钢管混凝土拱桥局部拆除施工方案

刘红霞

摘要：文章结合济青高速K15+709跨线桥的拆除施工，对中承式钢管混凝土拱桥的拆除过程中的施工难点进行研究，并提供解决措施。根据济青高速K15+709跨线桥自身拆除要求、受力特点及环境限制，初步确定了拆除方案，主要包括工程概况、拆除工程范围、工程难点及采取的措施等，对同类桥梁的拆除施工具有一定的参考价值。

Abstract： This paper combines the demolition of the K15+709 overpass bridge of Jiqing Expressway to study the construction difficulties in the process of dismantling the medium-concrete-filled steel tubes arch bridge and provide solutions. According to the demolition requirements， force characteristics and environmental constraints of the K15+709 overpass bridge of Jiqing Expressway， the demolition plan was initially determined， including the project overview， the scope of the demolition project， the engineering difficulties and the measures taken， etc.， which had a certain reference value for the demolition of similar bridges.

關键词：拱桥拆除;吊杆横梁的翻转;桥面垮塌

Key words： arch bridge demolition;flipping of boom beam;bridge deck collapse

中图分类号：U448.34                                     文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）16-0112-03

0  引言

随着我国交通行业的发展，一部分早期建设的桥梁已经不能满足交通量，这些桥梁将会逐渐的退出历史舞台。可以先加固这些桥梁，如果加固后依然达不到要求，最终将把这些桥梁拆除。桥梁拆除过程中结构受力状况复杂，拆除难度较大，拆除过程安全风险较高，对施工技术有较高要求。桥梁拆除施工过程，经常发生事故，造成不堪设想的后果。例如黑龙江缓棱县的努敏河废弃危桥，在拆除中发生坊塌，掩埋多人并致死。因为这些惨剧，使桥梁工作者认识到桥梁安全拆除的重要性，最重要的是保证桥梁主体结构受力的安全性[1]-[5]。文章紧密结合济青高速K15+709跨线桥拆除工程，对中承式钢管混凝土拱桥拆除过程进行研究，完成局部拆除施工方案，主要包括以下方面的内容：工程概况、拆除工程范围、工程难点及采取的措施等，为类似工程施工提供经验。

1  工程概况

济青高速K15+709跨线桥上跨济青高速，是单孔中承式钢管混凝土拱桥，总长110.02m，拱肋计算矢高为25.35m，矢跨比为1/3.2，计算跨径81.42m，肋板拱肋高1.8m，宽1.5m，肋间中心距25m。对济青高速进行改造，需局部拆除K15+709跨线桥，然后进行改建。（图1-图2）

2  拆除工程范围

①桥面附属结构拆除：桥面护栏、桥面沥青铺装层、抢险加固体系;②桥板拆除：A板325块，B板52块，C板50块，D板8块;③吊杆横梁拆除：吊杆横梁11根;④肋间横梁拆除：肋间横梁2根;⑤盖梁拆除：盖梁2座;⑥墩柱10个;⑦桥台局部拆除2处。

3  施工准备

3.1 施工组织机构  针对济青高速K15+709跨线桥局部拆除工作，拟成立济青高速K15+709跨线桥拆除项目经理部，下设管理层和施工层，全权负责本项目的组织、实施及管理。项目经理部对进场的人员、机械设备、物资材料统一管理、统一指挥、统一调动，确保按期完成桥梁拆除工作。

3.2 技术准备  ①查阅资料，参考原桥施工图，充分利用公司技术力量，聘请相关专家，召开技术研讨会，确定合理的拆桥方案。②根据施工总体部署安排，配备充足的技术力量。③组织技术人员学习国家现行的技术标准、操作规程、相关建设工程法规和强制性的规范标准，严格按规范标准要求进行施工。④对施工重点难点，编制详细的施工方案，制定切实可行的技术措施，并成立专门小组进行施工控制。⑤编制详细的施工进度计划，明确节点工期要求。

3.3 机械设备准备  根据施工进度计划及现场实际需要，及时提供各种临时设施物资与起重、切割、钻凿、装卸、破碎、运输等机械及其它设备。

针对本拱桥拆除施工特点，拟投入本工程的主要施工机械及设备见表1。

3.4 劳动力组织  针对本拱桥拆除过程中，对施工安全要求高的特点，调配具有丰富桥梁拆除施工经验的技术工人，对技术工人在技术资格、安全培训、健康状况等各方面都各有要求，凡不符合标准的，一律不准上岗作业;同时设专业安全负责人，从公司抽调在安全管理方面能力强的人员，并聘请外部安全专家，充实安全管理队伍。（表2）

3.5 施工便道及场地  由于本工程上跨烟威高速，桥梁拆除时需在南北两侧各设置一个废料中转场地，用于堆放拆除下来的梁板，桥面铺装及破碎后的护栏混凝土在废料中转场地装车运至政府指定场地。吊杆横梁由于重量较大，转运困难，拆除后在现场规整堆放。

开工前，挖掘机、装载机、压路机进场，首先填筑桥头北侧施工便道，并对桥头南侧的原有施工便道进行修整。同时分别在桥头对应位置的废料中转场地进行整平压实，满足施工需求。

桥下及桥位投影两侧各10m范围内作为吊机等设备的作业区域，展开施工前利用压路机碾压密实，并做好排水，确保雨雪之后不积水。

桥梁北侧的废料中转场地设置在桥头左侧的开阔地带，堆放前将场地整平压实。场地设置以不影响设备通行及废料转运为宜。同时为保证施工机械机场及废料的转运，需从桥头北侧路基段设置一条施工便道通至北侧桥下。便道宽度不小于4.5m，坡度不宜大于8%。

