大型船闸混凝土支撑梁拆除施工技术浅析

钟东丽

(广东省源天工程有限公司，广州 511340)

1 支撑梁拆除施工技术分类与特点

与大型船闸相配套的是大规模的深基坑施工，基坑中所采用的支撑措施相对复杂，且采用满堂混凝土支撑梁进行支撑的情况较为常见，由此在结构内部难以进行机械拆除作业，而目前常见的有爆破拆除技术和切割拆除技术，不过这两种技术在施工时仍然存在一系列的问题。

1.1 爆破拆除技术

炸药爆破拆除技术是利用炸药对支撑梁进行拆除，前期需要在支撑梁上进行钻孔并预埋定量炸药，再进行分步或一次性爆破，使原支撑梁结构破碎后逐步进行残渣的清理，炸药爆破拆除技术可以实现支撑梁的快速拆除，且整个过程消耗的人力和物资相对较少。但是使用炸药必然导致振动大、飞散物多、扬尘粉灰多、飞散物力度大对周边环境破坏程度不易控制等具体问题，因此在施工过程中会有诸多风险。在炸药爆破拆除的基础上，探索出了静态爆破拆除技术，需要先对支撑梁的箍筋进行清除，并钻孔预埋膨胀材料，至梁体被膨胀材料胀裂后，再配合风炮等相关设备进一步破碎，直至支撑梁完全破碎后清理现场残渣，静态爆破拆除技术的使用对现场环境没有特殊要求，工法简单、造价相对低廉，并且飞散物、粉灰等相对较少，也不会产生振动和噪声等，但是需要较多的人工，施工速度较慢。

1.2 切割拆除技术

切割拆除技术主要利用绳锯切割机等切割设备，对支撑梁进行切割，切割成块的支撑梁用吊装设备、装载机等进行运离。切割拆除技术在市区、复杂环境下的拆除施工中具有较高的实用性，相对于爆破拆除和机械、人工直接拆除等办法，切割拆除技术在施工时嗓音分贝较低，且切割施工后被切割下来的支撑梁可以快速集中的运离，整个过程无风镐、炸药参与，施工环境内又设置了防护措施，因此具备功效快、噪音低、无振动、无粉尘、风险低等优势。

1.3 高大满堂支撑梁拆除技术

大型船闸内高大满堂钢筋混凝土支撑梁拆除施工技术(下文简称高大满堂支撑梁拆除技术)，是依据大型船闸施工中的特殊情况，结合切割拆除技术，以及传统拆除技术的难点与要点，进行设计和优化的技术，工艺主要依托于切割拆除技术，同时强化了对施工中的水工建筑、安全管理、质量控制和环保等方面的保障，尤其适用于大规模、大尺寸、工期紧的船闸内混凝土支撑梁拆除。技术特点主要体现在：能够克服高大满堂混凝土支撑结构内复杂的环境，可以实现对水工建筑的高效保护，且过程中采用综合方案克服现场运输、通行等困难，保障施工有序有效开展。采用跟踪监控+综合数据计算等办法，对施工过程中的各相关项目进行管理和控制，有效防止了现场施工风险，且提高了施工效率，减少了施工成本。

2 高大满堂支撑梁拆除技术工程实例

2.1 工程概要

新建清远二线船闸工程主要由船闸主体工程(含金属结构、启闭机械)、上下游引航道、上闸首、闸室、下闸首、停泊锚地、桥梁工程、生产与辅助建筑物、电气与通信、助航设施等组成，计划工期为93d。其中，上闸首长50m，闸室长220m，下闸首长56m，建设规模为220m×34m×4.5m。二线船闸上游起点桩号为航上1+561.8，下游终点桩号为航下2+275。基坑开挖最大深度约有20m，宽度为65.5m，长度为624.2m。需拆除钢筋混凝土支撑梁的基坑范围长度为416.7m，标准宽度为34.2m。需拆除的钢筋混凝土支撑梁立柱间的最大跨度为13.5m，截面最大尺寸为1.2m×1.1m，最大净高约为10.1m。通过统计需拆除的钢筋混凝土支撑的混凝土量有7448m3。拆除工程量大、拆除困难多、交叉作业多，选用合适的拆除施工方法直接影响到了船闸工程的施工工期、成本、质量及安全。

2.2 工艺选用

根据实地调研和分析，本工程面临几个问题：①需要拆除的支撑梁规模较大，且沿河道纵向布置的支撑系统在施工时难以全段同时开展施工作业；②采用满堂支撑系统，内部空间相对狭小，必须考虑施工顺序、施工进度和设备人员转移等问题；③大型船闸内有大跨度的支撑梁，跨度长逾13m，在拆除过程中可能出现受力结构受损后的异常破坏现象，必须采取相应的安全措施；④需要重点保护船闸主体结构，预防坠物、飞散物等；⑤船闸底板存在较大的高差，现场通行存在一定问题，需要对通行道路进行疏通和优化。根据以上问题，选用切割拆除技术，采用DL-05型液压动力站与启元动力DL-15或16绳锯机机头系统组合作为切割拆除钢筋混凝土支撑梁的机具，并使用Φ16的钢丝缆绳作为工作面上的安全缆绳。对支撑梁进行分段、分部切割，为保障施工质量与安全性，需要在施工前进行应力计算，并在施工过程中做好应力和位移等监测工作，以监测数据为依据进行施工优化。对支撑梁进行钢立柱支撑，船闸主体内部的钢筋混凝土支撑梁由下游往上游进行拆除。使用拆除下来的混凝土块进行道路铺设，节省时间和施工成本。整个拆除过程需要汽车吊和叉车进行配合，主要工作是直接调离或者运离拆卸下来的混凝土块。

