劉書冬 趙 健 嚴(yán)寶峰

中建八局第三建設(shè)有限公司 江蘇 南京 210046

隨著國內(nèi)城市化進程的快速發(fā)展，交通設(shè)施的要求和需求量也越來越高，特別是隨著近些年民航交通的飛速發(fā)展，20世紀(jì)90年代的機場老航站樓已經(jīng)不能滿足新時代下的功能使用要求。很多城市的機場航站樓都面臨著改建或擴建，原航站樓或指（連）廊的屋面基本都是鋼結(jié)構(gòu)，當(dāng)時管桁架鋼結(jié)構(gòu)是比較盛行的，構(gòu)件多、節(jié)點復(fù)雜，整個拆除面臨高空作業(yè)，安全隱患很大。如果夏季高溫拆除則安全隱患更大，拆除過程又不能影響到機場的正常運營，從而給拆除帶來了非常大的困難。原來的管桁架鋼結(jié)構(gòu)拆除基本靠人工利用氧氣、丙烷氣割，從小構(gòu)件到次梁、主梁，逐根氣割再利用汽車吊往下吊，然后在地面上再進行切割分解，具有工序復(fù)雜、施工人員多、安全隱患高、安全防護措施準(zhǔn)備時間長、投入高等缺點，特別對夏季運營中的航站樓指廊拆除極不方便。因此，尋找一種新型、便捷、安全隱患少的拆除方法非常迫切，必須研制出一種新工藝解決以上問題。

在南京祿口國際機場T1航站樓改擴建工程北指廊管桁架鋼結(jié)構(gòu)屋蓋拆除之前，針對以上難題，經(jīng)過對類似拆除技術(shù)工藝的學(xué)習(xí)[1-2]，項目成立了攻關(guān)小組，總結(jié)形成了管桁架鋼結(jié)構(gòu)屋蓋整體液壓剪切拆除施工技術(shù)，使整個管桁架鋼結(jié)構(gòu)拆除過程安全穩(wěn)定，保證了施工工期和施工安全，大大減少了施工成本，對鋼結(jié)構(gòu)拆除技術(shù)的發(fā)展具有重大意義。

1 工程概況

1.1 工程建設(shè)概述

南京祿口國際機場T1航站樓工程建造于1997年，為提升航站區(qū)使用效能，優(yōu)化旅客出行體驗，本工程對祿口國際機場T1航站樓、連廊及北指廊進行改擴建，同時配套進行陸側(cè)和站坪系列改造，總建筑面積161 244 m2，其中新建面積40 178 m2、改造面積121 066 m2（圖1）。地下設(shè)置人防地下室及交通換乘大廳，面積29 364 m2；地上為航站樓、北指（連）廊及南連廊3部分，面積131 880 m2。結(jié)構(gòu)類型為框架結(jié)構(gòu)，建筑設(shè)計使用年限50 a，結(jié)構(gòu)安全等級一級，抗震設(shè)防烈度7度，抗震設(shè)防類別乙類。

圖1 工程效果圖

1.2 北指廊拆除概況

1）拆除北指廊地上部分全部建筑、結(jié)構(gòu)、構(gòu)筑物、附著物等（圖2）。

圖2 北指廊拆除范圍

4）拆除10條登機橋固定端及相應(yīng)的活動端共12個，8個疏散鋼樓梯。

2 施工流程及工藝

2.1 施工流程

施工工藝流程如圖3所示。

圖3 施工流程

2.2 操作要點

2.2.1 熟悉原鋼結(jié)構(gòu)類型

從檔案館中找出原管桁架鋼結(jié)構(gòu)屋蓋結(jié)構(gòu)圖紙，認(rèn)真研閱后到現(xiàn)場進行查勘核對，將結(jié)構(gòu)類型和傳力體系分析出來。

