液压绳锯机切割技术在城市现浇箱型梁桥拆除工程中的应用

2019-06-26江真杨翔隆勇王淼

重庆建筑 2019年6期

江真，杨翔，隆勇，王淼

（重庆建工市政交通工程有限责任公司，重庆 400021）

0 引言

随着我国机动车辆数量激增，城市内大量现有旧桥已不堪重负，需拆除后重建。受桥梁周边环境因素制约，拆除现场工作面小，安全风险大，采用传统的爆破或机械破碎拆除方法，已不能满足现阶段绿色施工的要求[1]。

由重庆建工市政交通工程有限责任公司承建的成渝高速中梁山隧道扩容改造工程三标段（西环立交及东接线工程）范围内现状改造工程共有8座匝道桥、2座主线桥、2座支线上跨桥及2座人行天桥需要拆除。由于拆除及重建工作同时进行，施工作业面相对较小，施工难度大。而且，施工范围内交通错综复杂，交通组织极其困难，居民住房密集，社会影响大。

为解决上述问题，承建公司采用液压绳锯机切割绿色拆除施工技术，对成渝高速中梁山隧道扩容改造工程三标段（西环立交及东接线工程）中的城市现浇箱型梁桥进行拆除。该施工技术迅速有效、绿色环保，很好地弥补了传统桥梁拆除施工工艺的不足，创造了良好的经济效益和社会效益，具有一定的推广应用价值。

1 工艺原理

该施工技术将支架拆除法与机械切割技术相结合，在待拆桥梁下方搭设支架后，利用液压绳锯机快速地对城市现浇箱型梁桥各待拆部位进行分割，然后将各分割后的规整块件吊离原位，并装运出场[1]。其主要工作原理如下：

（1）按照桥梁施工相反顺序进行“逆序拆除”[2]，遵从“先施作部位后拆，后施作部位先拆”的原则，按附属工程及桥面系→上部结构→盖梁→墩柱的顺序逐一拆除；

（2）该施工技术所使用的关键设备为液压绳锯机，其工作原理是利用金刚石链条在液压马达驱动下绕切割面高速运动研磨切割体，完成切割工作。由于使用金刚石单晶作为研磨材料，故此可以对钢筋混凝土等坚硬物体进行切割。切割是在液压马达驱动下进行的，液压泵运转平稳，并且可以通过高压油管远距离控制操作，所以切割过程中不但操作安全方便，而且振动和噪音很小，被切割物体能在几乎无扰动的情况下被分离。切割过程中高速运转的金刚石链条靠水冷却，并将研磨碎屑带走（图1）。

图1 液压绳锯机工作原理示意图

（3）将拆下的规整块件，利用起重设备吊装至运输车辆，然后转运至场外统一处理，实现了城市现浇箱型梁桥拆除的绿色施工。

2 技术特点[3]

该施工技术所采用的切割设备体积较小、质量轻、移动便捷、切割方向灵活，适用于城市现浇箱型梁桥的精准拆除，特别是能在受限场地进行拆除作业时发挥其优势。

液压绳锯机切割速度快，在进行桥梁切割时能将混凝土连同普通钢筋、预应力筋一并割断，功效约为3～4m2/h。还可多台设备同时作业，可有效缩短工期。

桥梁拆除后的废渣为规整块件，便于采用吊装的方式及时转运离场。

液压绳锯机采用静力切割，过程中无振动，对需保留结构、支架等无冲击，施工荷载小，支架稳定性高，安全可控。

在切割过程中产生的噪音能控制在44dB(A)以下，施工噪音低。

施工中采用湿作业方式，绳锯链条运行时的冷却水能有效控制扬尘污染。

该施工技术所用设备除液压绳锯机外，其他设备均为常用施工机械，操作简便。

3 施工方法

3.1 工艺流程

液压绳锯机城市现浇箱型梁桥切割拆除工艺流程图如图2所示。

图2 液压绳锯机城市现浇箱型梁桥切割拆除工艺流程图

3.2 操作要点

3.2.1 施工准备

作业前应收集待拆桥梁设计图纸、养管资料、周边交通及管线情况、施工水源、电源等信息，按工期要求编制具有针对性的施工组织设计及各施工专项方案[4]。拆除方案须组织专家论证，通过后再按方案实施。

