城市立交桥拆除改造技术研究

苏鑫、张俊

（聊城华鑫公路勘察设计有限责任公司，山东 聊城 252000）

0 引言

立交桥是市区的重要交通枢纽设施，它位于主干道上，有两条街道穿过立交桥，一条是双向六车道，另一条是双向两车道，且桥体下方也有一条双向两车道交通枢纽设施。根据规划的需要，新建立交桥、拆掉桥面结构、保留立柱、桥墩等。立交桥周边是居民楼、写字楼、宾馆、商铺等建筑工地，施工条件十分苛刻。拆掉的建筑不能妨碍交通。在不破坏周围环境的情况下，传统的爆破、破碎等拆除方法均不能适应工程的需要，需要采用高强度、高安全性的金刚石系列工具进行静态切削。立交桥为一种具有2.5m 宽、0.1m厚的预应力四箱梁，最大跨度为1.46m，宽12.5m。上桥面厚度为0.16m，下桥面厚度为0.18m，隔板厚度为0.5m，总长度为245m。

1 交通导行方案

由于立交桥两侧出入的车辆、行人多，住宅区密度大，彼此之间距离很近，所以在拆除桥面之前，必须对施工场地进行围护，并做好引导两端交通绕行的工作，以传单的方式，向邻近城镇、乡村对拆除桥梁进行宣传，对给群众带来的交通不便，取得大家的谅解与支持。在拆除桥梁时，采取半封闭式、宽式双向通行的施工方法。车辆在靠近施工现场时，应根据警告信号，让驾驶员放慢车速；为了防止意外，强行降低车速。按照设计图纸和施工要求，在原有的中间隔离区内设置两个开口，该开口的长度不低于60m，以满足超长超宽汽车的转弯半径。首先拆掉中间墙，然后在中墙孔加固段填入32cm 厚C15 的低水泥混凝土基层，28cm 厚的R5.0 水泥混凝土表面，并安装软质隔热（反光桶）。在入口和出口的转角安装了两层隔热装置，以保证汽车行驶的安全性。在拆除箱梁、架设施工时，要与交通部门协调，做好车辆的疏导工作。为了防止因施工而导致的交通堵塞，及时提醒黄牌货车及7 座以上的车辆驾驶员在交警指挥下分流。在施工过程中，要在工地和绕行地点设立相应的指示标志，提示驾驶员选择正确的交通枢纽设施。在施工场地内，应配备专职的安全人员和向导，以保证施工场地的安全与畅通。

2 立交桥拆除施工方案

第一，切割法拆除工艺。这种切割方法可以用来切割薄的结构，也可以用链子把其他的结构切成小块。为了避免滚刀套脱落，吊架必须有一个整体的地面支架来支持。这些切割机要求起重机和运输工具把他们从工地上运走。金刚石链锯机，是一种以金刚石微粒为主要磨料的机械，可对预应力混凝土进行切削、粉碎，无振动，无噪音，无粉尘，效率高，安全环保。

第二，支护方案。钢板直接铺设在原有的地面上，钢板上铺有槽钢，支架为“卡扣”型。在架设支架时，要考虑到实际交通状况，把桥梁分为四个相应的区域。详细规划：封闭区域1 交通，在区域2 交界区域设置脚手架进行支撑，在正午或傍晚，将一列脚手架置于起始泊位右边封闭的平台3 上，并在平台3 与平台4 之间设置两列脚手架。

第三，翼板及护栏切割拆除。为减少吊桥的吊重，增加吊运的安全，在起重之前，先剪掉桥翼和栏杆，然后在吊杆上凿15cm 的起重孔，然后用50t 吊车进行初步吊装。切割工序切完后立即将部件吊装至拖车并分批运送。特定的切削方案：封闭区1 运动，切断区1 保护和翼，关闭区3 运动，切断区3 保护和机翼；2、4 区预设的槽口下面设置导流槽，用于收集污水，避免水溅到交通枢纽设施上，影响交通。需要在不进行修剪的情况下保持1m 左右的长度[1]。

拆除桥梁不仅要对原桥进行全面、细致的分析，还要充分考虑到拆除过程中对交通和环境的影响。通过对立交桥顺利的拆除，表明对于箱梁桥拆除采取的安全第一、施工有序、化整为零、半幅封闭、支架法拆除等原则的综合拆除方法进行工作是安全可靠的。

3 城市立交桥拆除改造实践探析

3.1 施工部署

第一，施工分段。保证桥的剪切冲程，将桥一分为二，从中间向两边同时施工。

第二，布局和施工。在桥下安装了具有碗形的脚手架和门座的钢制支架，并进行了验收。在交叉路口设置警示牌。用破碎器拆卸桥面罩和防撞罩。混凝土切块采用汽车起重机吊装，用半板车运输到消纳地点后进行破碎。

