變截面大跨徑連續(xù)箱梁橋拆除施工技術(shù)研究

洪滿英

（景德鎮(zhèn)市公路事業(yè)發(fā)展中心樂平分中心,江西 樂平 333300）

0 引言

橋梁拆除是一種常見的工程施工任務(wù)，尤其是混凝土預(yù)應(yīng)力箱梁橋，由于安全壽命周期已滿、地震破壞、撞擊損壞、火災(zāi)、過載等原因，發(fā)生預(yù)應(yīng)力超標老化或結(jié)構(gòu)嚴重損壞，使橋梁剛度和載承力大幅度降低，橋梁技術(shù)性評分嚴重低于安全標準，一般性養(yǎng)護治理已經(jīng)不能維持安全應(yīng)用，則必須進行拆除。橋梁拆除施工與橋梁建設(shè)施工的最大不同在于，拆除施工需要考慮現(xiàn)有橋梁結(jié)構(gòu)和材料的安全性，需要顧及在運行比鄰或跨越交通線路、建筑以及人員的安全性，將交通影響降到最低，最大程度提高施工效率和安全性，所以橋梁拆除施工同樣需要嚴密規(guī)劃和技術(shù)性施工操作。案例變截面大跨徑連續(xù)箱梁橋拆除工程，面對工期內(nèi)要盡可能維持橋下航道安全運行的要求，從嚴密拆除規(guī)劃、分項采取不同拆除措施和強化環(huán)節(jié)控制操作入手，圓滿完成拆除任務(wù)。這里結(jié)合工程應(yīng)用，梳理介紹相關(guān)做法和技術(shù)要點，希望為同類橋梁破拆工程應(yīng)用提供技術(shù)參考。

1 案例簡介

某變截面大跨徑連續(xù)箱梁橋，全長734.06 m，配跨13×20 m+（50+70+50）m+15×20 m。橋梁分為主橋和引橋，引橋為簡支梁橋。主橋上部結(jié)構(gòu)為單室單箱連續(xù)箱梁，三向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，采用平衡掛籃懸臂澆注法施工，下部結(jié)構(gòu)為樁基礎(chǔ)和薄壁墩。橋梁跨越某航道，原航道通航級別為四級。隨著水上交通的發(fā)展，通航凈高不再滿足要求，需要升級改造航道。通過檢測，主橋技術(shù)狀態(tài)評定為三級，航道改造工程決定對其拆除箱梁和橋面系，改造利用下部結(jié)構(gòu)。破拆任務(wù)是在右幅引橋拼寬完成后，實施左幅破拆任務(wù)量操作，該研究主要探討破拆施工相關(guān)應(yīng)用技術(shù)。

2 拆除方案

左右兩幅箱梁，現(xiàn)在要拆除右幅，并保障左幅正常通行。該橋下方跨航道，周邊有變電站等其他構(gòu)筑物，破拆過程中不能影響左幅通行，且不能有混凝土塊墜落河道，同時需要滿足環(huán)境保護要求，因此不能采用爆破破拆法。因工期較緊，需要保證拆除作業(yè)速度，一般直接以機械進行破拆的速度較快，但因需要維持橋下航道正常安全通航，不能直接進行機械破拆。解決方案是采取中跨箱梁繩鋸切割破拆、邊跨直接機械破拆的方法，具體為：

（1）中跨箱梁破拆。橋下航道為通航三級航道，水深充足、周邊無遮擋，方便浮吊吊臂作業(yè)，具有良好的作業(yè)半徑。因此采用繩鋸分節(jié)段進行切割，切塊以浮吊拎送至下方駁船，在船上進行混凝土破拆、碎化。這種方法具有操作快速、無須封航、幾乎無噪聲、環(huán)境擾動小等優(yōu)點，具有可行性和經(jīng)濟性。

（2）邊跨破拆。邊跨位處河岸，但是周邊場地狹小、地基條件差，采用履帶吊吊拆需要進行地基加固，成本較高，不具有經(jīng)濟性。因此決定采用機械直接破拆的方式進行拆除。邊跨的跨徑較大（50 m），須設(shè)置防護支架以防止垮塌[1]。

