受限区域内混凝土梁拆除施工技术应用

赵 晟，许鹏峰，刘 虎，龙 浩

(北京市市政一建设工程有限责任公司，北京 100083)

随着现代社会的快速发展，许多城市发展速度远远超过预期，起初设计的部分桥梁已不能满足现代交通发展的需要[1]。越来越多的中心城市需要进行桥梁道路的提升改造工作。我国已有桥梁拆除工程非常多，但由于桥梁本身设计形式以及拆除要求不同，尚未形成标准的拆除方式或拆除流程。如现有桥梁拆除方式有的采用下设满堂支架形式进行破碎拆除，有的采取爆破形式进行拆除，也有部分采取分割起吊进行拆除等。

昆明市二环高架桥提升改造工程，位于昆明市二环城市快速路，为当时全国最大的桥梁提升改造工程。该工程难点在于道路两侧多为居民区，桥梁北侧紧邻铁路，作业场地不利于大型设备施工。同时该工程盖梁采用门式结构，跨度大。为防止预应力盖梁因失去荷载导致起拱损坏，上部板梁须分批拆换。因此该工程对拆除的方法技术及交通导改的要求非常高。

笔者针对该区域不同轴跨的位置要求，合理规划梁板拆除顺序，采取支架与吊车协同作业的形式，拆除该区域梁板。在满足盖梁半负载的前提条件，通过整体统筹划分拆除板梁顺序，利用仅有空间完成122-123轴45 m钢结构箱梁的拼装与吊装工作。该施工解决了受限区域内混凝土梁板的拆除难题，为该工程的顺利完工，提供了强有力的保障。同时该施工方法可为后续类似工程施工提供一定的借鉴指导作用[2]。

1 工程概述

昆明市二环石虎关立交桥至大观河桥段高架桥提升改造工程东起石虎关立交桥，西至大观河桥，总长度6.2 km[3]。桥梁改造为9-300轴，将原有空心板梁更换为“工”字形钢混复合梁。该项目拆除空心板4 685片，更换“工”字形钢混复合梁2 850片。盖梁形式为大跨度门式预应力盖梁，为盖梁因失荷起拱造成损坏。因此根据设计要求，南北幅拆除施工不得同时进行，确保盖梁始终有荷载。

2 拆除板梁概况

2.1 拆除梁板工况

该工程分两期进行施工，其节点位置为官南立交119轴-122轴的改造通车，官南立交共计3层，两侧有拼宽匝道。官南立交的拆除重建对整个工程的顺利实施将有十分重大的意义。

P121-P119轴上跨官南大道，上跨净空经测量最低点为5.5 m，从地面至官南大道底层净空15 m。其中P122-P121轴为30 m空心板梁，P121-P120-P119为20 m空心板梁，现P122-P121轴左幅已拆除中间4片30 m板梁，右幅已拆除第11、12片梁板。P122-P123轴现况已拆除45 m现有预应力箱梁，后续拆除P121-P122部分梁板，为45 m钢箱梁吊装预留吊装空间。

拆除梁板平面图，如图1所示。

图1 拆除梁板平面

2.2 拆除重量表

表1 20 m跨梁板重量

3 总体拆除步序安排

该项目施工顺序：必须保证半幅施工，另半福留两片边梁及次边梁，以保配重要求。

第一步：采用双机抬吊方式吊装P122-P123轴45 m钢箱梁。

第二步：南侧钢梁吊装后，采用汽车吊拆除P122-P121轴南北剩余8片梁板，北侧留两片梁板做配重。平序2平面图，如图2所示。

图2 步序2平面

第三步：采用双台汽车吊拆除北侧45 m现浇箱梁。

第四步：断交后，开始拆除P119-P120轴第8片边梁，因上方有官南大道上跨，且无吊车作业空间，现采取搭设支架方式，边梁拆除架体横断面(如图3所示)，为防止边板倾斜，现场将防撞墩切割成4 m的小段并用叉车叉至最外侧，后将该梁板切割成2 m的小段(约6 t)，采用叉车将该小节分段叉除移至最外侧拼宽桥梁，待全部梁板拆除或有吊装空间后采用吊车吊除。

图3 边梁拆除架体横断图

图4 梁体分段图

第6片边梁拆除后，利用两台80 t吊车站位于北跨，利用第6片的拆除后的空间伸吊车臂，顺序拆除左幅剩余梁板。因上方净空为5.5 m，经现场实测采用双台80 t吊车可满足起吊条件。步序4平面图(一)，如图5所示。

图5 步序4平面图(一)

