中铁三局集团桥隧工程有限公司 成都 610083
摘要：随着城市化的快速发展，闹市区旧桥拆除工程不可避免。车流量的急剧增加给施工增加了巨大的困难，且存在极大的施工安全问题、较高的环境保护要求。文章就闹市旧桥拆除技术方面举例进行分析研究，供业内人士参考借鉴。
关键词：旧桥拆除；设备选型；切割
1 工程概况
03省道东复线下匝道共计6跨，包含旧桥上部（38+50+35）m变截面连续箱梁、(35+35+35)m等截面连续箱梁，桥墩、桥台，承台，伸缩缝、护栏、桥面铺装等附属构造的拆除工程。
03省道东复线下匝道预应力混凝土连续箱梁采用斜腹板单箱单室箱梁，梁顶宽 8.2 米（不含防撞墙后浇段2×0.15m）；变高度箱梁跨中梁高2.0m，50m 跨桥墩处梁高2.8m，按照二次抛物线变化；等高度箱梁梁高2.0m。跨中处顶板厚22cm，底板厚22cm，腹板厚45cm，底板至横梁处厚度为40cm ，腹板至横梁处厚度为75cm。中横梁厚为2m，边墩横梁厚为1.0m。下匝道为单向预应力体系，钢绞线采用1×7 标准型-15.20-1860-Ⅱ（GB/T5224-2003），预应力波纹管为预埋塑料波纹管。纵向预应力采用9Φsl5.2 和15Φsl5.2。
主线下匝道连续梁桥墩为外斜独柱式桥墩，墩柱上宽3.08m，下宽2m，墩身宽为1.5m，桥墩侧面直线接圆弧线。下匝道桥梁基础为承台+桩基形式，桩基为D100cm钢筋混凝土钻孔灌注桩。
桥墩承台为4.5×4.5m矩形结构。桥台承台为8.2×3m矩形结构，承台厚度为1.5m，桩长56?62m。
2 本工程重点、难点分析及对策
居民房屋比较近，拆除施工中，对减小噪音、减小扬尘的控制难度比较大。2.匝道桥位于平交口附近，南北向03省道、东西向的G104国道和彩虹高架交通流量大，除了保证桥下安全畅通、保证拆除过程的安全，还要保证原彩虹主线桥的结构安全和汽车通行安全；3.桥位处周边管线错综复杂，有污水、给水、电力、弱电、国防光缆、军用光缆等，管线方向不同，敷设方式不同，有地下敷设，有架空；施工技术不同，有拖拉管、明挖埋设。且埋深不一。
针对本工程施工环境要求高、安全要求高，采用金刚石无损性静力切割技术进行拆除施工，解决上述所有问题。
3拆除设备选型及准备工作
下匝道北侧距离周围居民楼很近，最近处与房子距离约50m，因此首选具有噪音小、灰尘少、安全度高、施工快速等显著特点的设备，综合考虑施工安全、环境保护、车辆安全等因素后，选用瑞士喜利得Hilti D-LP32/DS-TS32 液压墙锯系统和D-LP32/DS-WSS30钻石链锯系统。
1.液压墙锯系统
该设备可准确切出所需尺寸，且混凝土内的钢筋不用另行处理。该设备最大切割厚度可达730mm 的钢筋混凝土结构。施工切口平顺、齐整，施工作业过程噪声低、无振动、无粉尘废气污染，只是存在切割后余留的泥浆。是本工程翼缘板切割施工的主设备。
2.钻石链锯系统
该设备施工快捷、无振动、切割口平顺等。单刀切割截面可达 4～6㎡。主要应用于对较厚混凝土的各种切割，切割密排钢筋混凝土、厚砖墙等。是本工程箱体和墩柱切割施工的主设备。
4 桥梁拆除技术
4.1 翼缘板及防撞护栏拆除技术
翼缘板及防撞护栏采用切半留半的工法拆除。考虑到周围施工环境及拆卸吊装重量的限制，桥梁分段分块切割，吊车分段吊装拆卸，该工法是切割时并不马上把梁或板切断，切一半，另一半在吊车吊紧后进行切断，确保切割的安全性，同时也节省部分的吊装台班费。