2.3 施工要点

施工工艺流程为：施工准备-设备安装-支撑梁拆除(监测)-运离混凝土块-铺设通道-钢立柱拆除-清场。

2.3.1 前期工作

钢筋混凝土支撑梁顶面宽度最小尺寸为0.8m，最大宽度为1.1m，绳锯切割机具的尺寸在0.4-0.8m，将切割机具直接放置在支撑梁顶部进行施工作业，绳锯切割机选用DL-05型液压动力站与启元动力DL-15或16绳锯机机头系统组合，最大收绳为12.8m，金刚石绳长度最短控制在6.8m。在绳锯机安装前做好切割线的标示，机具与待施工梁呈垂直，缠绕固定金刚石绳，并调试机具、绳索的位置，确保绳索收紧。安装好机具后，须进行空转检查，确保切割施工中的供水、运行正常，必要时应进行试验。在工作面上方安装Φ16钢丝绳作为保护索，便于施工人员在施工时系安全带扣件，钢丝绳两端用爆炸螺丝进行固定，安装时须反复确认牢固程度，要求最多允许四人同时在同一钢丝绳下施工。

2.3.2 数据处理

在施工前期和施工过程中，都需要对支撑梁的受力情况、位移情况等进行监测，并且根据对采集数据的分析和计算，调整施工方案和技术细节，以确保施工安全和施工质量。工程数据获取，主要是前期支撑梁梁体长度、高度、空间大小、通道、混凝土中钢筋和辅助箍筋等的相关数据，用以确定施工方案和步骤，通过实地调研和查看设计方案等进行搜集。悬臂梁受自身自重及机器和人重，相比较于自身自重，机器和人重较小，可忽略不计，因此仅考虑悬臂梁自身自重。取值计算，体积b×h，容重2.5t/m3，悬臂长度L，永久载荷荷载分项系数γG取值1.05，标准值g1k=bhγ，设计值g1=γGg1k。结构重要性系数γ0=1.0；短暂状况的设计状态系数ψ=0.95，最大弯矩M=γ0g1L2/2。按单筋截面计算其承载力，将两侧靠近底部的两根钢筋计入受拉钢筋，根据配筋率、混凝土基本参数综合计算抗性值，计算受剪承载力后对比截面尺寸进行验算，查验是否需要配置箍筋，并计算和验看悬臂梁挠度，确定悬臂梁受力能力与施工要求符合，无误后进行后续施工。

2.3.3 主要工艺

对上下游闸首、闸室、导航墙等采取分段、分部作业模式，依靠汽车吊、切割机具、叉车等结合各部位的实际情况进行配合施工，工法内容大致相同，原则是合理利用工具设备，优化拆除施工过程，提高施工效率和安全性，降低施工成本。例如：下闸首支撑梁拆除，优先拆除第二道支撑，再拆除第一道支撑，从中间向两边同步切割。第二道支撑梁底到下闸首底板顶面的高度2.7m，采用型钢马镫或型钢框架作为底部临时支撑，托住切割块体邻边悬挑的未切割钢筋混凝土支撑梁，并使用叉车直接托紧切割住的钢筋混凝土支撑梁块。第一道支撑梁底面到下闸首底板顶面的高度有7.8m高，采用型钢框架作为底部临时支撑，托住切割块体邻边悬挑的未切割混凝土支撑梁，同时使用汽车吊吊住切割部位的钢筋支撑梁块，拆除后，汽车吊吊装，叉车转运。

2.3.4 施工环境优化处理

改善现场交通环境，由汽车吊直接将叉车吊入施工处，对支撑梁进行切割之后，由叉车和汽车吊配合，将切割下来的混凝土块运送至地面高度差较大的位置，直接用混凝土块进行临时填铺，节省材料、制作及运输费用，尤其在上闸首处最大内高4.4m，可以直接用叉车托接切割下来的混凝土块，操作更快速，基础铺设完毕后用砂和钢板加以完善。严格贯彻执行国际标准ISO9001：2000质量管理体系，通过对现场人员、设备、制度、材料的综合控制，提高整个施工过程的安全性，重点做好施工安全检查和防范工作，落实班组自检、项目体人员复查、专职人员专检的综合检查制度。聘请第三方进行现场变形位移监测，发现问题及时上报设计院，并暂停施工，经设计院综合判定之后开展下一步工作，杜绝私自施工作业行为。

3 总 结

大型船闸建设是航道扩能升级工程中的重要工作，但是由于船闸自身系统复杂、尺寸较大，需要对原有的安装条件进行改造，由此必须对基坑进行扩建，同时采用内支撑梁以保障施工质量和安全，而支撑梁作为施工措施必须进行拆除，由此产生了较大难度的施工任务。依据拆除施工的环境，对各项工作进行安排，并结合相关的设备、经验等对施工方案措施进行优化，保障施工质量、施工进度和施工效率，在此过程中还需要注意强化现场调度和监管，以监测配合管理工作，提高施工工艺的可靠性。