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改扩建工程旧桥拆除技术

期刊目录网建筑工程论文发表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。

改扩建工程旧桥拆除技术

  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

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