浅谈预应力混凝土连续箱梁桥拆除方法及安全防护

武赞福

（兰州市轨道交通有限公司，甘肃 兰州730000）

1 工程概况

某市交通枢纽内因地铁施工需要，需将一座匝道桥地面以上结构拆除，匝道桥长为260.8 米，该匝道桥为四跨连续箱型梁，每一跨桥长30 米，箱梁高1.6 米，箱梁悬臂长度2m，腹板宽0.6m，顶板厚0.22m，底板厚0.2m。匝道桥桥墩共5 根均为1.5 米直径圆柱墩，最低墩1.5 米，最高墩3 米；0 号桥台采用基桩与盖梁连接形式，盖梁高1.0 米，桥台背后填土与道路顺接；1 号、2 号、3 号桥墩均采用单独墩连接承台，承台尺寸为2.15m*2.5m*6.5m；4 号桥墩采用盖梁加双墩柱连接承台的型式。连续箱梁梁体混凝土强度为C50，桥墩柱混凝土强度为C35。总拆除面积为1880m2，其中第一至第四跨面积为1050m2。

2 项目工程地理位置及周边环境

匝道桥位于公交枢纽站东侧，与南北走向的高架桥进行衔接。2004 年进行匝道桥设计，于2008 年修建完成。匝道桥与高架桥衔接处下方为市政道路，西侧700m 处是市内道路，东侧800m 处有民居。

3 桥梁拆除施工技术

3.1 工艺流程

桥下填土→安全防护设施安装→预应力钢绞线放张→0 号台及引桥桥面破除→0～1 号墩桥面及1 号墩柱破除→1～2 号墩桥面及2 号墩柱破除→2～3 号墩桥面及3 号墩柱破除→3 号～4 号墩桥面破除→清运废弃混凝土渣土→场地清理。

3.2 桥下填土及对不拆除的墩柱保护措施

该匝道桥桥下净空小，最高墩为3m，附近取土方便，为确保安全、节约成本，本桥采用桥下填土支撑，直接采用破碎锤拆除的拆除方法。施工时利用引桥处填筑的土方，从桥墩两端对称进行桥下填土，填土采用挖掘机挖斗液压力配合小型压路机进行分层夯实，距离梁体地面缝隙处采用人工堆码土袋，保证桥底土方填筑密贴，回填土坡度角度控制在45°～60°之间，回填压实度要达到80%以上。土体回填以后，采用2 台小松挖掘破碎锤对预应力箱梁在箱梁两侧对称破除，通过对破碎锤作业及箱梁破碎后土体对4 号桥墩受力计算，确定4 号桥墩安全保护措施，如图1。

3.2.1 桥墩直径D=1.5 米，为简化方便计算，将桥墩圆形截面等效换算为矩形截面，则矩形边长b=0.8*D=0.8*1.5=1.2 米。

3.2.2 因为桥墩基础为桩基础+承台，且承台填土后为市政道路，完全可达到对承台的限制侧移的效果，故桥墩可按承台顶面嵌固的条件进行下一步的复核验算。

3.2.3 依据破碎挖掘机的参数及整机操作重量，且考虑动力较大作用的动力系数1.5，挖掘机的等效均布荷载：

图1

q31=2*1.5*12.9*10/（3.03*2.05）=2*20.8*1.5=62.4KN/m2。

破碎后桥梁的荷载依据梁参数，且同样考虑动力系数为1.5，破碎后梁的等效均布荷载：

q32=1.5*7.85*10/1*8=9.8*1.5=14.7KN/m2。挖掘机和破碎后的梁体作用在桥墩上的等效侧向荷载q3，取土压力侧向系数k=0.5,则:

q3=k*( q31+q32)=0.5*(62.4+14.7)=38.55 KN/m2

3.2.4 桥墩两侧土体的侧向土压力按照三角形分布，最大值分别为q1、q2，同样取土压力侧向系数k=0.5。

因为q1侧土体为三角形堆载，故q1按照矩形堆载的一半考虑计算，则q1=1/2*（k*γ*h）=1/2*（0.5*18*3）=13.5KN/m2

q2= k*γ*h=0.5*18*3=27 KN/m2。

其中γ 为土的重度，取γ=18 KN/m3,桥墩高度h=3m。

3.2.5 计算作用在桥墩上的集中力，混凝土容重γ，取γ=25KN/m3。

G=γ*h*b2=25*3*1.2*1.2=108kN

F1=1/2* q1*h*b=1/2*(13.5*3*1.2)=24.3kN

F2=1/2* q2*h*b=1/2*(27*3*1.2)=48.6kN

F3=q3*h*b=38.55*3*1.2=138.78kN

3.2.6 作用在桥墩上的内力，按控制截面积计算（桥墩底截面）：

剪力：v= F3+F2-F1=138.78+48.6-24.3=163.08kN。

弯矩：M= F3*1/2*h+( F2-F1)* 1/3*h=138.78*1.5+24.3*1=232.47 KN·m

3.2.7 对桥墩承载力进行复核

截面应力计算：

截面模量：w=1/6*b3=1/6*1.2*1.2*1.2=0.288m3

σ1=M/W=0.81 MPa，σ2=q/A=0.075 MPa，て=V/A=0.11 MPa

抗力复核：

混凝土强度等级为c35，抗拉强度标准值ftk=2.2MPa, 抗剪强度标准值てk=3.2MPa,

则：σ=σ1-σ2=0.735＜ftk=2.2MPa，て=0.11＜てk=3.2MPa

通过上述计算，引桥东端桥墩承载力经复核，满足抗力需求，故不再需要特殊加固处理，施工过程注意成品保护。

3.3 箱梁预应力钢绞线放张

该桥匝道桥箱梁为预应力连续梁，钢绞线顺箱梁纵向连续设置共18 束，共144 根。为确保拆除中施工安全，拆除前须进行钢绞线预应力释放，防止钢绞线、锚具、夹片等构件飞出造成人员伤害，放张前应做好相应安全防护措施（具体安全防护措施见下文）。在梁体第二跨桥墩至第三跨桥墩之间找好破碎点，先正面采用挖掘机破碎锤对标记好的破碎点进行缓慢破碎。破碎长度控制在0.5 米左右，清理混凝土块开出天窗，然后人工采用电镐缓慢破除，找出钢绞线。在钢绞线上安装抱箍锚栓，安装防蹦钢箍。采用人工氧气焊对钢绞线切割，进行应力放张，切割过程中要保持切割速度，逐步释放钢绞线的预应力，避免瞬间释力造成钢绞线甩动使人员伤害。切断后整束测量预应力钢绞线回缩15～20cm，放张及安全防护效果良好。

3.4 箱梁梁体破除

箱梁梁体破除前应确认钢绞线已无安全隐患，现场采用两台小松320 挖掘机对梁体进行对称破碎。对箱梁拆除破碎时，首先应对箱梁的翼缘板进行对称破碎，让箱梁体保持平衡，防止箱梁梁体侧翻。最后再对箱体进行破碎，箱体破碎时先破碎顶板，将底板上废屑清除后，将挖掘机放置在箱梁底板上进行腹板和底板破碎。桥梁破碎中及时切割钢筋，清理现场，运出废弃混凝土。

3.5 盖梁拆除

盖梁拆除前应先对上方主梁进行破碎处理，主梁在钢筋的拉力和自重压力及机械作用力配合下，使主梁缓沉在已夯实的回填土上，确认无侧翻安全后进行机械破碎。对单墩盖梁破除过程应对称拆除，防止盖梁破除时发生侧翻。