4.1.1拆除块段划分及拆除顺序
混凝土护栏和翼缘板采用纵桥向分段分块切割拆除，横桥向切割混凝土护栏及1.8m长挑臂，切割后剩余箱体宽4.9m。纵桥向切割块段根据吊车工作半径、施工环境和混凝土块重量进行划分。护栏和挑臂每块5m，最大分块重量为12.7t。护栏和挑臂拆除时按照从高到低、一左一右对称的顺序拆除。
4.1.2翼缘板及防撞护栏拆除施工
1.在桥面上进行翼板切割拆除放线，包括切割横线和切割纵线，翼缘板上画出带有颜色的标记线，以方便切割施工。钻取起吊孔，纵桥向钻孔位置距切割边缘不得小于50cm，每段翼缘板顺桥向按照对称钻2个起吊孔，钻孔直径均为10cm。考虑到吊装的安全系数、吊装混凝土块之间的摩擦及摆动，吊装吊距因素影响，使用50吨吊车吊装。
2.当碟式切割机无法切透翼板的端部位置时，使用绳式切割机切割，先将翼板的横向切断，切半留半的工法切割翼板的纵向，翼板中间段预留2米暂不切割，暂时承担翼板的自重和负弯。
3.①翼板的横向切割后，50吨吊车支在匝道桥面上，钢丝绳将翼板固定，使用绳式切割机将翼板预留的2米切断，吊装到板车运走。吊装第一块先试吊，保证吊装安全。由于切割后混凝土块之间的摩擦，斜刀切割，保证起吊时不会出现卡涩问题。②先切割横桥向，再纵桥向切割。③起吊钢丝绳采用6×19-34mm的钢丝绳，最小破断拉力为606kN，即60.6t，安全系数完全满足吊装要求。④采用50t吊车进行拆除作业时，吊车停放在匝道桥上，吊车吊臂不得碰撞主桥桥结构和引桥梁体。⑤根据吊车性能参数表，工作半径取8米，臂长取18m，起吊重量为14t，大于切割翼缘板的重量，满足吊装要求。
4.2预应力混凝土连续箱梁拆除技术
4.2.1 预应力混凝土连续箱梁拆除方案
匝道箱梁拆除采用吊车配合支架、切割机进行拆除。切割成若干小节段，单台260t汽车吊进行吊装施工，梁底采用单排钢管排架支撑，防止部分小节段拆除后，由于悬臂过长导致梁体失稳，同样在墩顶留有一节段梁体，并采用落地支架支撑，待墩柱两侧跨中节段拆除后，再拆除墩顶梁段，采用单台260t汽车吊进行拆除施工。
4.2.2 等高箱梁分块
箱梁拆除采用分段切割化施工，混凝土护栏和翼缘板切割拆除后，剩余4.9m 宽箱体的切割，采用260t汽车吊进行吊装。箱梁按照分段切割，在墩柱中心线两侧计算位置处切割，跨中整个梁段再分切割为若干节段后吊装。墩顶箱梁段作为一个拆除节段，每个节段重量控制不超过62t。根据吊车性能参数表，工作半径9米，臂长取18m，支腿9.7m，平衡重85t情况下，起吊重量为103t（包括吊钩、钢丝绳的重量），大于切割箱梁的最大重量，满足吊装要求。
4.3.3 变高箱梁分块
混凝土护栏和翼缘板切割拆除并吊装后，剩余的4.9m 宽箱体，分段切割，采用260t汽车吊进行吊装。墩柱中心线两侧计算位置处切割，跨中整个梁段再分切割为若干节段后吊装，墩顶梁段作为一个拆除节段，每个节段重量控制不超过82t。墩顶节段为最大节段，重量为81.6t，最长节段5.95m，为中间节段。根据吊车性能参数表，工作半径取9米，臂长取18m，支腿9.7m，平衡重85t情况下，起吊重量为103t（包括吊钩、钢丝绳的重量），大于切割箱梁的最大重量，满足吊装要求。
4.3.4 钢管支架施工
钢管支架构造
