鋼管混凝土拱橋局部拆除施工方案

劉紅霞

摘要：文章結(jié)合濟青高速K15+709跨線橋的拆除施工，對中承式鋼管混凝土拱橋的拆除過程中的施工難點進行研究，并提供解決措施。根據(jù)濟青高速K15+709跨線橋自身拆除要求、受力特點及環(huán)境限制，初步確定了拆除方案，主要包括工程概況、拆除工程范圍、工程難點及采取的措施等，對同類橋梁的拆除施工具有一定的參考價值。

Abstract： This paper combines the demolition of the K15+709 overpass bridge of Jiqing Expressway to study the construction difficulties in the process of dismantling the medium-concrete-filled steel tubes arch bridge and provide solutions. According to the demolition requirements， force characteristics and environmental constraints of the K15+709 overpass bridge of Jiqing Expressway， the demolition plan was initially determined， including the project overview， the scope of the demolition project， the engineering difficulties and the measures taken， etc.， which had a certain reference value for the demolition of similar bridges.

關(guān)鍵詞：拱橋拆除;吊桿橫梁的翻轉(zhuǎn);橋面垮塌

Key words： arch bridge demolition;flipping of boom beam;bridge deck collapse

中圖分類號：U448.34? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）16-0112-03

0? 引言

隨著我國交通行業(yè)的發(fā)展，一部分早期建設(shè)的橋梁已經(jīng)不能滿足交通量，這些橋梁將會逐漸的退出歷史舞臺。可以先加固這些橋梁，如果加固后依然達(dá)不到要求，最終將把這些橋梁拆除。橋梁拆除過程中結(jié)構(gòu)受力狀況復(fù)雜，拆除難度較大，拆除過程安全風(fēng)險較高，對施工技術(shù)有較高要求。橋梁拆除施工過程，經(jīng)常發(fā)生事故，造成不堪設(shè)想的后果。例如黑龍江緩棱縣的努敏河廢棄危橋，在拆除中發(fā)生坊塌，掩埋多人并致死。因為這些慘劇，使橋梁工作者認(rèn)識到橋梁安全拆除的重要性，最重要的是保證橋梁主體結(jié)構(gòu)受力的安全性[1]-[5]。文章緊密結(jié)合濟青高速K15+709跨線橋拆除工程，對中承式鋼管混凝土拱橋拆除過程進行研究，完成局部拆除施工方案，主要包括以下方面的內(nèi)容：工程概況、拆除工程范圍、工程難點及采取的措施等，為類似工程施工提供經(jīng)驗。

1? 工程概況

濟青高速K15+709跨線橋上跨濟青高速，是單孔中承式鋼管混凝土拱橋，總長110.02m，拱肋計算矢高為25.35m，矢跨比為1/3.2，計算跨徑81.42m，肋板拱肋高1.8m，寬1.5m，肋間中心距25m。對濟青高速進行改造，需局部拆除K15+709跨線橋，然后進行改建。（圖1-圖2）

2? 拆除工程范圍

①橋面附屬結(jié)構(gòu)拆除：橋面護欄、橋面瀝青鋪裝層、搶險加固體系;②橋板拆除：A板325塊，B板52塊，C板50塊，D板8塊;③吊桿橫梁拆除：吊桿橫梁11根;④肋間橫梁拆除：肋間橫梁2根;⑤蓋梁拆除：蓋梁2座;⑥墩柱10個;⑦橋臺局部拆除2處。

3? 施工準(zhǔn)備

3.1 施工組織機構(gòu)? 針對濟青高速K15+709跨線橋局部拆除工作，擬成立濟青高速K15+709跨線橋拆除項目經(jīng)理部，下設(shè)管理層和施工層，全權(quán)負(fù)責(zé)本項目的組織、實施及管理。項目經(jīng)理部對進場的人員、機械設(shè)備、物資材料統(tǒng)一管理、統(tǒng)一指揮、統(tǒng)一調(diào)動，確保按期完成橋梁拆除工作。