（3）操作流程。拆除作業(yè)流程如下：

①施工前期準備。全面調(diào)查作業(yè)現(xiàn)場及航道實際情況，擬定或適當調(diào)整相關(guān)施工方案，與海事、航道等部門進行必要的溝通，協(xié)調(diào)工期過航控制管理事宜，保證施工方案順利實施。

②邊跨箱梁分水上和陸上兩部分，分別進行處理。水上部分，在一側(cè)搭建臨時作業(yè)棧橋，形成工作臺，進行機械破拆作業(yè)；陸上部分，搭建操作支架，采用破碎機械進行破拆。

③中跨拆除作業(yè)，為降低節(jié)段重量，先預(yù)切部分翼板和防撞護欄，再分節(jié)段逆序逐段切割和浮吊拎吊。先進行合龍段切割，逐塊切割并吊送岸邊開展破碎處理，因為駁船和浮吊須?？吭谄撇饦蛭坏南路胶降纼?nèi)，出于安全考慮，作業(yè)期間須短時進行航道封航。

④中跨合龍塊破拆后，梁構(gòu)由連續(xù)結(jié)構(gòu)變成2 個懸臂結(jié)構(gòu)，隨即開始破拆兩側(cè)的10#節(jié)段，注意要在浮吊就位和鋼纜捆綁達標后進行切割操作。整體切割前，須對箱梁頂?shù)装逑冗M行預(yù)切，預(yù)切注意不要破壞腹板預(yù)應(yīng)力。

⑤切割中跨其余切塊，直到1#塊完成切割。

⑥0#塊采用破碎裝置進行破拆。

3 拆除施工與應(yīng)力分析

3.1 橋面系與部分翼緣板拆除

在拆除前，需對防拋網(wǎng)、標志標牌和照明設(shè)施進行氣割。在拆除鋪裝層時，可采用鑿巖機進行破碎并裝車運走。橋面瀝青拆除后，開始護欄與部分翼緣板的切割，再用吊車將其運到指定場地進行破碎。先割伸縮縫中間支承梁，破拆橡膠帶，再將剩余部分及主箱梁一并破拆。

3.2 體外預(yù)應(yīng)力拆除

破拆了橋面鋪裝、防撞護欄以及翼緣板以后，需要解除體外預(yù)應(yīng)力。在切斷鋼絞線之前，若未采取措施，會有大幅反彈的風(fēng)險。因此在體外鋼絞線索上必須安裝防蹦鋼箍，切割點附近有必要種植Φ16 螺栓，以確保與鋼抱箍緊固牢固。

3.3 中跨繩鋸切割作業(yè)

待邊跨鋼管支承搭建完畢檢驗合格后，著手破拆通航主跨，分段切割主跨箱梁，合龍段先切割，再逐段破拆至主墩。

對于中跨切塊，因為下方?jīng)]有配置支架，腹板預(yù)應(yīng)力將承擔梁體自重。在切割過程中，需注意腹板預(yù)應(yīng)力筋位置。在拆除之前，先找到各個塊件的結(jié)合面并在結(jié)合面后20 cm 區(qū)域，劃出切割線。該操作一定要做到準確無誤，以保證保留預(yù)應(yīng)力段不被破壞。確認無誤后先切割合龍塊，應(yīng)先穿好繩鋸，為了盡可能減少切割破拆過程中切塊向下沖擊力，繩鋸要維持在不緊繃也不松弛的狀態(tài)進行切割，合龍塊切割后，連續(xù)梁變?yōu)閼冶哿航Y(jié)構(gòu)。待合龍塊切割完成后，再按照上述合龍段的切割方法中跨水上箱梁進行切割[2]。