3.6 墩柱拆除

由于匝道桥桥墩高度低，可以直接采用挖掘机破碎锤对桥墩进行机械破碎，将拆除下的废旧钢筋按顺序切割、放置、清运，拆除的废弃混凝土块要集中堆放、覆盖、清运。

3.7 安全措施及绿色文明施工措施

3.7.1 安全防护措施

3.7.1.1 钢绞线预应力放张安全防护措施。为确保拆除中施工安全，拆除前须进行钢绞线预应力释放，为防止钢绞线、锚具、夹片等构件飞出造成人员伤害，搭设防止夹片、锚具飞溅防护平台。防护平台按照匝道桥的结构特点搭设，将西端引桥软基部分暂时保留，在匝道桥东端桥面末端搭建高度为4m 的防护平台，防护平台采用厚度2cm、长度8m、宽度2m 的钢板对钢绞线末端进行安全防护，同时在钢板前端堆放砂袋缓冲夹片冲击力。钢绞线应力放张时，禁止端头站人。3.7.1.2 破碎中混凝土碎块防飞溅、掉落措施。采用机械锤破碎混凝土，容易造成混凝土碎块飞溅伤人事故。处理措施：围绕该匝道桥两侧采用φ48×3.5mm 钢管搭设双排脚手架，架体高度6m、立杆间距0.6×0.6m、横杆步距1.5m，中间设间距为3m的剪刀撑。架体自上而下，满挂密目网。同步为防止架体倾斜倒塌，在桥面上空两侧采用直径为20mm 的钢芯钢丝绳将支架对拉，对拉钢丝绳间距控制在3m，在桥面机械破碎锤施工部位临时断开。施工中脚手架搭设要严格按照规范搭设，脚手架搭设前应将基础地面整平夯实，并铺设20×5cm 脚手板。3.7.1.3 周边管线保护措施。因该匝道桥位于城市交通枢纽内，无高空架空线路，但该区域城市地下管线丰富，在桥下填筑土方作业前应对桥下地下管线、空洞进行探测，探明地下情况，对既有孔洞制定回填处理方案，并按照审批方案及时加固处理，防止梁体破碎下沉后，地面受力造成地下管线破裂，发生安全事故。同步分别与周边管线产权签订安全保护协议，制定保护措施，在施工加固及破除清理过程中，派驻安全防护人员全程盯控。做好应急响应措施，遇到突发事情及时处理。

3.7.2 绿色文明施工措施

3.7.2.1 混凝土破碎时扬尘管控措施。目前大气污染防控要求比较严格，施工过程中不允许造成扬尘污染，就要加强破碎时扬尘管控管控工作。沥青面及混凝土破碎前，提前进行洒水湿润。破碎中配备高压洒水车，持续对破碎锤部位进行喷洒降尘工作。对不能及时清运的土方及混凝土碎块，及时采用绿色防尘网百分百无死角覆盖。3.7.2.2 破碎混凝土时喷洒废水处理措施。在破碎匝道桥周边砌筑截水坎，将喷洒废水沿截水坎引致场地最低处，同时设立三级沉淀池。三级沉淀池中的废水在破碎中可重复利用。3.7.2.3 渣土外运防控措施。在场地大门口设置车辆进出洗车措施，对车辆进出百分百冲洗，车辆箱体百分百覆盖。3.7.2.4 噪音防控工作。混凝土破碎噪音较大，宜选择白天进行破碎，夜间对废弃土体固弃物进行清理。

图2 混凝土破除湿法作业

3.8 施工注意事项

3.8.1 梁体钢绞线切割时，操作人员应使用长柄割枪切割，防止钢绞线反弹伤人。梁体钢绞线切割顺序按照张拉的逆序进行，割除时逐根一一割断，切割应同步对称进行。

3.8.2 对报废钢筋切割时，操作人员要先清理干净切割面钢筋上的混凝土。对切割后的钢筋头做好防护工作。

3.8.3 施工现场应加强施工人员安全教育工作，设置专职安全管理人员进行现场安全管理。

4 结论

该工程预应力混凝土连续箱梁桥拆除，采取了合理的施工技术措施和严格的施工安全管理，充分利用了现有资源，简化了支撑体系，保证了拆除工作的顺利完成和周边环境的安全。从施工情况分析，现场采用土体填筑支撑梁体拆除的方法大大节约了成本，取得了明显效果。该施工方法具有工艺简单、工期短、施工成本低、安全可靠、经济合理等特点。