桥梁南侧的废料中转场地设置在桥头右侧的开阔地带，堆放前将场地整平压实。同时对原有施工便道进行拓宽修整，满足设备进场及废料转运需求。

桥梁施工用电从跨线桥北侧的永久变压器接入。

4  工程难点及采取的措施

4.1 施工难点  ①由于本桥各吊杆横梁彼此独立，整桥顺桥向稳定性差，拆除桥板时吊杆横梁存在翻转趋势，通过桥板可能对其他吊杆横梁产生推动，存在造成桥面垮塌的隐患。尤其其中7#、8#、9#、10#、11#吊杆横梁在高速公路上方，拆除梁板及吊杆横梁时，桥下车辆通行存在安全隐患。

针对该翻转趋势，通过计算确定是否采取应对措施。计算假定所有桥板之间的横纵缝均全部切开，为完全简支状态，不考虑相互间的连接。

计划一次从每孔吊装拆除6块桥板，即每侧3块。桥板的单块最大重量为4t，当吊杆横梁存在翻转趋势时，吊杆横梁对梁板的支反力作用在桥板顶端，此时支反力距离吊杆横梁顶面中心的水平距离为0.27m，此时最大翻转力矩为3.24t.m。吊杆横梁自重107t，当重心偏转超过3cm时，吊杆横梁自重即可平衡翻转力矩。

同时实际梁板拆除过程中，梁板切缝满足吊装进度要求即可，即当班不能进行吊装的梁板接缝不进行切除。未切除的梁板对吊杆横梁的翻转亦有一定的平衡作用。

综上可知，每孔拆除6块桥板时，桥梁自身即可平衡吊杆横梁的翻转趋势，另外加设的水平限位装置仅起辅助作用。

②单根吊杆的设计承载力为175t，成桥状态下单根吊杆的受力为150t（含吊杆横梁、桥面板、桥面铺装、防撞护栏等荷载），单根吊杆的富余承载力为25t。

桥梁拆除过程中，桥面需要上的荷载包括4台空压机及20套配套风镐（约重2t）、20名左右操作人员（约重1.6t）、2台混凝土切割锯及配套设施（约重1t）等，由于该部分荷载均为动载，考虑2倍的冲击系数，则拆除过程中单根吊杆增加的动荷载为9.2t。同時该部分荷载频繁对吊杆横梁进行冲击，上锚点频繁受力，易产生安全隐患。

为保证拆除过程中桥梁及施工设备、人员的安全，计划对所有具备条件的吊杆横梁均在下方利用螺旋焊管配合千斤顶进行支顶，每根吊杆位置提供约100t的顶升力。

4.2 具体措施  针对桥梁拆除过程中存在的诸多不利因素，我公司多次召集工程技术人员及实际操作人员到现场进行踏勘，研讨切实可行的施工方案，采取必要安全防范措施，来实施该工程。具体措施有如下：

①措施一：利用钢管、扣件拼装定型井字型框架，分别卡在吊杆横梁的上顶面、下底面及中部，对相邻的吊杆横梁进行限位，防止吊杆横梁发生翻转。每两根吊杆横梁之间分别设置左、右两组限位框架（该框架在人行道板拆除后施加）[6]-[8]。

②措施二：对12#、13#吊杆横梁利用螺旋焊管进行支顶，每根吊杆横梁梁端各设置2根Ф820螺旋焊管，支顶结构从下到上依次为混凝土预制块、桩帽、螺旋焊管、桩帽、双肢I45a工字钢（千斤顶）、填塞钢板。拆除过程中随着荷载的减少吊杆横梁会抬高，千斤顶提前进行预顶升，确保吊杆受力始终在75t左右。

③措施三：在7#、9#、11#吊杆横梁下利用螺旋焊管进行支顶，每根吊杆横梁下设置8根Ф820螺旋焊管，螺旋焊管等间距布置。支顶结构从下到上依次为基础护坡和地面硬化、混凝土条形基础（条形基础宽度1.2m，高度1m，两端设置圆弧）、螺旋焊管、桩帽、双肢I45a工字钢（千斤顶）、填塞钢板。双肢工字钢顺桥向放置，分别托住未进行支顶的8#、10#吊杆横梁。两根吊杆横梁之间在工字钢上放置横桥15cm*15cm*6m方木，间距0.3cm，其上满铺竹胶板，并将竹胶板与方木用钢钉钉牢固，确保不被桥下行车过程中的气流吹落。防落架横桥向每边伸出桥外5m，并设置1.5m高的围挡，确保拆除过程中掉落、飞溅的碎块不对高速公路的通行造成影响。

拆除过程中随着荷载的减少吊杆横梁会抬高，千斤顶提前进行预顶升，确保吊杆受力始终在75t左右。施工设备应避开8#、10#吊杆横梁对应的位置进行作业。

[图4  跨高速路吊杆横梁支顶及防落架立面图]

④措施四：拆除上跨高速路两侧的桥板时实行交通管制，关闭拆除侧交通，并设置相应的围挡;每一侧一孔内两边对称拆除，拆除6块桥板后，开放该侧交通进行另外一侧的施工。循环交替，直至桥板全部拆除完毕。

⑤措施五：悬挂施工标志标牌及灯光信号，在施工作业区两侧距离一定距离设置警示牌、震荡标线、限高门架，提醒过往车辆注意行车安全，及早减速行驶，按标牌上提示线路通行[9]-[11]。

参考文献：

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