采用金剛石繩鋸切割破拆工藝，金剛石單晶經(jīng)高速運行的鋸繩來切割結(jié)構(gòu)體，切割過程中，鋸繩淋水冷卻并帶走研磨屑。

繩鋸切割操作流程：切割位置確定→吊孔鉆取→穿吊裝繩→導(dǎo)向輪安裝→繩鋸機安裝固定→繩鋸索安裝→操作系統(tǒng)連接→防護欄安裝→切割→吊運。

3.4 中跨切塊吊運及應(yīng)力分析

3.4.1 起吊計算

使用浮吊進行拎吊，將中跨切塊運至岸邊進行切割和分塊處理。最大切塊重量在86.45 kg 左右，故吊裝應(yīng)力參數(shù)確定為150 kg。起重作業(yè)時使用150 kg 浮式起重機，卸去船尾浮箱后船長32 m，船寬22.5 m，型深2.3 m，扒桿長46 m。吊裝采用150 kg 浮式起重機，吊距23 m，吊高39.83 m，水平夾角為60 °。

破碎地點選在航道岸邊，要求作業(yè)期間不影響正常航道通行。為確保不影響通行，浮式起重機采用地龍和水中拋錨結(jié)合。選擇D66.50 mm（61×6-1700）型鋼芯纜，每根鋼纜的破斷拉力確定為2 813 kN。采取60 °吊裝角度，鋼纜間載荷不均勻系數(shù)為0.86，安全載荷系數(shù)為8。采用6 股鋼纜的垂向載承力為155.30 kg，鋼纜規(guī)格符合要求。采用2 個180 kg 卸扣連接，合計容許起吊重量360 kg，大于最大切塊的重量[3]。

切塊采用浮式起重機進行吊裝，采取全截面兜底捆綁吊裝方法，吊孔規(guī)格配置為10×40 cm，采取水磨鉆鉆孔。順橋向距切塊分段線距離60 cm 或40 cm，橫橋向距橋梁中心線170 cm。采用專業(yè)鋼纜卷揚機，鋼纜先放置在橋位下方小船上，連接好后使用卷揚機將其穿過吊孔，最后浮吊鋼纜連接卸扣和吊裝鋼纜。

3.4.2 吊運設(shè)計

中跨共劃分了21 個切塊，采用浮吊吊裝后，切塊均吊裝運送至北岸一處空地實施破碎處理，拆除后的鋼筋及碎片均以自卸車運送至指定地點。吊裝配置4 根錨繩，前后均交叉錨式配置。浮吊由橫向位置起吊，逐步順橋向旋轉(zhuǎn)，將切塊吊裝至北岸。浮吊通過牽引錨繩和前后錨繩絞緊，實現(xiàn)與橋向平行的位置狀態(tài)。向北岸進行切塊吊裝操作時，由錨繩牽引浮吊做順橋向移動，吊送切塊至預(yù)定位置。

3.4.3 索力驗算

在浮吊船上裝配有4 臺用于幫助移動的卷揚機，卷揚機最大拉力為29.4 kN。選用鋼纜直徑為31 mm，鋼絲直徑1.7 mm，公稱抗拉強度1 400 N/mm2，鋼纜破斷拉力為501.1 kN。安全載荷系數(shù)10，換算系數(shù)0.85，得到鋼纜容許承載力：

設(shè)計要求鋼纜容許破斷拉力為≥29.4 kN，所以滿足安全要求。

3.4.4 浮吊地錨參數(shù)驗算

綜合考慮場地地質(zhì)條件，選擇使用立式地錨（如圖1 所示），立式地錨可用于不太堅硬巖土場地。采用圓木或枕木斜放于地坑，在其中部前側(cè)和下部后側(cè)橫向安裝上擋木和下?lián)跄?，上下?lián)跄卷毦o貼土壁，以固定地龍柱。將地坑以土石填回并夯實，表面要略大于自然地坪，坑深應(yīng)大于1.5 m，地龍柱出露地表0.4～1 m，略微向后傾斜，用鋼纜在地龍柱的端頭固定。如果以枕木做地龍柱，須注意使斷面較長的一邊一致于受力方向[4]。