3.2 桥面结构切割

3.2.1 翼缘板切割

在每一施工区处，都要安装两块金刚石圆锯，并在桥面上进行均匀的切割。先沿着桥中心垂直方向进行切割，再顺着桥横向方向进行切割分离。每个翼片的裁剪尺寸是2.25m×8m，零件重量是11.25t。

第一，金刚石圆盘锯的特性。金刚石圆锯的切割表面平滑、平整，锯切时采用履带来控制锯条的切向，使切割点精确，能很好地控制切割线的偏移，不产生振动、噪声小、环保、无污染，可以更换锯床来调整切割深度。

第二，生产流程。支撑架验收—测量放线—钻吊装孔—固定轨道—安装设备—切割—吊装[2]。

第三，技术上的需求。用12mm 的电锤，打80mm的球洞，然后用M10 内的螺钉把锯子引导到桥面上。轨道的安装要牢固、可靠、紧密。把锯片装在导轨上，试运转顺利。在切割结构前，必须先做一次停机测试，以确认锯条和锯条的运转情况。如果在施工中发现电锯机的电火花和锯片摆动等安全隐患，必须马上停用。

3.2.2 箱梁切割

每一施工段均配有4 台钻石线锯，可同时进行。将箱形横梁整体剪断为若干段。每个箱梁的宽度为2.3m，混凝土质量为3L。

第一，金刚石绳锯能切割、分离各种硬物，用液压电机进行切割，使液压泵工作顺畅，并能用高压油管对电机进行遥控，在切削时，振动和噪声都很低。该方法可以在固定的情况下进行静力分离，不受被切割对象的形状、尺寸等因素的影响，可以沿着对角线、垂直、水平等任意方向进行切割。

第二，施工工艺。确定切割断面—安装固定导向轮—固定绳锯机—安装金刚石绳索—连接相关操作系统—切割。

第三，施工的重点。其一，采用M16 化学锚栓将电锯的主、次支撑件进行紧固。导轮的安装要平滑，轮缘要与钢索孔的中心线对齐，这样才能确保锯片的切割效率。金刚石丝按特定的切削形态在主、副两个车轮上按一定的次序进行缠绕，线的方向应与主动轮的传动方向一致。其二，发动引擎，用控制台调节驱动轮的提升拉力，保证金刚线张紧到位，供给循环冷却水，再由另一台马达带动传动轮进行旋转和切削。在切削时，应注意观察刀架的稳定情况，并及时调节导轮的移动，保证切断绳处于同一水平面上。其三，切割时禁止站着观看箱梁的分离面。其四，拆块的分割应严格按照设计次序，按照块的次序进行，并在任何时候都要观察未切割箱梁的稳定性，并及时上报裂纹和裂缝。施工计划的制订要与实际情况相适应。其五，块体尺寸按吊机的提升能力进行计算，同时考虑到吊钩自身的结构强度，以确保单件吊装的安全。为了减少建造周期，可以把这些构件分成几个小块，只要它们的安全和生产能力允许。

3.3 吊装及运输

翼缘板每个切块的重量为11.25t，由四个点吊装。每节箱梁重量为31t，由箱梁的底部悬挂缆绳。根据工地上的吊车条件，采用150t 的汽车吊车，由大型拖车将混凝土块运送到堆场进行粉碎。

3.4 支撑设计及施工

3.4.1 钢管脚手架

桥下的无壁板部分由全屋框架及杯形钢管脚手架支承。通过计算，得出的设计参数是：长宽0.6m，节距1.5m。支架+100mm×100mm 的木材。齿形支架，在碗形脚手架的基础上，用200mm×50mm 的木板作为踏板，在设置木制桁架时，要尽量避开切线。

3.4.2 钢结构门式支撑架

第一，双向钢柱结构的6 车道。为确保垮桥公路的正常通行，从原来的六车道改为上三下二，共5 条车道，每条车道的净间距大于3.5m，高度至少为4.5m。根据荷载参数，计算出6 根钢管、沿桥宽度3列、沿桥长度3.6m 的长度。为了确保结构的稳定，采用了支撑框架和焊接桁架I20。下部为800mm×600mm 的C30 混凝土梁，与12@200 两层双面钢网片连接。工字钢采用手动葫芦吊装就位，安装完成后，将其与钢管进行焊接。在次梁的顶端，采用钢板垫片，以保证其与桥面的连接。

第二，采用钢制支架的桥梁下路。为了确保桥梁的正常运行，应对行车线进行适当的调整，以确保桥梁的净间距不大于4m，高不大于4.5m。通过设计和计算，确定了钢管柱的纵向间距为4m，横向间距为5m。主梁沿桥的长度和次梁沿桥的宽度分别设置。次梁沿桥宽进行布置，其间距为500mm。为了确保基础框架的稳定，在钢管和立柱间使用焊接桁架，下端用800mm×600mmC30 混凝土梁进行连接，并设置12@200 双面钢筋网片。

