整体下放拆除技术在桥梁钢管贝雷支撑体系拆除中的应用

刘可为

（青岛青发控股集团有限公司,山东 青岛 266000）

0 引言

在桥梁钢管贝雷支撑体系拆除工艺中，传统思路为“由上至下逐层拆除”，用活络头等卸落装置使贝雷梁体系与桥梁底板分离，再按照由上至下的顺序依次拆除竹胶板、方木、分配梁、贝雷梁、盖梁、钢管柱等。此方案须采用的活络头等卸落装置数量较多且不易周转，材料成本较大。桥梁底板下方的贝雷片无法直接采用吊车吊出，只能使用人工在高空用卷扬机或手拉葫芦将贝雷片牵引至翼缘板外侧下方位置再进行拆除，存在巨大的安全隐患，并导致施工效率低下[1]。故亟须开发新的拆除工艺。

青岛新机场高速公路TJ2 标段南枢纽互通立交主线桥、A、C 匝道桥跨大沽河段共计22 联现浇梁因地质情况较差，施工支架采用钢管贝雷支撑体系。钢管立柱平均高度约21 m，工字钢、贝雷片等材料每联使用超过400 t，具有材料投入量大、工期紧等特点，对支架体系的安拆施工要求较高。将传统施工思路“由上至下逐层拆除”转变思维，转变成“先下后上整体拆除”，以该项目为平台运用落梁装置试验了整体下放拆除技术，取得了一定的成效。

1 整体下放拆除技术施工思路

根据扩大施工作业面空间、尽量避免高空作业、提高施工效率的需求，总体施工思路确定为“先下后上整体拆除”：安装落梁装置，利用落梁装置将整个贝雷梁支撑体系悬吊在箱梁梁体下，由落梁装置作为承载贝雷梁支撑体系自重的主要结构，完成支撑体系受力结构的转换；再在地面钢管柱底部位置整排割断并移除钢管立柱排架；启动落梁装置，将贝雷梁支撑体系剩余部分缓慢下放，至适当高度再用吊车拆除贝雷梁。具体施工工艺流程如下：落梁装置设计→安装落梁装置→拆除钢管立柱及盖梁→下放贝雷梁及分配梁→拆除贝雷梁及分配梁→拆除钢管立柱基础、清理场地。施工步骤及要点下文详述。

2 整体下放拆除技术施工工序

2.1 落梁装置设计

落梁装置由托架系统、吊杆系统、动力系统三大部分组成。托架系统包括上、下托架两部分，由三拼贝雷梁组成，是主要的承力结构。为避免局部压力过大造成桥梁梁体损坏，在上托架与现浇梁之间采用数道工字钢等材料进行下垫。下托架上设置适当数量的限位卡，防止贝雷梁在下落的过程中发生位移滑落。限位卡采用ф22 钢筋或[8 槽钢焊接而成的U 形卡[2]。吊杆系统主要由ф32精轧螺纹钢构成，是主要的传力结构。螺纹钢的底部设置下托架垫板，并用至少两个螺母固定牢固。动力系统由千斤顶系统及限位器构成。千斤顶采用穿心式螺纹钢千斤顶，数量及型号经计算确定。每根螺纹钢吊杆配备上、下两组螺纹钢连接器，作为穿心式螺纹钢千斤顶及螺纹钢吊杆移动的限位装置。落梁装置结构如图1 所示。

图1 落梁装置结构示意图

施工前根据计算，确定吊点布置方案。通过计算贝雷梁、工字钢分配梁等支撑体系的自重，以及落梁装置下托架的自重，确定下放系统总体受力，推算精轧螺纹钢吊杆数量及千斤顶型号。计算时充分考虑落梁装置上、下托架的内力及形变，预留保险系数，合理布置吊点间距。吊点尽量设置在翼缘板外侧，以防破坏桥梁梁体。若经计算吊点必须设置于梁体上，需在桥梁混凝土浇筑前预埋孔道。孔道采用ф10 cm PVC 管，在桥梁钢筋绑扎时同步预埋。孔道埋设位置处适当进行钢筋加强处理，安装PVC 管时注意避让桥梁钢筋主筋。

2.2 安装落梁装置

现浇箱梁混凝土强度达到设计要求、完成所有预应力束张拉压浆工作并拆除完箱梁外模后，可开展落梁装置的安装作业。组装落梁装置前，须按规范对贝雷片、千斤顶、螺纹钢、连接器等各种原材料进行检验检测，确保合格再进场使用。根据计算的吊点位置进行测量放线，吊点位置必须保证准确。安装完成后须对落梁装置进行调试并验收，重点检查千斤顶工况、各种连接装置是否牢固、各种限位装置是否安全可靠。

2.3 拆除钢管立柱排架及盖梁

启动千斤顶，将整个贝雷梁支撑体系悬吊在箱梁梁体下。此时落梁装置成为承载贝雷梁支撑体系自重的主要结构，完成受力体系的转换。使用两台吊车分别于左右固定住钢管立柱排架的顶部及柱身。固定完成后，在地面上钢管柱根部的位置整排割断并移除钢管立柱排架。移除作业时注意不得碰撞桥梁下部结构及落梁装置。当钢管立柱排架的宽度过宽时，为保证吊装稳定性及安全性，需分段进行拆除作业。钢管立柱排架拆除的顺序为：先拆跨中处，再拆桥墩处，由跨中到梁端两侧对称开展拆除作业。