圖1 地錨配置示意

地錨所采用的枕木為標準枕木，其規(guī)格為220 mm×160 mm×2 500 mm。上下?lián)跄緫?yīng)緊貼地龍柱的截面長邊，而地龍柱的截面長邊則應(yīng)與作用荷載的方向保持一致。上枕木應(yīng)配置3 根，下枕木應(yīng)配置1 根，地龍柱則需設(shè)置2 根。地錨的配位則應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場需求以及浮吊船卷揚機的位置來臨時決定[5]。

地錨抗拔計算公式為：

式中，K——地錨抗拔安全系數(shù)，一般取K≥2；P1——上擋木部位水平反力；P2——下?lián)跄静课凰椒戳Γ沪獭獡跄九c地龍柱間的摩擦系數(shù)，通常取0.40；N1——地錨載荷的垂向分力；N2——地錨載荷的軸向分力；a1——N1～P1的垂直距離；a2——P1～P2的垂直距離。

3.5 邊跨與0#塊破拆

破除施工前，應(yīng)在橋梁下方做好圍護措施和禁止人員過行，避免混凝土渣塊落下傷人。邊跨應(yīng)在橋梁最外沿向外投影線2 m 區(qū)域，設(shè)置安全防護欄，防護欄高度可取1.2 m，并配備相關(guān)警示標志。拆除現(xiàn)場應(yīng)配備霧炮機給予必要的揚塵控制，由專人隨時對破拆范圍進行噴霧以控制揚塵，若揚塵較大，則需要配備多臺霧炮機。以邊墩梁段為起點，逐段給予破拆，在逐段破拆箱梁時，破拆前需確保炮機距離破拆塊至少有2 m 的距離以保證施工安全。破拆操作應(yīng)慢慢進行，防止箱梁渣塊太大墜落。完成破拆后，應(yīng)有專人淋水除塵，并對每個箱室進行鋼筋切割。使用挖掘機裝載混凝土塊，采用帶蓋自卸車運輸，放置于指定位置[6-7]。

破拆順序如下：第一步是破拆箱室的頂板和外側(cè)的翼緣板；第二步是破拆箱室的腹板；第三步是破拆箱室的底板。箱梁的破拆需要逐段進行，先破拆頂板和腹板，最后破拆底板。為了保證炮機作業(yè)安全，需要讓其遠離破拆區(qū)塊至少2 m。破拆應(yīng)小量、緩慢進行，以避免渣塊太大掉落。在破拆時，需要專人對破拆部位進行灑水除塵，并在每破拆一個箱室后進行鋼筋切割。破拆后的混凝土塊應(yīng)該用挖掘機裝車，并用帶蓋的自卸車在指定位置卸載。

4 結(jié)語

基于工程案例，探討了變截面大跨徑連續(xù)箱梁橋拆除施工技術(shù)。

（1）案例工程被要求拆除施工期間盡可能維持橋下航道安全運行，為此工程采取跨越梁段靜力切割技術(shù)，只在操作期間根據(jù)安全需要短時控制航道交通應(yīng)用。

（2）箱梁中跨和邊跨段采取不同的破拆技術(shù)，先破拆中跨，逐漸向岸側(cè)破拆推進，最大限度降低破拆施工對航道通航的影響。

（3）中跨段箱梁采取金剛砂繩鋸切割，切塊浮吊送岸上拆除的施工方案，涉及分段切割、金剛砂繩鋸切割、下方不配置支架、注意保護腹板預(yù)應(yīng)力、精準切割線劃分、切塊梁上鉆孔、鋼纜綁縛、浮吊拎吊、牽引錨繩及前后錨繩絞緊控制、地錨抗拔應(yīng)力計算等一系列技術(shù)點。

（4）邊跨和0#塊采取炮擊破拆技術(shù)，涉及設(shè)置防護支架防止長跨度破拆發(fā)生突然垮塌和炮擊破拆操作技術(shù)要點。案例工程順利如期完成破拆任務(wù)，顯示系列技術(shù)要點的工程適用性。