲、揚塵等對其他施工場地、行人及周圍建筑物的影響。采用腳手架加綠網(wǎng)進行防護。選用高度合適的拆除機械進行施工，確保拆除時在機械高度控制范圍內(nèi)。在拆除作業(yè)時，無關(guān)人員應(yīng)全部撤至安全范圍，確保機械和施工人員安全。

3.6 頂棚拆除

在中間部位兩側(cè)采用兩臺110t起重吊車各在兩邊吊住網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，長臂液壓剪拆斷屋面鋼結(jié)構(gòu)中間構(gòu)件，從中間斷開后的部位開始，分別距離15m的位置，采用液壓剪由上而下逐批進行剪斷連接的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，每斷開一段就將此段網(wǎng)架物吊離至外側(cè)場地，在地面上進行拆解工序。重復(fù)以上步驟，拆除第二部分結(jié)構(gòu)至地面，在地面上進行拆解工作，以此減少高空作業(yè)范圍，創(chuàng)造安全的施工環(huán)境。

3.7 立柱拆除

立柱拆除，該建筑的立柱為鋼立柱，因此，先用起重吊機吊住鋼柱后，采用液壓剪將立柱的根部剪斷，然后放在地面進行拆解工作。建筑拆除至自然地坪后，整理回收材料，建筑垃圾歸堆外運。

3.8 安全保障措施

（1）執(zhí)行施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范，電工持證上崗；施工前由技術(shù)員進行技術(shù)交底，進場人員經(jīng)過三級安全教育，所有工種必須持證上崗。

（2）搭設(shè)臨時圍擋措施，隔離施工區(qū)域；進入現(xiàn)場必須戴安全帽，高空作業(yè)正確使用安全帶高掛低用；張貼醒目安全標語，營造濃厚的安全宣傳氛圍。

（3）專職安全員巡回施工現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)隱患立即停止施工并進行整改。

3.9 質(zhì)量保證措施

（1）應(yīng)按照相關(guān)規(guī)范要求做好材料各項指標的檢測。

（2）支架必須具有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性；支架的支撐部分應(yīng)有足夠支撐面積；所用方木必須提前過刨整平，統(tǒng)一規(guī)格。

（3）支撐架正式拼裝前，先對到場構(gòu)件進行檢查驗收，保證現(xiàn)場構(gòu)件質(zhì)量；現(xiàn)場拼裝時，各構(gòu)件連接緊密，拆卸過程遵守后裝先拆原則，不暴力拆卸。

（4）滿堂支架搭設(shè)前期，需要對支架位置進行精準放樣，保證支架體系能與周邊滿堂盤扣支架連成整體，形成完整的結(jié)構(gòu)受力體系，保證支架使用的安全。

（5）支架拆除時按程序進行，禁止用大錘敲擊，防止混凝土面出現(xiàn)裂紋。

3.10 文明環(huán)保措施

（1）施工過程中，必須做到“六必須、六不準”，即必須打圍作業(yè)、必須硬化道路、必須設(shè)置沖洗設(shè)施、必須濕法作業(yè)、必須配齊保潔人員、必須定時清掃施工現(xiàn)場；不準車輛帶泥出門、不準高空拋撒建渣、不準現(xiàn)場攪拌混凝土、不準場地積水、不準現(xiàn)場焚燒廢棄物、不準現(xiàn)場堆放未覆蓋的裸土。確保施工現(xiàn)場揚塵污染總體受控。

（2）對涉及揚塵問題的作業(yè)班組進行專項防揚塵交底，將防揚塵工作具體落實到操作層，并建立獎罰措施。

（3）項目部與作業(yè)班組逐級簽訂防治揚塵污染目標責(zé)任書，對防治揚塵污染工作進行目標化管理。

（4）采用低噪音的施工工藝和方法，設(shè)備選型優(yōu)先考慮低噪聲產(chǎn)品，機械設(shè)備合理布置，正確安裝、固定，減少阻力及沖擊振動。

（5）嚴格按照杭州市燈光管理有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。照明方向集中在施工區(qū)，嚴禁夜間在居民區(qū)投射高亮度燈光。配合當?shù)毓补芾硎聞?wù)單位，在交通疏解道路安裝路燈。

4 結(jié)論

本文結(jié)合杭州繞城良渚收費站頂棚拆除工程，對運營高速公路收費站拆除施工關(guān)鍵技術(shù)進行研究，保證了收費站的安全拆除，并將對交通的影響降至最低，為同類型工程提供了可參考和借鑒的工程案例。本文研究得出以下結(jié)論：

（1）通過對收費站拆除過程中安全性分析，得到支架的合理布置形式。由支架組成的支撐系統(tǒng)的安全合理性是施工成敗的關(guān)鍵。

（2）采用Midas Civil2019對支架系統(tǒng)進行整體計算分析，驗證了支撐系統(tǒng)的安全合理及可實施性，為實際施工提供精準指導(dǎo)。

（3）根據(jù)該橋拆除過程中關(guān)鍵工況的計算分析結(jié)果，制定了合理拆除方案，在良渚收費站頂棚拆除工程中成功應(yīng)用。此外，本工程編制了完善的安全保障措施、質(zhì)量保證措施以及文明環(huán)保措施，可為同類工程提供參考。