2.4 下放及拆除贝雷梁

利用落梁装置进行下放及拆除贝雷梁。落梁装置的动力系统由穿心式螺纹钢千斤顶及上、下两组螺纹钢连接器组成。上连接器控制千斤顶的位移范围，下连接器控制螺纹钢吊杆的位移范围。千斤顶由工字钢架起，工字钢腹板之间的空间作为下连接器的操作空间。动力系统具体结构如图2 所示。

图2 动力系统结构示意图

动力系统的工作原理[3]如下：

（1）固定螺纹钢吊杆，将上连接器上旋，并使千斤顶升起至上连接器位置停住，将主要受力构件转变为千斤顶。此时下连接器不再承担向下拉力，处于可调节状态。

（2）使千斤顶保持不动并承受吊杆拉力，将下连接器上旋。

（3）使千斤顶缓慢回油，螺纹钢吊杆随着千斤顶的回油同步向下位移，直至下连接器限位处，利用下连接器固定好螺纹钢吊杆。此时下连接器重新成为主要受力构件。下托架承载着贝雷梁支撑体系随着螺纹钢的位移同步、缓慢地下降。

（4）再将上连接器上旋，千斤顶再次升起至上连接器位置，主要受力结构再次变为千斤顶，完成一个行程循环。

重复以上过程，直至将贝雷梁下放到合适的高度，由吊车配合进行拆除。下放工作原理图如图3 所示。

图3 下放工作原理示意图

启动落梁装置，将剩余的支撑结构下放至适当高度，利用吊车配合拆除。落梁时必须保证各千斤顶同步工作，下放速度缓慢、匀速，每分钟下放高度为1 cm，每次循环下降行程不得大于千斤顶最大行程的90%。下降的过程中通过测量螺纹钢吊杆的外露长度，时刻监测下托架位移情况。因该项目个别联为变截面箱梁，箱梁底板存在一定的高差，为防止下降过程中贝雷梁倾斜滑落，正式下降前先局部启动动力系统，确保各个下托架处在同一水平面上方可继续落梁。贝雷梁落梁时，落梁作业区严禁通行人及车辆。

2.5 拆除钢管立柱基础、清理场地

该项目钢管立柱基础采用PHC 管桩作为地基处理，钢管立柱的底部焊接在管桩桩帽顶预埋钢板上。贝雷梁下放并拆除完成后，拆除落梁装置，清理割断的钢管柱残骸，将管桩拔除或回填。所有落梁相关材料均周转至下个工点继续循环使用。

3 施工注意要点

（1）施工前对落梁装置受力进行计算分析，设计落梁装置时充分预留保险系数。

（2）落梁装置必须经过验收方可正式投入使用。

（3）吊点位置测量准确，必须严格按照方案位置布置。如有预留孔位置确保准确。

（4）下放时注意控制下放速度，各千斤顶必须同步、缓慢、匀速工作，每个循环不得超过千斤顶最大行程的90%。

（5）随时复核下托架高差，下降的过程中必须保证所有下托架均处在同一水平面上，谨防贝雷梁倾斜滑落。

（6）做好危险源辨识，划分落梁作业区，作业区内严禁通行人及车辆。

（7）做好安全应急预案，随时准备应急响应。

4 工法对比及效益分析

4.1 整体下放拆除技术与传统逐层拆除方案的对比

整体下放拆除技术具有材料周转率高、工期短、成本低、安全性高等特点。与传统逐层拆除方案对比如表1所示。

表1 两种方案对比表

4.2 经济及社会效益

根据表1 中的对比分析，整体拆除下放工艺拆除一联比传统工艺节省10 天工期、节省5 人；且新工艺免去活络头等材料投入。以青岛新机场高速公路TJ2 标段项目为例，按3×35 m 标准联（ф529×8 钢管立柱192 根约296 t、I40a 工字钢盖梁36 根约85 t、321 型贝雷梁1 287片约347 t、I14 工字钢分配梁117 根约69 t）综合计算，每联可节省约12.3 万元。大沽河内22 联共计节省约270万元，经济效益十分显著。

该工艺在青岛新机场高速公路项目贝雷梁拆除中广泛应用，在青岛地区处于领先地位。施工单位据此总结多项科技成果，承办多次观摩，使该工艺得到了推广，取得了较好的社会效益。同时，从“由上至下逐层拆除”到“先下后上整体拆除”的思维转变过程，为以后类似困难的解决提供了参考思路。

5 结语

该整体下放拆除工艺，将传统的“由上至下逐层拆除”施工思维转变成“先下后上整体拆除”，有如下优点：

（1）提高施工效率，节约工期，降低支撑体系的租赁成本。

（2）大部分工作在地面或近地面完成，安全风险大大降低。

（3）三拼贝雷梁等材料与支撑体系所需的型号尺寸相同，故可直接周转使用，并且免去了活络头等费用，进一步降低材料成本。

（4）大部分工作由机械装置完成，可减少人工费用。故该工艺可解决传统贝雷梁拆除工艺的不足。综合看来，该工艺技术难度适中，具有可操作性，成本可控，经济社会效益显著，值得运用及推广。