3.5 安全防护措施

3.5.1 废水收集

桥下车辆和行人比较密集。为了防止在切割时芯料从绳孔中脱落，采用水泥砂浆冷却结构，集水槽对下层的车辆及行人造成污染。该装置位于桥面下部切口的连接处，用以有组织地排出施工污水，并在钻孔时为缆绳提供临时支撑。集水罐采用3mm 厚钢板，专业制造。直径200mm×400mm，M12 螺杆之间的间距为400mm，集水槽和结构用沥青油膏进行密封。

3.5.2 安全防护措施

第一，在桥面结构的外部设置一个钢管防护框架，该框架与桥梁底板的钢架焊接或与整个房屋的承重框架相结合。由一张密网加一张的大网挂在护罩外面。

第二，支架的安装与拆除要严格遵守技术规范，并允许工人进行作业，并且安排人员进行安全防护。

第三，工地上的工人都要着装标识，晚上要穿着有反光标识的衣服。

第四，在基架外钢管柱上就位，将防撞杆用钢管固定，钢管上涂黄色和黑色相间的颜色。

4 全套管钻机拔桩施工要点

4.1 制作套管

全套套管的长度为6.0m，调整段的长度可分为2m 和1m。根据现场的具体条件，合理地选取和调节装配长度，采用高强度螺栓进行连接。在回转器上将备好的壳体与旋转机械上的旋转支撑互相连接，并将其紧固。在转动时，本体是通过一个液压电机来驱动的。支撑旋转所产生的力矩由楔形夹持机构传至轴套，使轴套旋转。在钻机的固定部位上安装有夹紧气缸。液压管道不会随着机身的转动而保持持续。在转动过程中，不需要将夹具和油管分离，从而极大地提高了钻机的工作效率。

4.2 测量放线及机械组装

按照设计指导方针，将目标对准地面上的障碍中心，并涂上红色的颜料。在全套钻井和吊车运转或停泊时，地面会变得坚硬，以达到平衡压力。装配整套套筒及150t 的履带式起重机，经测试后方可投入使用。场地条件：在使用全部设备重量时，每平方米1.12kg。地板厚25cm，铺路板15～17cm，工地吊车作业半径30m。

4.3 全套管钻机拔桩要点

该工程使用RT-200HH 全旋掘机（CD 机）清障，主要用于有扩、断桩的老桩基础，由150t 级的专用履带桩完成。

第一，把机器放好。在放样完毕后，根据放样的要求，将整个套管设备安装到位，并对以后的工作进行指导。

第二，减少钢套筒的使用。把套管接好，用全套钻头缓慢地向下压，把主体附近的障碍或桩子砍下来。

第三，安装一个增强型的燃烧室。这是整个钻机的重要组成部分，它直接关系到整个施工质量。

第四，将桩身一节一节地旋下，将翻盖桶清洗干净，将桩身从钻孔中移出。在安装了自产的喷嘴之后，用旋转套管将桩身旋下，以便随后的捕捉。同时，利用螺杆式射孔机清理井壁，达到设计要求，清理完毕后再进行回填。

5 全套管钻机拔桩施工质量控制措施

为了有效地解决全套问题，该项目采用了如下质量控制。

第一，第一次切割量最大，占桩总容积的2/3，铺面较大，厚度较大，在施工之前，应选用底板，以减小对桩身周边土壤的干扰。在密闭的情况下，防止发生坍塌。

第二，将50～80mm 厚的合金齿焊于套管下侧，以减小管道与桩体之间的摩擦力。尽管钻井速度有所下降，其闷管的概率也是大幅度下降。

第三，每次打桩之前，要检查齿面、内外坡度和地面齿槽的磨损情况，避免在施工过程中出现拔管现象。

第四，严格按照计划进行分段（约3～5m 一段），清理坑道中的障碍物，越接近桩底，其分段就越短。

第五，在地下水位较低、地面较硬的区域，在钻进之前逐一注满水。每钻1m，井筒就会升高到井眼上方，通过井壁渗透到井底，达到油井和桩体的润滑，减小了两者间的摩擦力，减小了管道内壁与桩体的摩擦力。

第六，如果管道阻塞，必须将套管拔出，应预先预留标准段，然后再进行开挖和回填。待到套管拔出地面之后，迅速将标准节吊放入孔中，并辅以套管机钻到与井口高度一致（防止井眼坍塌），并及时回填桩孔到地面。

6 结语

由于立交桥的拆除和改建工作的复杂性和多变性，所以使用整体式打桩钻机能使施工的质量得到最大的保障。同时，在拆除桩基的过程中，必须对桩基进行控制，一旦出现误差超出允许值，就必须立即停止施工，直到问题得到彻底的解决。同时，回填液一定要致密，以确保充填的质量。在立交桥拆除工程中，使用了金刚石锯刀具进行了切削和吊装。在施工过程中，为桥梁下的行人、车辆提供了安全保障。该工程噪声小、无粉尘，对周边居民的生活生产基本没有产生影响，其市场前景很好。