經(jīng)過查閱相關(guān)圖紙，航站樓北指廊屋蓋為管桁架結(jié)構(gòu)，長度為174 m，寬度為33 m。屋蓋面積5 742 m2。1層層高3.43 m，2層層高7.10 m，建筑高度16.807 m。結(jié)構(gòu)形式為平面管桁架結(jié)構(gòu)，包括主桁架、檁條、水平及斜支撐。鋼結(jié)構(gòu)用鋼量約350 t，最大跨度9 m。主桁架上、下弦桿均為φ152 mm×10 mm無縫鋼管，腹桿為φ108 mm×8 mm無縫鋼管。檁條為平面桁架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)為拱形，中間高、兩邊低，高度為1.35 m，長度為9.00 m，檁條上、下弦桿均為φ140 mm×8 mm無縫鋼管，腹桿為φ95 mm×6 mm無縫鋼管。檁條間用水平支撐及斜支撐連接，水平支撐為φ95 mm×6 mm無縫鋼管，斜支撐為φ68 mm×6 mm無縫鋼管。

2.2.2 SAP2000拆除模擬分析

利用SAP2000有限元分析軟件進行計算機模擬分析，找出傳力路徑，從而找出構(gòu)件剪切方向和流程，避免拆除時失穩(wěn)，出現(xiàn)整體坍塌的情況。

按照模擬分析結(jié)果，確定拆除順序。首先根據(jù)變形縫的位置將整個屋面鋼結(jié)構(gòu)拆除分為3個區(qū)段進行（圖4）。

圖4 指廊拆除分區(qū)示意

管桁架鋼結(jié)構(gòu)剪切順序為上弦桿、水平及斜支撐、檁條、下弦桿、主桁架。

2.2.3 劃分拆除標(biāo)段和施工流程

考慮到北指廊區(qū)域為整體破壞性拆除，結(jié)合現(xiàn)場實際情況及與專業(yè)隊伍溝通，擬采用鋼筋雙杠液壓剪對指廊鋼結(jié)構(gòu)屋蓋按照結(jié)構(gòu)柱及變形縫位置進行分段分塊破壞性拆除。

考慮到拆除安全性，按照從外向內(nèi)順序，以每一跨為一小塊拆除區(qū)域，按照先低跨后高跨原則進行拆除，拆除低跨鋼結(jié)構(gòu)時，保留高跨結(jié)構(gòu)兩側(cè)主桁架（圖5）。液壓剪對拆除的鋼構(gòu)件直接剪碎后隨同主體混凝土結(jié)構(gòu)共同拆除。

圖5 指廊拆除單元劃分示意

2.2.4 組裝一體化剪切工具

長臂挖機選用性能較高的日立ZX490LCH-5A挖掘機。拆除的剪刀選用鋼筋雙杠液壓剪，性能較好，可以直接將管桁架剪斷。由日立ZX490LCH-5A長臂挖機＋鋼筋雙杠液壓剪組成了一體化剪切拆除工具（圖6）。

圖6 一體化剪切拆除工具模型

2.2.5 清理和準(zhǔn)備

1）劃分并做好拆除區(qū)域的警示線，防止無關(guān)人員及機械進入。

2）對指廊屋面的保溫棉等輕質(zhì)材料和易燃物進行清理，防止指廊鋼結(jié)構(gòu)拆除時漂浮物進入飛行區(qū)。

3）確定好消防水供應(yīng)點，拆除時采用灑水車、霧炮機同時進行噴灑，防止揚塵。

4）拆除作業(yè)前對主要管理人員和作業(yè)人員做好安全技術(shù)交底。

5）機械、設(shè)備、特種人員等相關(guān)資質(zhì)報審。

拆除前必須對屋面和樓層中的所有拆除垃圾進行一一排查，清理外運，重點對漂浮物進行清理打包和處理外運，防止飄到空側(cè)影響機場正常運營。各項清理和準(zhǔn)備工作必須經(jīng)過驗收合格后，方可進行管桁架鋼結(jié)構(gòu)屋蓋的拆除。

2.2.6 拆除流程

第1步：按照由C區(qū)向A區(qū)的施工順序，先用液壓剪拆除影響液壓剪操作人員視線的混凝土構(gòu)件梁、板，隨后對低跨單元的鋼構(gòu)件進行剪切拆除（圖7、圖8）。

