连续钢构桥已完箱梁拆除施工技术研究.pdf

Value Engineering1 案例背景某大桥全桥长 275m，采用（60+110+60）m 预应力混凝土连续钢构结构。主桥箱梁除 0#块及边跨现浇段采用在支架上现浇的方式外，其余均采用挂篮对称平衡悬臂逐段浇筑法施工。在此桥 1#墩箱梁施工至 8#块件，2#墩箱梁施工至 7#块件时（见图 1），经试验检查发现该桥已完箱梁块件部分区域混凝土强度偏低，不能满足设计要求，为确保工程满足设计要求和避免风险，须拆除该桥上部结构已完箱梁块件。发现混凝土强度不足的问题时施工挂篮分别位于 1#墩 8#块、2#墩 7#块顶板上未移动；同时现场在 1#、2#墩承台上游侧各安装有型号为 5010 塔吊一台。2 拆除方案研究2.1 方案比选常规拆除方案为“整体爆破拆除”，将墩身及上部结构整体爆破拆除。此方案拆除速度快，但爆破审批手续复杂，爆破后对河道堵塞严重，且仍需人工破除，拆除及重建费用高，整体工期长，此外采取整体爆破方案产生的社会影响较大。“多方式配合静力切割拆除”方案，采用静力切割拆除混凝土强度不足箱梁，保留墩身及 0#块部分箱梁。静力切割主要采用绳锯进行混凝土切割，其施工过程噪音小，对环境影响小，对桥梁已完结构的影响可控，费用低，整体工期短，但施工技术要求高。经方案比选，最终确定采用静力切割与人工破拆相结合的方案对已完箱梁进行拆除，保留墩身及 0#块部分箱梁，最大程度节约费用同时减少社会影响。2.2 拆除方案整体思路根据现场情况，利用现有挂篮作为施工作业平台先后拆除各悬臂块件翼板、腹板和底板，同时利用钢管架搭设箱内支架拆除各块件顶板。1#块件拆除完后先拆除挂篮，再利用型钢悬臂挑梁搭设悬挂平台拆除 0#块件翼板，最后利用 0#块件自身和搭设箱内支架作为施工作业平台拆除 0#块件顶部及 1/3 高腹板和横隔板。除 0#块件腹板、隔板和部分 1#块件采用风镐人工破拆外，其余块件均采用绳锯切割混凝土成小块，利用塔吊调运出场。拆除块件后端紧邻块件的纵向预应力束张拉锚头附近 60cm 残体留待下个块件拆除时再行拆除，避免损伤该处后端块件纵向束张拉锚头。以 1#墩为例：8#块件拆除完成后，后退挂篮至 7#块件，并锚固于 6#块件上，然后拆除 7#块件；用同样的方法陆续拆除后续其他块件。同时为避免顶板拆除时对挂篮造要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要作者简介院朱详炬（1983-），男，湖南湘潭人，高级工程师，硕士，研究方向为土木工程；高平（1983-），女，山东临沂人，工程师，硕士，研究方向为工程管理。连续钢构桥已完箱梁拆除施工技术研究Research on Construction Technology for Demolition of Completed Box Girders of ContinuousSteel Frame Bridges朱详炬淤ZHU Xiang-ju曰高平于GAO Ping（淤中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，长沙410005；于长沙市中等城乡建设职业技术学校，长沙410005）（淤PowerChina Zhongnan Engineering Corporation Limited，Changsha 410005，China；于Changsha Urban Rural Construction Vocational and Technical School，Changsha 410005，China）摘要院连续钢构桥上部结构施工中，由于材料、施工等原因导致已完箱梁混凝土强度不满足设计要求，经研究需要部分拆除重建。