3.2.2 桥梁附属工程及桥面系拆除

桥面系及附属结构的拆除应选择适宜的拆除方法和拆除顺序，并应明确分块大小、分块重量和起重机械的主要参数。可采用机械切割、氧气乙炔切割等方式将金属构件进行切除。拆除时，须采取各项安全措施，以确保过程安全。

桥面铺装材料可在梁体切割前使用小型挖掘机进行清理，以便减少切割量及吊装重量。

3.2.3 支架施工

根据现场条件对支撑体系进行设计，可采取满堂式或梁柱式进行搭设。支撑体系的构造要求应分别符合现行行业标准《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ 128-2010）、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ 130-2011）和《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ 166-2016）的有关规定。

支撑体系完成后须对架体、基础、节点等进行验收，通过后方可进行切割拆除作业。

3.2.4 结构拆除

箱梁结构拆除总体遵从“由高向低拆除、纵向顺序分段、横向对称分块”的拆除原则，有计划地分段切割箱梁，随切随吊。

切割工作应遵从以下流程，如图3所示。

图3 液压绳锯机切割工作流程图[3]

考虑到常规起吊设备的工作性能，单个块件重量不宜大于30t，块件尺寸宽度控制在3m以内。用红漆将切割线标注在待拆梁体上。支架上分段、分块切割时，应及时将已经切割分离的混凝土块件吊离。

合理布置工作孔（吊装孔、穿绳孔）。吊装孔孔径100mm，用水钻钻出。孔位及孔数应以块件重心对称布置，保证吊装时块件平衡，各吊绳受力均衡。穿绳孔孔径不宜＜25mm，用冲击钻成孔，间距＜10m。

沿切割线每两个穿绳孔方向布置绳锯机，用M16化学螺栓将绳锯机脚架固定在梁面，绳锯机主动轮、辅助轮、导向轮、锯链等部件与梁体切割断面在同一平面上。导向轮采用万向结构设计，可通过调节导向轮改变切割方向（图4）。

图4 吊装孔、穿绳孔及绳锯机的各种滑轮

将锯链穿过穿绳孔，绕过待切部位及液压绳锯机，并连接成环。做好安全防护措施后，操作员远距离（6～10m）进行试运行，调整后则开始切割。锯链运转线速度控制在20m/s左右。

预应力箱梁拆除：施工时，先沿纵向拆除3～6m翼缘板，随后再沿横向将剩下的箱室部分按之前划分好的长度进行切割，并用起重设备将其吊至载重汽车，运往场外（图5、图6）[3]。

图5 箱梁分块示意图

图6 切下的箱梁节段

盖梁及墩柱拆除：将盖梁和墩柱划分为不宜超过30t的规整块件，便于拆除后的装车及城市运输。盖梁拆除时可采用钢丝绳兜吊；墩柱拆除时应先在中心部位偏上处采用水钻打好吊装孔。切割前套上钢丝绳并用吊车施加约15～18kN的提升力，防止块件分离时失稳（图7、图8）。

图7 确定盖梁切割部位

图8 盖梁切割

墩柱切割时通常将其水平固定在墩柱上，如墩柱需齐根部切割，也可将绳锯机竖直固定于地面，通过调节辅助轮角度，达到水平切割的目的（图9、图10）。

图9 水平固定的切割方式

图10 齐根切割的切割方式

3.2.5 建筑垃圾装运出场

根据运输条件，现场可设块件临时堆存点，堆存点必须有足够承载力。根据块件重量及块件的形状，采用适宜设备进行吊运。

结构废弃物的处理应符合下列规定[2]：

（1）结构废弃物应按节能环保的原则处理，钢材应回收利用，混凝土废弃物宜进行碎石化等再利用处理；

（2）体积较大的混凝土块件宜在地面上进行机械破碎，不宜采用挖坑掩埋的方式处理。

3.2.6 支架拆除、清理验收

在完成切割吊运工作后，随即对支架进行拆除。拆除时同样遵循新建桥梁支架拆除的由上而下、先搭后拆、后搭先拆等原则。最后，清理拆除场地，恢复地面原貌。

4 安全技术措施

根据《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》，桥梁拆除作业属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程，须严格按照相关规定进行安全专项施工方案的编制及评审，并按评审通过后的方案实施拆除作业。