圖7 鋼屋蓋第1步拆除單元示意

圖8 鋼屋蓋第1步拆除單元模擬

第2步：C區(qū)第1塊單元拆除完成后，液壓剪移至C區(qū)另一側(cè)對應(yīng)低跨單元區(qū)域按照第1步順序進行鋼屋蓋拆除，同時安排另一臺液壓剪對鋼屋蓋拆除完成區(qū)域進行混凝土結(jié)構(gòu)破壞性拆除（圖9、圖10）。

圖9 鋼屋蓋第2步拆除單元示意

圖10 鋼屋蓋第2步拆除單元模擬

第3步：待兩側(cè)低跨單元鋼屋蓋拆除完成后，進行高跨單元鋼屋蓋拆除，另一臺液壓剪根據(jù)施工進度，按順序?qū)︿撐萆w拆除完成區(qū)域進行混凝土結(jié)構(gòu)破壞性拆除（圖11、圖12）。

圖11 鋼屋蓋第3步拆除單元示意

圖12 鋼屋蓋第3步拆除單元模擬

其他各標(biāo)段單元塊區(qū)域鋼屋蓋及混凝土結(jié)構(gòu)破壞性拆除均按上述步驟進行。

2.2.7 管桁架構(gòu)件拆除順序

管桁架鋼結(jié)構(gòu)剪切順序為上弦桿、水平及斜支撐、檁條、下弦桿、主桁架。

第1步：首先利用液壓剪剪切管桁架的上弦桿，上弦桿剪切時根據(jù)操作位置和空間的關(guān)系，將每個上弦桿連接節(jié)點處剪斷，并將在視線范內(nèi)將小小跨的上弦桿都剪切掉。

第2步：部分上弦桿剪切后留下了水平支撐和斜支撐，從一端往另一端依次把水平支撐和斜支撐剪斷。

第3步：水平支撐和斜支撐拆除后，開始拆除檁條和下弦桿。

第4步：最后拆除主桁架，由于主桁架上、下弦桿均為φ152 mm×10 mm無縫鋼管，構(gòu)件相對而言比較大，拆除時先拆上弦桿后拆下弦桿，腹桿在拆除過程中穿插進行，一步步把主桁架全體拆除完。

標(biāo)段單元塊區(qū)域管桁架構(gòu)件先拆除小型鋼構(gòu)件，主要為連系構(gòu)件，然后拆除次管桁架梁，最后拆除主管桁架大梁，嚴(yán)格按照此拆除順序，保證每個標(biāo)段單元塊內(nèi)的拆除穩(wěn)定且不破壞鄰近的鋼結(jié)構(gòu)單元塊。

2.2.8 高壓水槍灑水

拆除過程中不管是鋼結(jié)構(gòu)還是混凝土結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生大量揚塵，現(xiàn)場必須配備足夠的灑水車和高壓水槍，基本1臺拆除機械配備1輛灑水車，根據(jù)揚塵控制情況，如果不滿足揚塵控制要求，則再增加灑水車車輛。

如果鋼結(jié)構(gòu)拆除時伴隨著混凝土拆除，那必須提前對混凝土拆除區(qū)域進行灑水，避免后續(xù)拆除時揚塵過大。在夏季拆除管桁架時，灑水也是一種降溫的好辦法。

拆除區(qū)域范圍內(nèi)還應(yīng)配備足夠的霧炮機，以控制整個拆除區(qū)域的揚塵，控制揚塵在環(huán)保要求內(nèi)。

2.2.9 清理外運

管桁架在剪切后落到混凝土樓層中，可以直接夾住擺放到地面上，如果距離夠，可以直接夾住裝車，有些構(gòu)件落地后比較大，應(yīng)在地面上利用液壓剪繼續(xù)剪切分解，分成小構(gòu)件，以方便裝車。