3.2 技術(shù)準(zhǔn)備? ①查閱資料，參考原橋施工圖，充分利用公司技術(shù)力量，聘請相關(guān)專家，召開技術(shù)研討會，確定合理的拆橋方案。②根據(jù)施工總體部署安排，配備充足的技術(shù)力量。③組織技術(shù)人員學(xué)習(xí)國家現(xiàn)行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、操作規(guī)程、相關(guān)建設(shè)工程法規(guī)和強制性的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求進行施工。④對施工重點難點，編制詳細(xì)的施工方案，制定切實可行的技術(shù)措施，并成立專門小組進行施工控制。⑤編制詳細(xì)的施工進度計劃，明確節(jié)點工期要求。

3.3 機械設(shè)備準(zhǔn)備? 根據(jù)施工進度計劃及現(xiàn)場實際需要，及時提供各種臨時設(shè)施物資與起重、切割、鉆鑿、裝卸、破碎、運輸?shù)葯C械及其它設(shè)備。

針對本拱橋拆除施工特點，擬投入本工程的主要施工機械及設(shè)備見表1。

3.4 勞動力組織? 針對本拱橋拆除過程中，對施工安全要求高的特點，調(diào)配具有豐富橋梁拆除施工經(jīng)驗的技術(shù)工人，對技術(shù)工人在技術(shù)資格、安全培訓(xùn)、健康狀況等各方面都各有要求，凡不符合標(biāo)準(zhǔn)的，一律不準(zhǔn)上崗作業(yè);同時設(shè)專業(yè)安全負(fù)責(zé)人，從公司抽調(diào)在安全管理方面能力強的人員，并聘請外部安全專家，充實安全管理隊伍。（表2）

3.5 施工便道及場地? 由于本工程上跨煙威高速，橋梁拆除時需在南北兩側(cè)各設(shè)置一個廢料中轉(zhuǎn)場地，用于堆放拆除下來的梁板，橋面鋪裝及破碎后的護欄混凝土在廢料中轉(zhuǎn)場地裝車運至政府指定場地。吊桿橫梁由于重量較大，轉(zhuǎn)運困難，拆除后在現(xiàn)場規(guī)整堆放。

開工前，挖掘機、裝載機、壓路機進場，首先填筑橋頭北側(cè)施工便道，并對橋頭南側(cè)的原有施工便道進行修整。同時分別在橋頭對應(yīng)位置的廢料中轉(zhuǎn)場地進行整平壓實，滿足施工需求。

橋下及橋位投影兩側(cè)各10m范圍內(nèi)作為吊機等設(shè)備的作業(yè)區(qū)域，展開施工前利用壓路機碾壓密實，并做好排水，確保雨雪之后不積水。

橋梁北側(cè)的廢料中轉(zhuǎn)場地設(shè)置在橋頭左側(cè)的開闊地帶，堆放前將場地整平壓實。場地設(shè)置以不影響設(shè)備通行及廢料轉(zhuǎn)運為宜。同時為保證施工機械機場及廢料的轉(zhuǎn)運，需從橋頭北側(cè)路基段設(shè)置一條施工便道通至北側(cè)橋下。便道寬度不小于4.5m，坡度不宜大于8%。

橋梁南側(cè)的廢料中轉(zhuǎn)場地設(shè)置在橋頭右側(cè)的開闊地帶，堆放前將場地整平壓實。同時對原有施工便道進行拓寬修整，滿足設(shè)備進場及廢料轉(zhuǎn)運需求。

橋梁施工用電從跨線橋北側(cè)的永久變壓器接入。

4? 工程難點及采取的措施

4.1 施工難點? ①由于本橋各吊桿橫梁彼此獨立，整橋順橋向穩(wěn)定性差，拆除橋板時吊桿橫梁存在翻轉(zhuǎn)趨勢，通過橋板可能對其他吊桿橫梁產(chǎn)生推動，存在造成橋面垮塌的隱患。尤其其中7#、8#、9#、10#、11#吊桿橫梁在高速公路上方，拆除梁板及吊桿橫梁時，橋下車輛通行存在安全隱患。

