改扩建工程旧桥拆除技术

分类：建筑工程论文发表 时间：2019-12-04 10:39 关注：(1)

　　鉴于桥梁加固、拆除重建是改扩建工程中的一项重要内容，首先归纳总结了旧桥拆除的原因，明确了旧桥拆除判定方法;然后从爆破拆除法、机械(非爆破)拆除法两大类出发，具体分析了我国常用的几种旧桥拆除技术，以推动入扩建工程中旧桥拆除工作的有效进行。

　　关键词：改扩建工程;旧桥拆除;爆破拆除;机械拆除

　　在现代交通事业发展背景下，为了满足人们日益增长的交通需求和治理现有的交通安全隐患，改扩建工程非常常见，其中桥梁加固、拆除重建是一项重要内容。

　　1我国旧桥拆除原因分析

　　旧桥经多年运行后，承载能力下滑，部分桥梁即使加固仍无法满足安全通行要求，或加固维修费用过高从而丧失保留价值，此时必须拆除重建。

　　2旧桥拆除技术类型与使用情况

　　2.1旧桥拆除技术类型

　　目前，主要以“是否采用爆破技术”为依据，将旧桥拆除方法分为爆破拆除法和机械(非爆破)拆除法。2.1.1爆破拆除法利用爆破技术进行旧桥拆除的优点在于工期短、费用低，但是也存在诸多限制，如：跨河桥梁爆破残渣易堵塞河道;高速公路桥梁拆除，往往半幅通车，爆破施工风险大;城市建筑物密集区域，桥梁爆破拆除限制则更大。桥梁爆破拆除基本倒塌模式分为原地坍塌和定向倾倒。当桥梁某侧有建筑物需要保护而另一侧有足够的空地时，需采用定向倾倒。定向倾倒理论模型分两种。(1)前冲模型假设结构在坍塌触地前作刚体定轴运动，其力学平衡方程为：ìíîïïGn-Gcosϕ+Ry=0-Gτ+Gsinϕ+Rx=0L1Gsinϕ-εJB=0(1)式(1)中：Gn,Gτ分别为重力在法线、切线方向的分量;ε为角加速度;ϕ为转角;JB为转动惯量。当Rx=Ry=0，可得前冲初始时刻的转角ϕ0，它与切口离地高度共同决定前冲距离。(2)后座模型结构倒塌后座可看作“机构后座”和“后滑”的耦合运动。2.1.2机械(非爆破)拆除法此方法可较好地兼顾桥梁拆除自身特点，相对灵活、安全可靠。常规的机械拆除需搭设支架、防护网等，工程量大，工期相对较长，在实际使用中可考虑采用多种机械拆除方法组合使用，有效降低成本、提高施工效率。

　　2.2常见旧桥拆除技术的使用情况

　　2.2.1爆破法拆除爆破工程主要是在结构要害部位布置药包，形成切口以破坏整体性，使其失稳倒塌(简称“炸倒”)。为满足高效、安全拆除需要，必须根据旧桥结构特点、拆除要求、周边环境特点，合理制订爆破方案。2.2.1.1整桥爆破拆除(1)上、下部同时爆破：此方案直接、简便，常用于周边环境简单的拱桥、现浇钢筋混凝土桥梁拆除，主要采用上下部同时钻孔、微差起爆技术。(2)上、下部分别爆破：此方案可细分为“先桥跨、再桥墩”和“先桥墩、再桥跨”两种，前者多用于上部结构较复杂的桥梁拆除，通过破坏桥墩与桥跨连接，使桥跨失去支撑后落地进行机械破碎或二次爆破，桥墩另行爆破拆除;后者不对上部结构进行处理，直接爆破桥墩，桥面可遮挡飞石，也可对桥墩二次施压，破碎效果更佳。2.2.1.2部分爆破(1)下部承重结构爆破拆除。此方案多用于桥跨可回收钢梁桥、桥跨中布满预应力钢筋的桥梁，前者将钢梁拆除以供回收利用，再开展桥墩爆破;后者桥梁预应力释放带来的冲击不可控，因此将上下部件联系解除、预应力梁调离后，方可爆破桥墩。(2)桥跨结构爆破拆除。桥跨结构多选用布排浅眼孔爆破技术;封闭性较好的箱型梁更适合采用水压爆破技术，破碎均匀，也较为环保;钢结构(用钢量很大)的桥跨，宜采用聚能爆破切割钢筋。为加快爆破技术在危旧桥拆除中的推广，需重视对爆破危害的控制，其中桥梁倒塌触地振动是一大考虑因素。目前，有关振动速度分析主要参考基于量纲理论的公式：(2)式(2)中：vt为测点地面振动速度(cm/s);Kt,β均为振动衰减系数;R为触地点至测点距离(m);H为结构质心高度(m);σ为地面介质破坏强度(MPa)。基于式(2)，一方面可通过合理控制构件解体、下落，减小塌落振动效应;另一方面可在地面采用减振措施，如：开挖沟槽、垒筑土墙等，切实减小地面振动。2.2.2非爆破法(1)直接破除法该方法不搭设支架、不临时加固，直接以人工、机械的方式破除桥梁，方便快捷，但噪音、污染均较严重，适用于小跨径桥梁、低墩桥梁、完全废除的桥梁，而城市桥梁拆除需慎用。(2)搭设支架破除法该方法需在桥梁上部结构搭设支架，以凿除或切割的方式进行分解拆除，其造价相对较高，增加了支架材料费用、地基处理费用等，要求必须做好支架受力验算，保证施工安全。采用凿除工艺时，搭设支架破除特点及其适用情况与直接破除法基本一致。采用切割工艺时，其噪声、振动相对较小，可用于城乡桥梁拆除，满足桥下维持交通的需求。(3)解除体系分体拆除法该方法是在解除桥梁结构体系的基础上，分块、分单片梁(板)逐一吊下，适用于结构简单、解除体系或部分构件后不会失稳的桥梁，如常用于简支桥面连续体系装配式板、梁桥拆除，其对周边环境的影响较小，部分性能好的板、梁可回收利用。(4)悬浇箱梁倒装拆除、分段切割法该方法按悬臂浇筑箱梁建造工序的相反次序拆除：首先切割拆除合龙段，转换体系;然后，根据施工节段依次切割、拆下。(5)整跨切除法当现浇桥梁不宜直接凿除、爆破，也无法分节段拆除时，可采取整垮切除法，即直接切割下桥梁一跨结构并以吊机调离，若重量较大，可以搭架托住桥梁并通过支架移走块件。此方法适用于部分整体现浇的桥梁，施工难度大，对设备要求高，但安全性可控。(6)顶推移位分段切割法受限于周边环境，部分现浇连续箱梁桥无法就地拆除，如：在需拆除的桥长范围内，只能拆除某一孔或几孔。针对此种情况，可采取顶推移位分段切割法，利用顶推设备将需拆除梁段推至要求位置切割。