在拆除过程中，由于箱梁结构复杂，拆除时既不能破坏下部结构工程，又要保证拆除过程的顺利，施工技术难度大、施工风险高。本文通过已完工程案例，结合现场实际情况，研究了桥梁已完箱梁拆除施工技术，为今后桥梁施工中解决类似问题提供有力的参考。Abstract:During the construction of the upper structure of a continuous steel frame bridge,due to reasons such as materials andconstruction,the concrete strength of the completed box girder did not meet the design requirements.After research,it was necessary topartially dismantle and rebuild it.During the demolition process,due to the complex structure of the box girder,it is not possible to damagethe lower structure engineering during the demolition process,but also to ensure the smooth progress of the demolition process.Theconstruction technology is difficult and the construction risk is high.This article studies the demolition construction technology of completedbridge box girders through completed engineering cases and combined with the actual situation on site,providing strong reference for solvingsimilar problems in future bridge construction.关键词院已完箱梁；拆除；绳锯切割；人工拆除Key words:completed box girder；demolition；rope saw cutting；manual demolition中图分类号院U445.6文献标识码院A文章编号院1006-4311（2023）23-097-04doi:10.3969/j.issn.1006-4311.2023.23.032图1主桥上部构造现在施工进度情况8 7 6 5 4 3 2 101 2 3 4 5 6 7 87 6 5 4 3 2 101 2 3 4 5 6 7二号墩一号墩价值工程成冲击，箱内钢管支架上端应当顶紧待拆的块件顶板混凝土面。2.3 拆除原则根据设计图和相关规范要求，结合现场情况，拆除方案应遵循如下的原则。每个块件拆除顺序：翼板寅顶板寅腹板寅底板；尽量做到上下游侧对称卸载，两侧卸载偏差尽量控制在 2t 以内。每个块件每处卸载时按照从悬臂远端处向根部方向推进。每对悬臂块件拆除应对称同步进行，卸载偏差造成两端不平衡重应按照原设计要求控制在 9t 以内。拆除 8#块件时不得损坏 7#块件纵向预应力束张拉锚头，拆除 7#块件时不得损伤 6#块件纵向预应力束张拉锚头。同理，后续各块件拆除时都必须妥善保护紧邻的后端块件（即挂篮主支点所在块件）的纵向预应力张拉锚头，并确保其稳定性，进而避免挂篮施工和其上作业人员的施工风险。