拆除工程的承重支架大多安装在被拆除构件的下方，难以对支架实施预压作业，故应特别注意对支架搭设质量的检查和验收。

拆除作业所使用的机械、设备和工具应定期检查或检验。所使用的特种设备应符合其安装、维护、使用和检验等管理制度的规定，施工作业人员应具备相应的操作能力且持证上岗，开工前须接受安全技术交底。

根据现场情况，水、电、机械设备等相关管路的连接应正确、规范、相对集中，走线摆放严格执行安全操作规程，以防由于机多、人多以及辅助设备、材料乱摆乱放而造成事故隐患。

锯链切割过程中，链条运动方向的前面一定用安全防护拦防护，并在一定区域内设安全标志，警示无关人员不要进入施工作业区域。

切割过程中一旦发生卡链现象或锯链无法从锯缝中取出，处理卡链前，应确认机器处于关闭状态，避免处理过程中突然启动。

切割作业严禁夜间施工。

吊车不得在预应力已解除的待拆桥梁上进行作业。

吊点位置应符合设计规定。当设计未规定时，应根据计算确定，且不得吊错上下面。

梁的运输应按高度方向竖立放置，并应有防止倾倒的固定措施。装卸梁时，必须在支撑稳固后，方可卸除吊钩。

当采用平板拖车或超长拖车运输大型混凝土块件和预制构件时，车长应满足支点间的距离要求，运输道路应平整，沿路桥涵应满足承载要求，超限运输应办理相关手续。

拆除施工严禁立体交叉作业，水平作业的各工位间应保持足够的安全距离。没有采取防护措施时，作业人员不得站在有掉落危险的被拆除构件上作业。

不论采取何种拆除方法，均应满足拆除过程中剩余结构的稳定。弯梁拆除时应进行稳定性验算，必要时应采取措施预防失稳侧翻。

上部结构拆除施工作业期间，桥梁下方严禁通行，原有道路交通须进行改道。

5 技术主要创新点

将矿山开采作业中所使用的较为成熟的液压绳锯机切割技术引入城区桥梁拆除工程之中，并结合城市桥梁拆除施工技术要点以及在该领域的施工经验，形成了城市现浇箱形梁桥液压绳锯机切割绿色拆除施工技术，其主要有以下创新点：

（1）利用液压绳锯机切割时噪音小、无振动、无扬尘的特点，满足绿色施工要求；

（2）将产生噪音、扬尘污染的混凝土破碎工作移至场外，减小对工程周边社会环境的影响；

（3）提出了确保拆除作业安全的桥梁各部位切割、吊装顺序；

（4）在桥梁翼缘板拆除时先用钢丝绳兜住待拆部位，并用吊车预施加一定的向上提升力后再进行切割，则可减少桥梁翼缘板投影支架搭设工程量。

6 推广应用前景

液压绳锯机切割绿色拆除施工技术，依托成渝高速中梁山隧道扩容改造工程三标段（西环立交及东接线工程）等进行实践，其在施工安全、成本、工期以及对周边社会环境的影响方面较传统的机械破碎拆除均具有较大优势，能取得良好的经济效益和社会效益，符合目前建筑行业将存在安全隐患、污染严重、密集型劳作等施工内容移出工程施工现场（移至专业化工厂、郊外等）以及大力提倡绿色施工的趋势。因此，该技术将会在市政桥梁拆除施工工程中广为应用。