天河机场交通中心在 (27) ~ (29) 轴正下方是武汉地铁2号线工程, 二者实现无缝对接。其中, (27) ~ (29) /~轴区域为地铁站台上方中庭, 并无地下1层板, 南北长99m, 净空跨度14m, 地铁站台距交通中心1层板高度为16.705m。天河机场交通中心工程和武汉地铁2号线工程均为受社会广泛关注的大型公共交通基础工程, 由多家施工单位同时共建, 不仅工期紧, 而且在质量、安全方面的要求更为严格, 必须在保证质量、安全的同时满足工期要求。所以 (27) ~ (29) /~轴区域1层梁板 (见图1a) 的施工若采用传统的满堂脚手架, 将占据地铁施工的重要运输通道, 直接影响地铁施工, 无法满足业主工期要求;在综合考虑经济、安全、施工速度等各方面因素后, 预先沿地下1层墩柱纵向形成1条2m宽临时支撑梁, 采用在两侧结构梁上搭设贝雷架支撑体系, 在贝雷架平台上架设工字钢作为该层支撑架体基础, 上部搭设满堂支撑钢管架的支撑方式, 保证两个工程互不影响。

交通中心1层梁板均采用预应力混凝土技术, 地下1层中庭区域两侧为承台梁和悬臂结构风道板, 下部为列车轨道及站台板, 跨中墩柱、地下1层板已由地铁施工单位施工完毕。下列因素给贝雷架支撑体系的设计与实施带来较大困难。

1) 设计复杂交通中心1层轴标高-0.250m, 地下1层板标高-7.800m, 层高达到7.55m, 梁截面尺寸较大, 最大截面积达到0.9m², 自重荷载22.5k N/m, 属于高大模板范畴 (见图1b) 。而且中庭两侧的悬挑风道板中空形式, 若作为贝雷架支撑基础将对结构安全不利, 所以对贝雷架支撑体系的构造设计需引起足够重视。

2) 拆除困难1层梁板达到设计强度的100%才能进行预应力张拉, 待张拉完拆除底模和脚手架后方可拆除贝雷架。而按照进度要求, 交通中心1层结构已基本完成, 地下1层贝雷架东、西两侧由于加工厂、架体、结构设计高差等原因无法形成施工道路, 北侧被地下室外墙截断, 只剩通往南侧入口<8m的施工道路。无论在平面还是立面上, 大型吊装机械根本无法操作。

3) 安全形势严峻要对轴交通中心1层板施工, 作为地铁施工施工通道的站台位于贝雷架的正下方, 将面临上下交叉施工, 而且施工现场环境复杂, 施工单位多, 场地狭小。

由地铁基础标高至1层标高的墩柱必须在1层梁板施工前完成, 考虑到既无法在站台上搭设满堂脚手架, 又不能在横向采用整根桁架, 因此在墩柱施工时预先在地下1层标高处沿纵向形成临时支撑梁, 经设计单位同意, 贝雷架一端安装在风道板加腋梁上, 另一端安装在临时支撑梁上 (见图2) 。在临时支撑梁和中庭区域两侧结构梁上安装滑移轨道 (见图3) , 贝雷架在横向上分2段布置, 采用液压顶推千斤顶对中庭区域的贝雷架由中间向南、北两侧推卸。

贝雷架支撑体系由贝雷架基础、贝雷架主梁、工字钢分配梁组成。工字钢上搭设扣件式模板支撑架, 将上方施工产生的荷载传递给贝雷架支撑体系。根据现场场地实际情况确定贝雷架支撑体系构造。贝雷片尺寸为3 115mm×176mm×1 500mm, 单片拼装长度3m。贝雷片结构由上下弦杆、竖杆及斜杆焊接而成。上下弦杆一端为阴头, 另一端为阳头。阴、阳头都有插销孔, 两节贝雷片连接时, 将一节的阳头插入另一节的阴头内, 对准销子孔, 插上销子即可。

加强弦杆尺寸为3 115mm×176mm×100mm, 单根拼装长度为3m。贝雷片的弦杆由2根[10 (背靠背) 组合而成, 在下弦杆上焊有多块带圆孔的钢板, 在上、下弦杆内有供与加强弦杆和双层桁架连接的螺栓孔, 在上弦杆内还有供连接支撑架用的4个螺栓孔, 其中间的两个孔供双排或多排桁架同节间连接用;靠两端的两个孔是跨节间连接用。

临时支撑梁呈T字形, 总高度1 200mm, 翼缘高度450mm、宽度2 000mm, 腹板宽600mm。该梁由原设计单位同意并出具相应配筋图纸。

根据材料及设备的模数、现有材料并结合现场实际情况, 先进行试算初步确定贝雷架参数。贝雷架主梁选用双排加强型贝雷架 (321型) , 贝雷片间距900mm, 由3节贝雷架单元组成的9.345m长支撑架体架立在中庭两侧轨道基础上。贝雷架上工字钢分配梁采用I16, 布置间距严格根据上部钢管脚手架架体规格布置 (见图3) , 间距900mm, 梁下间距为450mm立杆支撑于工字钢腹板中心, 保证整体受力稳定。钢管外径48mm, 壁厚3.5mm。

1) 贝雷片验算按最不利考虑将梁板作用力分别直接作用于贝雷架上进行验算, 由于贝雷架上方框架梁截面较多, 荷载不一致, 因此取受力最大的梁底处贝雷架进行荷载验算, 以两片贝雷架承受其上部主梁以及主梁两侧4 500mm范围内的板作为计算依据, 梁最大截面尺寸为600mm×1 500mm, 板厚180mm, 验算情况如表1所示, 两排单层加强型贝雷架满足施工需求。