針對該翻轉(zhuǎn)趨勢，通過計算確定是否采取應(yīng)對措施。計算假定所有橋板之間的橫縱縫均全部切開，為完全簡支狀態(tài)，不考慮相互間的連接。

計劃一次從每孔吊裝拆除6塊橋板，即每側(cè)3塊。橋板的單塊最大重量為4t，當(dāng)?shù)鯒U橫梁存在翻轉(zhuǎn)趨勢時，吊桿橫梁對梁板的支反力作用在橋板頂端，此時支反力距離吊桿橫梁頂面中心的水平距離為0.27m，此時最大翻轉(zhuǎn)力矩為3.24t.m。吊桿橫梁自重107t，當(dāng)重心偏轉(zhuǎn)超過3cm時，吊桿橫梁自重即可平衡翻轉(zhuǎn)力矩。

同時實際梁板拆除過程中，梁板切縫滿足吊裝進度要求即可，即當(dāng)班不能進行吊裝的梁板接縫不進行切除。未切除的梁板對吊桿橫梁的翻轉(zhuǎn)亦有一定的平衡作用。

綜上可知，每孔拆除6塊橋板時，橋梁自身即可平衡吊桿橫梁的翻轉(zhuǎn)趨勢，另外加設(shè)的水平限位裝置僅起輔助作用。

②單根吊桿的設(shè)計承載力為175t，成橋狀態(tài)下單根吊桿的受力為150t（含吊桿橫梁、橋面板、橋面鋪裝、防撞護欄等荷載），單根吊桿的富余承載力為25t。

橋梁拆除過程中，橋面需要上的荷載包括4臺空壓機及20套配套風(fēng)鎬（約重2t）、20名左右操作人員（約重1.6t）、2臺混凝土切割鋸及配套設(shè)施（約重1t）等，由于該部分荷載均為動載，考慮2倍的沖擊系數(shù)，則拆除過程中單根吊桿增加的動荷載為9.2t。同時該部分荷載頻繁對吊桿橫梁進行沖擊，上錨點頻繁受力，易產(chǎn)生安全隱患。

為保證拆除過程中橋梁及施工設(shè)備、人員的安全，計劃對所有具備條件的吊桿橫梁均在下方利用螺旋焊管配合千斤頂進行支頂，每根吊桿位置提供約100t的頂升力。

4.2 具體措施? 針對橋梁拆除過程中存在的諸多不利因素，我公司多次召集工程技術(shù)人員及實際操作人員到現(xiàn)場進行踏勘，研討切實可行的施工方案，采取必要安全防范措施，來實施該工程。具體措施有如下：

①措施一：利用鋼管、扣件拼裝定型井字型框架，分別卡在吊桿橫梁的上頂面、下底面及中部，對相鄰的吊桿橫梁進行限位，防止吊桿橫梁發(fā)生翻轉(zhuǎn)。每兩根吊桿橫梁之間分別設(shè)置左、右兩組限位框架（該框架在人行道板拆除后施加）[6]-[8]。

②措施二：對12#、13#吊桿橫梁利用螺旋焊管進行支頂，每根吊桿橫梁梁端各設(shè)置2根Ф820螺旋焊管，支頂結(jié)構(gòu)從下到上依次為混凝土預(yù)制塊、樁帽、螺旋焊管、樁帽、雙肢I45a工字鋼（千斤頂）、填塞鋼板。拆除過程中隨著荷載的減少吊桿橫梁會抬高，千斤頂提前進行預(yù)頂升，確保吊桿受力始終在75t左右。