拆除 1#块件时不得损伤 0#块件底部 2/3 范围伸入 1#块件内的纵向预埋钢筋，以备后用。拆除 0#块件顶部 1/3时，不得损伤该块件竖向预应力筋和竖向钢筋。每个块件的腹板切割时分两阶段进行，第一阶段切割顶板束区域，第二阶段切割腹板束区域，避免一次性切割腹板束和顶板束可能对挂篮造成的冲击，每对块件纵向束切割时必须同步进行。3 切割施工要求3.1 绳锯切割预留区域要求为了避免后端块件、挂篮以及作业人员的施工风险，在使用绳锯切割前端块件时，必须特别注意预留后端块件纵向预应力束张拉锚头 60cm 混凝土，并将其保留，等待下个块件拆除时再进行拆除（见图 2）。这样做可以确保后端块件的稳定和安全，避免块件的意外坍塌。同时，在绳锯切割 1#块件时，需要注意保留 0#块件预留箱梁部分伸入 1#块件中的纵向钢筋（见图 3）。这些纵向钢筋起到了连接和支撑作用，保持了块件之间的稳定性。对于余下部分的拆除工作，可以采用风镐进行人工破拆。在拆除过程中，需要保留纵向钢筋，以维持结构的稳定性。3.2 切割块料的大小及要求绳锯切割成块的尺寸主要按照既有塔吊在各块件位置的起吊重量进行控制。根据塔吊 起重特性表，按混凝土容重 2.6t/m3计算各块件处绳锯切割成块的混凝土最大体积（见表 1）。块件各处锯缝布设具体位置（见图 4）以现场块料体积计算后具体确定，不能随意加大块料重量。由于拆除的块件纵向束没有“放张”，因此在确定翼板和顶板紧邻腹板的竖面纵向切缝时，要注意避让该块件纵向束，按距离管壁 20cm 控制，以免在切割翼板和顶板时提前损伤纵向束而带来施工风险。3.3 0#块件竖向预应力筋和钢筋的保护要求0#块件的腹板和横隔板只能采取风镐人工破拆，采用绳锯切割将破坏竖向预应力筋和竖向钢筋。在人工进行风镐破拆临近波纹管时，要小心作业，不得刺穿波纹管进而损伤预应力筋。同时在采用气体切割横向钢筋时，不得临近波纹管，并不得损伤竖向钢筋。对此要选责任心强的操作手进行，并在施工前召开会议进行宣讲，同时派施工管理人员做好现场监督。3.4 纵向束切割要求由于挂篮后移后顶紧已浇块件的“预紧力”和块件纵向预应力拆除后下挠变形无法准确衡量，而块件在拆除过程中随着纵向预应力束的切断，其在悬臂状态下势必会出现下挠变形，从而对挂篮存在一个加载过程。为避免下挠突变可能对挂篮造成的“冲击”，因此对于纵向预应力束的切割采取分两阶段进行的办法，以谋求减小“突变”对挂篮的冲击。为此要求每个块件在每侧腹板切割时，分两阶段进行切割。首先考虑切割顶板束区域（详见图 5 中左侧图示），待顶板束区域块料拆除卸载后再行切割腹板束区域（详见图 5 右侧所示）。同时每次切割卸载顺序按照从悬臂远端向根部方向进行。3.5 作业人员要求每个块件开始拆除前，必须由施工技术负责人检查确认主后锚锚杆、各处吊杆完好、全部正确安装锚固好后才能开始拆除工作。挂篮开始后退前，必须由施工技术负责人检查各处准备工作，特别是轨道梁的锚杆和压梁完好并全部装上，确认没有问题后才能开始后移。挂篮后移到位锚固后，必须由施工技术负责人现场检查挂篮主后锚锚杆完好且全部、正确安装就位，确认没有问题后才能进行下一步工作。绳锯锯条安装后要仔细检查绳锯锯条是否有绕行的情况，必须杜绝误切后端紧邻块件纵向钢绞线张拉锚头、误切 0#块件竖向预应力筋和竖向钢筋、误切挂篮和模板部件等事故的发生。3.6 其他要求淤每个块件拆除卸载时上下游侧要求大致同步，偏差图2 2#-8#块件拆除分区示意图渊以8#块为例冤6#块件7#块件T7W7绳锯切割区W8T839006008#块件暂时保留段，留待下次拆除，严禁绳锯切割图3 1#块件拆除分区示意图1#块件10001#块件0#块件风镐破碎拆除区绳锯切割拆除区Value Engineering控制在 2t 以内；每对块件两端拆除卸载过程中不平衡重不得超过 9t。