　　3实例分析

　　3.1工程概况

　　本工程为某高速公路改扩建工程，基于通行需要要将原有匝道桥拆除。此匝道桥全长347.5m，上、下分幅，属于三联16跨现浇预应力混凝土连续箱梁，桥跨布置为5×22m+4×22m+18.5m+5×22.5m+18.5m。下部结构在伸缩缝处采用独柱接盖梁、桩基及承台基础，其余墩采用桩柱式结构。此匝道桥临近居民区，为此要求快速、安全地拆除，以满足城市环保要求。

　　3.2旧桥拆除难点

　　该旧桥拆除遇到如下难点：(1)拟拆除匝道桥与主桥、居民建筑相距较近，最近处距离分别为0.5m和4.2m，安全性要求较高;(2)下行匝道有3跨下穿主桥引桥，施工空间小，吊车等大型机械使用受限;(3)施工噪音、粉尘控制要求高。

　　3.3旧桥拆除方案

　　通过对匝道桥结构、周边施工环境进行综合分析，确定采用“进口大功率切割设备+临时墩法”拆除方案。为确保箱梁结构安全，减轻拆除节段箱体的重量，增大施工空间，拟定拆除顺序如下：(1)凿除5cm厚沥青混凝土铺装层;(2)拆除混凝土护栏、翼缘板;(3)拆除箱体、墩柱、基础。

　　3.4旧桥拆除施工工艺

　　3.4.1钢栏杆、桥面铺装等附属设施拆除施工中，采用以下设备拆除附属设施：(1)采用D2000Super型沥青铣刨机按由低往高的顺序刨除沥青混凝土;(2)割开伸缩缝V形橡胶带，以氧割设备切断中间支撑梁，剩余部分与主桥箱梁一起拆除;(3)采用汽车吊配合拆除路灯等设施;(4)采用氧割设备分段拆除钢栏杆。3.4.2混凝土护栏、翼缘板拆除将混凝土护栏、翼缘板作为整体加以切割拆除，并遵循“横桥向分块,、顺桥向分段”原则，割离后块体重量由切割稳定架吊杆承受(最大分块重11.8t)，并使用25t汽车吊吊放。3.4.3箱体拆除采用钻石链锯切割箱体，以吊车配合临时墩逐跨拆除，将墩顶梁段作为1个拆除节段、跨中梁段分为2个大节段，要求每个节段重量<50t，完成切割后每段均完全落在临时墩上。切割完成后，使用200t履带吊将箱体节段下放。旧匝道桥墩中心线两侧箱梁顶板设有8根纵向预应力束，需对其进行切割，且边切割边缓慢释放预应力，逐根切断钢绞线。3.4.4墩柱拆除完成箱体拆除后继续拆除墩身，采用钻石链锯切割机分节切除，且每节长度控制在4～6m范围，使用200t履带吊放。3.4.5拆除块体运输本匝道桥拆除后，需及时运离，减少对周边环境的影响，减少安全风险，梁段下放后继续切割，使用平板车将各小块运出。

　　3.5施工效果

　　本匝道桥拆除作业被安全、高效地完成，主要施工突出点表现在以下几个方面：(1)大功率切割设备拆除桥梁，噪声小，相关检测结果显示，施工时最大噪声为67dB，满足《建筑施工场界环境噪声排放标准》(GB12593—2011)要求(≤70dB);(2)桥梁切割同时洒水降温，有效控制了粉尘，对周边环境污染小;(3)切割稳定支架+临时墩进行拆除作业，安全性高;(4)大功率切割设备先进、速度快，缩短了拆除工期。

　　4结语

　　综上所述，我国旧桥拆除技术方法众多，如：钻孔爆破、水压爆破、聚能爆破、膨胀剂爆破、直接破除、搭设支架破除、分段/整跨切割法等。在实际桥梁拆除作业中，需根据桥梁结构、周边环境等诸多因素，合理选择一种或多种拆除技术，通过各项技术的灵活应用，实现高效、安全、低成本的拆除施工，促进我国交通事业的稳定发展。

　　参考文献：

　　[1]拓明星.切割法在预应力箱梁桥拆除中应用研究[D].重庆：重庆交通大学，2015.

　　[2]詹喜华.跨航道系杆拱桥拆除施工技术分析与研究[D].南京：东南大学，2012.

　　作者：潘智武 单位：长沙市公路桥梁建设有限责任公司