③措施三：在7#、9#、11#吊桿橫梁下利用螺旋焊管進行支頂，每根吊桿橫梁下設(shè)置8根Ф820螺旋焊管，螺旋焊管等間距布置。支頂結(jié)構(gòu)從下到上依次為基礎(chǔ)護坡和地面硬化、混凝土條形基礎(chǔ)（條形基礎(chǔ)寬度1.2m，高度1m，兩端設(shè)置圓?。?、螺旋焊管、樁帽、雙肢I45a工字鋼（千斤頂）、填塞鋼板。雙肢工字鋼順橋向放置，分別托住未進行支頂?shù)?#、10#吊桿橫梁。兩根吊桿橫梁之間在工字鋼上放置橫橋15cm*15cm*6m方木，間距0.3cm，其上滿鋪竹膠板，并將竹膠板與方木用鋼釘釘牢固，確保不被橋下行車過程中的氣流吹落。防落架橫橋向每邊伸出橋外5m，并設(shè)置1.5m高的圍擋，確保拆除過程中掉落、飛濺的碎塊不對高速公路的通行造成影響。

拆除過程中隨著荷載的減少吊桿橫梁會抬高，千斤頂提前進行預(yù)頂升，確保吊桿受力始終在75t左右。施工設(shè)備應(yīng)避開8#、10#吊桿橫梁對應(yīng)的位置進行作業(yè)。

[圖4? 跨高速路吊桿橫梁支頂及防落架立面圖]

④措施四：拆除上跨高速路兩側(cè)的橋板時實行交通管制，關(guān)閉拆除側(cè)交通，并設(shè)置相應(yīng)的圍擋;每一側(cè)一孔內(nèi)兩邊對稱拆除，拆除6塊橋板后，開放該側(cè)交通進行另外一側(cè)的施工。循環(huán)交替，直至橋板全部拆除完畢。

⑤措施五：懸掛施工標(biāo)志標(biāo)牌及燈光信號，在施工作業(yè)區(qū)兩側(cè)距離一定距離設(shè)置警示牌、震蕩標(biāo)線、限高門架，提醒過往車輛注意行車安全，及早減速行駛，按標(biāo)牌上提示線路通行[9]-[11]。

參考文獻：

[1]陳寶春.鋼管混凝土拱橋?qū)嵗ǘM].北京：人民交通出版社，2008.

[2]Huctyi. Arch bridge crossing Brno Vienna expressway，Proceedings of the Institution of Civil Engineers[C]. London： Thomas Telford Services LTD， Thomas TelfordHouse， 1999.

[3]Mistuhiroy，Wuqx， Kazhot， Shozkn， Kazuyoshif. Vibration analysis of the Second Saikai Bridge-Aconcrete filled tubular （CFT） arch bridge [J] Journal of Sound and Vibration， 2006.

[4]Cassityp， Furrerm. Pricek. Synthesizing Form and Functions[J].Modern Steel Construction， 1999（12）.

[5]Zlatko Savor， Jelena Bleiziffer. From Melan Patent to Arch Bridges of 400 M Spans， Chinese Croatian Joint Colloquium Long Arch Bridges[J]. Brijuni Islands， 2008（06）.

[6]陳寶春，劉福忠，韋建剛.327座鋼管混凝土拱橋的統(tǒng)計分析[J].中外公路，2011（03）.

[7]蔡紹懷.論鋼管混凝土在橋梁工程中的應(yīng)用.中國土木工程學(xué)會第五屆年會暨第二次全國城市橋梁學(xué)術(shù)會議論文集.天津：天津大學(xué)出版社，1990.

[8]胡玉山，吳清明.預(yù)應(yīng)力系桿鋼管混凝土拱橋——旺蒼東河大橋[J].西南公路，1990（3）.

[9]胡玉山，等.廣東高明大橋設(shè)計與施工.四川公路，1990（3）.

[10]許賢敏，李峰.國外混凝土結(jié)構(gòu)的拆除技術(shù)[J].建筑技術(shù)，2005（06）.

[11]楊梓，徐文平.舊橋拆除方法要覽和案例分析[J].特種結(jié)構(gòu)，2010（06）.