1.钢管支架从下到上由法兰盘底座、钢管立柱、平联、剪刀撑、法兰盘及分配梁组成。钢管立柱采用Φ630X10mm钢管，立柱间采用Φ325X8mm的钢管连接，剪刀撑采用16a槽钢；纵向主梁为三只45a工字钢，横向分配梁采用双肢50a工字钢。在箱梁底板处，木楔将梁底与分配梁塞紧，最后同步顶升千斤顶顶升箱梁，楔块将梁底与分配梁中间空隙塞实，千斤顶顶升力控制在箱体重量的50%左右。2.混凝土基座内预埋20mm厚钢板法兰盘，钢管立柱底部与法兰盘焊接，并且四周用钢板连接，法兰盘预埋位置要准确。钢管立柱顶面由20mm厚钢板法兰盘，钢管立柱顶面与法兰盘焊接，并且四周用钢板连接，纵向分配梁与法兰盘焊接连接。3.每组钢管柱由4根钢管组成，钢管柱中心线与箱梁切割线对齐(桥墩两侧的钢管柱除外)，拆除过程中，一个节段的箱梁自重由相邻两组钢管柱承担。由于桥墩位置出的箱梁节段长度较小，桥墩两侧的钢管柱施工时，通过移动横向分配梁的位置支撑墩顶箱梁节段。
4.4 下部结构拆除
4.4.1 墩身拆除
墩身采用分段切割，分段吊装施工，在吊车吊载下进行切割施工。拆除分段重量控制在28t，高墩按照3m左右一节段，低墩按照整墩进行拆除，高墩切割前根据分节高度先拆除上部分支架，下部支架作为切割操作平台，上部节段拆除完成后，再拆除下部分支架和下部节段。
墩柱直线段每延米重量7.3t，墩顶2m曲线段重量为22.4t。墩柱切割划分原则：墩顶曲线段为一个节段，直线段每3m左右一个节段，墩顶剩余长度为一个节段。每个节段距顶面40cm钻取两个直径10cm吊装孔。
吊装采用100t吊车。拆除前需在每个节段顶部钻两个孔，作为吊装孔以及墩柱缆绳安装孔，墩顶孔打好后，安装钢丝绳并吊装，防止切割时，墩柱倾斜。
4.4.2 桥台及承台拆除
桥台采用破碎机、挖掘机进行桥台台身混凝土的拆除。在墩身拆除完成后，空压机及风镐将地面下承台混凝土凿除。
5 钢管支架受力计算
5.1荷载计算
1.临时支墩竖向荷载计算
根据匝道拆除施工安排，箱体拆除时，采用从跨中向墩顶顺序进行拆除，拆除时，单跨所有的切割位置均安装好临时支墩。由此可知，每个支墩所受的力仅为块段的自重。计算得出钢管支架承受箱梁荷载最大的位置，钢管架两侧箱梁自重分别为61.2t和91.6t。假设该支架分别承受两侧梁体节段自重的一半。为安全起见，考虑1.2的冲击系数。
则钢管支架的压力荷载=（61.2+91.6）/2×1.2（冲击系数）+10(施工荷载)=101.7t,
支墩单根钢管所受的压力荷载=101.7/3=33.9t（单墩有4根钢管，但为了安全起见，仅按3根钢管参与受力计算）。
2.临时支墩水平荷载计算
箱梁切割过程中或吊装后，梁体有可能发生轻微倾斜，从而产生水平推力。匝道设计最大纵坡为5%，理论下滑力占重力5%，偏安全考虑，水平推力按竖向荷载的10%计，加载方向为单侧的钢管，则单侧钢管水平荷载=101.7×0.1/4=2.54t。
3.临时支墩风荷载计算
垂直于结构表面上的风荷载标准值WK，按照以下公式计算：
WK：风荷载标准值
βz：高度Z处的风振系数，主要是考虑风作用的不规则性，按照《荷载规范》7.4要求取值。建筑物高度＜30m，风振系数近似取１。
μS：风荷载体型系数，高宽比大于4的结构，取值为1.4
μZ:风压高度变化系数，离地面10m，C类地区，取值0.74
W0:基本风压值,按杭州市50年一遇的基本风压取值为0.45kN/m2