于在拆除块件过程中，严禁敲击、火烤后端紧邻待拆块件的纵向束张拉锚头，并务必做好保护措施。盂挂篮开始后退前，必须检查各处准备工作，特别是轨道梁的锚杆和压梁完好并全部装上，确认没有问题后才能开始后移。榆挂篮后移到位锚固后，必须检查挂篮主后锚锚杆完好且全部、正确安装就位，确认没有问题后才能进行下一步工作。4 具体拆除步骤 渊工作平台搭建寅拆除翼板寅拆除顶板寅拆除腹板寅拆除底板寅挂篮后移寅拆除 0#块冤4.1 工作平台搭建本桥挂篮为菱形挂篮，拆除前 1#墩挂篮主支点位于7#块件、锚固于 6#块件腹板、两侧翼板和顶板上；2#墩挂篮主支点位于 6#块件、锚固于 5#块件腹板、两侧翼板和顶板上。拆除时，利用现有挂篮作为主工作平台，同时在箱内搭设钢管支架作为辅助工作平台。挂篮在恢复使用前，必须对挂篮各部件和其锚固点及支点位置进行检查，同时必须对前端各块件原来预留的挂篮工作使用孔洞位置以及预埋的轨道锚压精轧螺纹钢进行检查，确认无误后方能继续使用。箱内支架采用 D48伊3架管搭设，立杆间距 90cm（0#块件内杆距 80cm），水平步距 1.2m，上铺 4cm 厚木板（见图 6），要求支架要和顶板顶紧，以免切割后顶板块料掉落冲击挂篮。4.2 翼板和顶板切割拆除首先检查挂篮后锚和各处吊杆和螺帽，确保挂篮工作状况正常。清理现场并拆除挂篮内模，将不用的材料和设备全部转运至桥下存放，同时将空压机、绳锯主机就位，箱内搭设钢管支架，作为拆除过程中顶板块料临时支承平台和腹板拆除期间人员工作平台。下放挂篮底板底模和翼板底模 5-7cm，在底模板和混凝土面之间塞垫 5cm 厚板材作为绳锯锯条工作空间，保证在钻绳锯锯条通过孔时避免损伤底模板，同时作为混凝土块切割后的临时支垫避免给表1各块件切割块体体积控制参考表块件0#1#2#3#4#5#6#7#8#吊点距塔吊中心最大距离（m）该处塔吊起重量（t）扣减吊具（t）实际吊重（t）折算砼体积（m3）11.1940.13.91.513.0540.13.91.515.2740.13.91.517.733.80.13.71.4220.772.960.12.861.123.942.660.12.560.9827.192.190.12.090.831.451.850.11.7450.6735.771.580.11.480.6此表仅供参看，在确定块料大小时应当按照现场实测构件尺寸进行计算图4块件绳锯切割锯缝布置参考示意图2007012516012570200分成11.2m一段6060T束W束锯缝上一个块件遗留段暂时保留段，严禁绳锯切割锯缝注意，该锯缝要距离本块件纵向束 管 道 20cm，以免在切割时提前损伤。图5块件绳锯切割分阶段参考示意图6060分成11.2m一段6060T束W束锯缝上一个块件遗留段暂时保留段，严禁绳锯切割锯缝分成11.2m一段上一个块件遗留段T束W束暂时保留段，严禁绳锯切割价值工程挂篮带来冲击。收紧挂篮各处吊杆，再次检查后锚锚杆，确认无误后进行下一步。同时将顶板混凝土和箱内支架之间顶紧。按照施工过程中各纵向束和张拉锚头的真实具体位置，以 1#墩 8#块件为例，准确在顶板混凝土面上画出 7#块件 T7、W7 的张拉锚头和 8#块件 T8ab、W8 的位置，并在腹板上画出 T7、W7 的张拉锚头前 60cm 张拉锚头保护区，做好标记。首先在翼板和顶板上，按照计算的块料大小画出锯条通过孔位置，注意翼板和顶板绳锯切割区要距离 8#块件 T8ab、W8 纵向管道外壁 20cm，以免在切割翼板和顶板时破坏 8#块件 T8ab、W8 预应力索。按照先两侧翼板后顶板的顺序切割转运翼板和顶板。塔吊吊运废渣和块料。卸载时注意上下游及大小里程方向大致对称，同时荷载偏差控制在 2t 以内，不平衡重控制在 9t 以内。