運輸車輛均采用帶有拉桿圍護的大型渣土車進行外運，以避免運輸過程中拋灑。

3 安全控制措施

1）對拆除區(qū)域及機械作業(yè)半徑范圍內(nèi)拉好警示線，防止無關(guān)人員及機械進入。

2）對指廊屋面的保溫棉等輕質(zhì)材料和易燃物進行清理，防止指廊鋼結(jié)構(gòu)拆除時漂浮物進入飛行區(qū)。

3）所有人員嚴(yán)禁進入拆除區(qū)域內(nèi)，并做好警示標(biāo)識及硬質(zhì)隔離，以確保拆除安全。

4）機械拆除作業(yè)時應(yīng)設(shè)專職指揮員，監(jiān)視被拆除物的動向，及時用對講機指揮機械操作員進退。機械作業(yè)時，在其回旋半徑內(nèi)不得有人員作業(yè)。機械禁止在有地下管線處作業(yè)，如果一定要作業(yè)時，必須在地面墊2～3 cm的整塊鋼板或走道板，保護地下管線安全。機械拆除在分段切割時，必須確保未拆除部分結(jié)構(gòu)的整體完整和穩(wěn)定。

5）在機械進行房屋拆除施工時，要做到一邊拆除一邊用灑水車灑水，將機械施工作業(yè)面澆滑澆透，盡可能使工地不發(fā)生揚塵現(xiàn)象。如遇灑水車車內(nèi)水用完，則機械停止拆除，待灑水車注滿水后繼續(xù)施工。如揚塵大，則需停止施工直至無揚塵。

4 效益分析

4.1 社會效益

本技術(shù)解決了管桁架鋼結(jié)構(gòu)切割吊裝拆除復(fù)雜難題、高空高溫拆除時的人員作業(yè)安全隱患較大難題、電焊切割工效低等問題，是一種高效、安全、機械代替人員拆除作業(yè)的新型技術(shù)方法。

利用本技術(shù)，不僅可以保證管桁架鋼結(jié)構(gòu)屋蓋整體液壓剪拆除施工質(zhì)量，還能提高施工效率，大大縮短工期，減少高空高溫作業(yè)的安全隱患，減少勞動力投入，而且符合國家的環(huán)保節(jié)地政策，在管桁架屋蓋整體拆除中的安全方面具有極好的推廣價值。

4.2 經(jīng)濟效益

本技術(shù)在南京祿口國際機場T1航站樓改擴建工程和南京祿口國際機場T1北指廊拆除工程中成功運用，提前1個月完成了管桁架鋼結(jié)構(gòu)屋蓋拆除，節(jié)省了機械租賃和項目管理成本，得到建設(shè)單位、監(jiān)理單位、設(shè)計單位的一致好評。同時工字鋼定位架、澆搗架等都可以周轉(zhuǎn)利用，綠色施工，符合創(chuàng)建節(jié)約型工地的要求。綜合上述情況，該技術(shù)的成功實施可帶來經(jīng)濟效益約299.5萬元。

5 結(jié)語

管桁架鋼結(jié)構(gòu)屋蓋整體液壓剪切拆除施工技術(shù)采用大型長臂挖機＋鋼筋雙杠液壓剪組成一體化剪切拆除工具進行拆除，拆除前利用SAP2000有限元模擬軟件對整個模型進行拆除工況分析，確定剪切順序。

本文對南京祿口國際機場T1航站樓北指廊鋼結(jié)構(gòu)屋蓋拆除的實施過程進行了分析和探究，實踐證明，本技術(shù)解決了管桁架鋼結(jié)構(gòu)切割吊裝拆除煩瑣復(fù)雜難題、高空高溫拆除時的人員作業(yè)安全隱患較大難題、電焊切割工效低等問題，是一種高效、安全、機械代替人員拆除作業(yè)的新型技術(shù)方法。

與其他類似施工工藝相比，本技術(shù)具有機械化程度高、安全隱患低、施工高效、性價比更優(yōu)等特點，適用于管桁架鋼結(jié)構(gòu)屋蓋的大型場館和航站樓指（連）廊中或一些管桁架廠房中，具有良好的推廣應(yīng)用價值。