2) 工字钢分配梁验算在贝雷架梁上方铺1层I16, 板下立杆布置间距900mm, 主梁下立杆布置间距450mm, 次梁下立杆布置间距900mm, 工字钢最大跨度按1.35m, 考虑不利因素后, 按两端简支梁验算, 计算结果如表2所示, I16满足上部满堂脚手架支撑要求。

1) 根据现场地形及起重量选用50t汽车式起重机进行吊装, 通过计算该汽车式起重机完全能够一次性起重整组贝雷架, 每组贝雷架用2根钢丝绳吊装。贝雷架支撑体系搭设过程中, 严禁集中超负荷堆放钢筋、机械设备及其他材料, 防止物体坠落及支撑体系局部坍塌。具体施工流程如图4所示。

2) 安放贝雷架的支座两侧设置防滑挡板, 全部贝雷架吊装就位后, 立刻进行现场加固, 贝雷架上、下弦每隔2m用ф48脚手架钢管和扣件固定, 保证贝雷架不移位、不倾覆。

3) 贝雷架主梁安装加固完毕后, 在其上通长架设I16分配梁, 严格按照上部满堂钢管脚手架规格布置, 板下间隔900mm布置, 主梁底间隔450mm, 次梁底间隔900mm布置。为防止贝雷架与工字钢产生滑移, 采用自制U型卡将工字钢下腿与贝雷架[10上腿点焊连接在一起, 焊点间距2m。工字钢间采用钢管扣件加固并连接为整体以保证其稳定性。

4) 工字钢加固完成后, 在其上满铺竹跳板形成操作平台, 竹跳板间用铁丝绑扎牢固, 相互间缝隙≤2cm。安全操作平台上搭设间距0.9m×0.9m、步距1.5m的ф48×3.0扣件式钢管支架, 支模体系高度为4.22~5.72m。布置间距严格根据上部钢管脚手架架体规格布置, 梁下间距为450mm立杆支承于工字钢腹板中心, 保证整体受力稳定。

1) 滑移轨道采用2根150mm×150mm×7mm×10mm H型钢与细石混凝土组合而成 (见图5) , H型钢运输至现场安装。滑移轨道垂直于贝雷架主梁方向布置, 与两侧预埋钢板进行焊接固定。

2) 在安装滑移轨道前500mm×500mm预埋钢板沿轨道方向每9m (轴网) 布置1块, 与主体结构板通过地脚螺栓连接。每条滑移轨道包括2根H型钢, 安装滑移轨道时调整所有H型钢保持标高一致, 然后在H型钢翼缘板之间100mm空隙用C30细石混凝土填充, 混凝土面与上翼缘板持平。

3) 贝雷架及上部高支模支架在上部预应力混凝土设计强度100%并张拉完成后进行拆除。顶推滑移前应完成模板、木方、脚手架、工字钢的拆除和转运工作, 贝雷架主梁间加固用的钢管也一并拆除。仔细检查滑移轨道与混凝土面的稳固性, 滑移轨道顶面用机油适当润滑。

由于现场场地有限, 采用体积小、滑移稳定、可控的夹轨液压爬行机器人, 安装在滑移轨道上, 利用滑移轨道作为其反力支撑, 自行推进贝雷架体连续平顺向前滑移, 在远程网络端对其进行控制和监控。主要由夹轨器和顶推千斤顶组成, 顶推千斤顶与贝雷架通过垫板和螺栓连接 (见图6) 。

贝雷架与轨道滑动摩擦系数取0.15, 充分考虑成本与安全问题后, 共采用2台爬行机器人, 由中间向南北分4次拆除 (见图7) 。滑移过程中2台爬行机器人速度应保持同步, 在远程端密切监测液压顶推力和主梁位置的变化, 发现偏移及时纠正。

单根贝雷架滑移至结构板面上后, 采用自制辊轴对单根贝雷架进行转移。在500mm厚地下1层板上架设刚性辊轴, 间隔2m布置。用叉车将贝雷架两侧搁置于辊轴上, 采用钢丝绳牵引将贝雷架主梁自一端拖出后人工拆除;随后依次按顺序拆除其他贝雷架。拖出过程中分节拆除支撑架, 打出贝雷销, 将打散后的散件堆码, 通过叉车、铲车等机械转运至装车点装车运走。最后人工配合叉车、铲车拆除辊轴及支架。

1) 贝雷架吊装安放就位并固定后, 立即在贝雷架上满铺竹跳板并加固, 用作第1道安全保障。在作业面上部设置安全绳, 固定在两建筑上, 施工人员的安全带挂设在安全绳上, 方便施工人员移动操作。四边临空设置栏杆, 外侧挂设立网作为上部扣件式满堂脚手架搭设时的安全防护。

2) 高大模板支撑施工时必须对支架立杆的垂直度和混凝土浇筑时模板的沉降进行监测。贝雷架模板支设区域均要求布置监测点, 监测点宜按贝雷架跨数布置, 每跨按梁板分类各布置1个监测点。

3) 贝雷架安装和拆除期间, 对危险区域进行封闭管理。

天河机场交通中心应用具有足够的承载力、架体安全稳定性好的贝雷架支撑体系, 并创造性地利用顶推滑移法在空间狭小的条件下拆除贝雷架, 有效解决交通中心结构和地铁结构施工相互制约的问题, 实现上下立体同时施工、互不影响, 在确保工程质量和安全的前提下, 有效缩短了3个月总工期。