4.3 腹板和底板切割拆除以 1#墩 8#块件为例，在 8#块件腹板和底板绳锯切割区内按照计算好的块料体积画出各块体大小尺寸，结合现场情况，画出每次绳锯的块体，定好锯条通过孔。注意 7#块件张拉锚头保护区不得绳锯切割。钻锯条通过孔，安装锯条，首先切割卸载拆除顶板束区域，然后切割卸载拆除腹板束区域。按照确定的块料大小分次切割腹板，并吊运出外。卸载时注意上下游侧两侧大致对称，荷载偏差控制在 2t 以内；同时注意每对块件两端对称同步进行，不平衡重控制在 9t 以内。用绳锯分块切割底板混凝土，塔吊吊运出渣。卸载时注意上下游侧两侧大致对称，荷载偏差控制在 2t 以内；同时注意每对块件两端对称同步进行，不平衡重控制在 9t 以内。4.4 挂篮后移检查挂篮各节段主后锚和顶底板吊杆预留孔是否未封堵且能够使用，轨道压梁锚杆是否未切割且可以利用。后移时，采用穿心式千斤顶在前支点前端位置处顶推挂篮整体后移。后移前，必须仔细检查并确认挂篮纵移轨道各处压梁锚杆无损伤，然后松内外模和底模后锚点，将荷载转移到后上横梁上，并检查清除模板和混凝土面之间的临时约束，最后拆除主后锚将主后锚转移到轨道梁上，确认无误后才能启动千斤顶后移。挂篮后移分三大步，以 1#墩 8#块件挂篮后移为例说明挂篮后移过程：第一步：接长轨道梁，锚固于 5#、6#块件上，并将反力梁安装于挂篮前支点轨道梁处，在主支点前端安装穿心式千斤顶，安装行走 D32 精轧螺纹钢拉杆，在6#块件上安装内外滑梁后吊点，降下后下横梁和底模平台，拆除主后锚拉杆将挂篮荷载转移到主后锚行走小车上。清理挂篮和模板各处与混凝土面多余的约束。第二步：启动千斤顶，后移挂篮至 7#块件。该过程中准备好钢楔块，在换顶时必须对轨道上主支点两侧进行可靠塞垫，避免挂篮移动。第三步：在 5#块件锚固主后锚，在 6#块件上锚固后下横梁，并适当收紧各滑梁后吊点。4.5 0#块拆除施工首先，利用现有的塔吊将挂篮拆除，并将其放置于桥下的现场进行储存。这样可以为后续的拆除工作腾出空间，并确保安全储存挂篮。接下来，在 0#块件箱内搭设支架，并搭设翼板拆除悬挂吊架。支架的搭设可以提供工作平台和支撑结构，以便进行后续的拆除作业。翼板拆除悬挂吊架的设置则有助于固定和操作拆除工具。然后，按照前述的方法，使用绳锯来切割 0#块件顶板和翼板，并将其吊运出场。绳锯是一种能够快速而准确地切割混凝土构件的工具，可以帮助将拆除部分与整体分离，便于后续的清理和处理。最后，使用风镐进行人工凿除 0#块件腹板和横隔板 1/3 腹板高度的混凝土。在进行凿除工作时，需要特别注意保护竖向预应力筋和竖向钢筋，并避免对其造成损坏。同时，在凿除过程中，应根据需要和安全要求，采取适当的防护措施，以确保工作人员的安全。5 结束语本文通过已完工程案例，结合现场实际情况，研究了桥梁已完箱梁拆除施工技术。利用现有挂篮作为施工作业平台，同时搭设箱内支架，采用绳锯切割、合理安排块料尺寸、塔吊调运和人工破拆相结合的方式拆除各块件，确保拆除过程中不损伤其他已完构件，并保证了拆除施工过程的顺利进行。为今后桥梁施工过程中遇到类似问题提供了技术参考。参考文献院1高仁居.桥梁箱梁结构切割拆除施工方案及关键技术J.建筑技术开发，2021，48（24）：179-180.2胡海东.大跨度预应力混凝土变截面桥梁精细化拆除施工技术应用J.交通世界，2022（22）：32-36.3陈卫斌.城市边通车边施工桥梁拆除技术J.中国高新科技，2022（11）：43-44.4周林刚，李良军.桥梁拆除施工安全技术J.施工技术（中英文），2022，51（10）：87-91.图6 0#块件箱内支架示意图箱内支架，杆距80cm，步距120cm箱内支架，杆距80cm，步距120cm利用模板孔连接对拉横向断面示意纵向断面示意