风荷载换算在φ630mm的钢管上的均布荷载=0.47*0.63=0.30kN/m；
φ273mm的钢管上的均布荷载=0.47*0.273=0.13kN/m；
在16#槽钢上的均布荷载=0.47*0.16=0.075kN/m。
4.荷载组合
荷载组合为：切割后梁段自重＋切割后梁段冲击荷载＋工作风速下横桥向风荷载＋切割后箱体不平衡水平力。
5.2.钢管支架验算
1.钢管支架应力验算
由计算可知，在荷载组合作用下，钢管立柱最大应力54.7MPa，平联的最大应力70.7MPa，剪刀撑的最大应力46.2MPa。Q235钢强度设计值190Mpa。钢管支架各钢构件的应力值均小于强度设计值，满足要求。
2.钢管支架抗倾验算。
在荷载组合作用下，钢管立柱底最大支反力567kN，最小支反力111kN，四根钢管柱底均受压。单个钢管柱下设置5根环形锚固钢筋，假设钢管立柱通过预埋钢板与基础混凝土连接可靠。根据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）第4.4条进行验算。
基础抗倾覆稳定系数；
S为截面重心至验算倾覆轴的距离，取1.45m；
e0为外力作用点对基底重心轴的偏心距。
2.单管稳定
平联之间单管计算长度取4m。
根据欧拉公式计算压杆的临界力=π2EI/(μl)^2=3.14^2×2×10^8×9.357×10^（-4）/(1×4)^2=11532kN>339kN（实际压力），压杆稳定。(其中I为单根圆管抗弯刚度=π(D^4-d^4)/64)。因此，钢管柱承载力有抗压强度控制。
5.4.地基验算
钢管支架反力=1017kN，基础采用0.3m厚C20砼，单块砼尺寸为6.8×2.9×0.3m。则地基压力=1017/(6.8*2.9)=51.6kPa,根据地质资料，按照设计图纸，采用50cm厚宕渣回填压实，并浇筑30cm厚混凝土层，地基承载力即可满足要求。
6 小结
针对03省道东复线下匝道拆除施工，面临起重吊装、人流量和车流量大的施工难点，采取相关措施确保施工安全：
1.切割作业过程中，拆除箱梁下严禁人员走动，切割前设安全标识；
2.切割作业过程中，操作平台及人员在未切割的箱梁上；
3.严格按照拆除施工的顺序进行，严格按照方案施工；
4.为避免箱体切割过程中造成卡锯、吊装卡顿，采用斜切割面。
参考文献：
[1]《桥梁拆除工程技术规程》(DG / TJ08-2227-2017、J 13776-2017) ；
[2]郑绍桂、袁伦一、鲍卫刚.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）中华人民共和国交通部；
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[5]杨文渊. 《起重吊装常用数据手册》ISBN-114-04052-0人民交通出版社；
[6]《起重吊运指挥信号》GB5082-1985中国标准出版社；
[7]张立元等.《建筑拆除工程安全技术规范》JGJ147-2004中国建筑工业出版社；
论文作者:李三虎
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/11
标签：钢管论文; 荷载论文; 匝道论文; 支架论文; 混凝土论文; 吊车论文; 桥墩论文; 《防护工程》2018年第36期论文;