同时开通南侧118-117轴拆除作业面，采用双台130 t吊车跨匝道拆除南侧8片梁板。步序4平面图(二)，如图6所示。

图6 步序4平面图(二)

第五步：双台80 t吊车分别站位于北侧120跨及122跨，拆除P121跨北侧8片梁板。步序5平面示意图，如图7所示。

图7 步序5平面

第六步：采用双台吊车站位于南侧拆除北侧P121-P119跨梁板，每跨各留2片梁板做配重。

图8 步序6平面

第七步：采用两台吊车分别站位于南侧120跨及118跨，双机抬吊拆除P119-P118轴南侧8片梁。后双机站位于南侧拆除北侧梁板。

步序7平面示意图，如图9所示。

图9 步序7平面

上述为P123-P117轴拆除顺序，因同时开通两个作业面，部分拆除作业面可同时进行。

4 各轴梁板具体拆除方法

4.1 P122-P121轴拆除方法

高架P122-P121轴为30 m空心板梁，为保证后期官南立交能提前通车，现需对P121-P122轴中间8片梁进行提前拆除，给P122-P123轴45 m箱梁北侧拆除及南侧的吊装提供吊车站位空间。

该跨紧邻45 m现浇箱梁。45 m简支现浇预应力混凝土箱梁，斜交75°，其周边情况如图10、图11所示。

图10 受限区域内平面

图11 提前拆除的8片梁立面

该跨为标准段空心板梁上部结构30.3 m跨径，为预制拼装法施工，简支结构，桥面连续。单幅桥面净宽11.7 m+2×0.5 m防护栏，主线全宽26.5 m，分左右两幅，六车道。桥上官南大道上穿斜交，净高5.5 m。

表2 拆除梁板重量

30 m后张法预应力空心板梁拆除工艺：首先采用碗扣支架搭设拆除支架，架体将预制梁箱体底板及翼板顶实；采用圆盘锯进行横向及纵向的切缝，采用千斤顶将边梁顶松动，后采用绳锯从中间切断，采用汽车吊单机起吊，先拆除靠近123轴的中间4个半片的梁板，后吊车移位逐次拆除剩余梁板，拆除支架及清理现场。

具体工艺流程为：搭设拆除支架→横缝切割→纵缝切割→绳锯切割梁板→汽车吊吊卸梁板→支架拆除及现场清理。

4.1.1 支架搭设

现浇箱梁切割分解之前需要搭设临时支撑，箱梁支架采用普通碗扣式支架，直径48 mm、壁厚3.5 mm，采用Q235A级材质材料制造，钢管壁厚不得小于3.5+0.025 mm[4]。

图12 整体支架搭设断面(单位：cm)

单幅桥碗扣支架横桥向布置14根立杆，等间距布置为60 cm，纵桥向按60 cm等间距布置，立杆步距120 cm。

图13 整体支架搭设纵断面(单位：cm)

碗扣支架顶托上采用I14#工字钢作为横向分配梁，工字钢紧顶住空心板梁底板。

4.1.2 梁板切割

4.1.2.1 横向板缝切割。切缝前先放出隐梁线位，采用水平尺引至防撞墙上方，再用水平尺引至路面。横缝距盖梁线位为5 cm。横向板缝采用圆盘锯进行混凝土切割，横向切割四道缝，两缝间距为10 cm，深度为30 cm。倒T型盖梁上及伸缩缝位置混凝土采用人工风镐破除，严禁采用锯片切割盖梁上方，以防锯片切到盖梁。

4.1.2.2 纵向铰缝切割。根据横缝找出板梁铰缝并放线，纵向铰缝切割前采用水钻进行钻孔，后采用直径为Φ1.0 m的圆盘锯切割，切割深度为40 cm。切割前在混凝土铺装上弹线，定出切割位置后沿线切割。圆盘锯切割后，第一片边梁与次边梁之间采用绳锯通过吊装孔对纵缝进行通长切割，目的保证梁与梁之间有1 cm间隙(或采用千斤顶将首片梁顶松1 cm)。梁端112 cm处(盖梁顶)采用风镐人工凿除缝隙或采用片锯切除7 cm～10 cm宽的缝，缝深40 cm，取出混凝土块，使之形成通缝，目的减少吊装时边梁与次边梁之间的摩擦力。

4.1.2.3 梁板分割。采用绳锯将梁板从中间切分两半，为减小起吊摩阻力，绳锯切割时角度控制在15度左右。分割梁板时，采用吊车将半片梁吊挂，从而减小板梁落架时对架体的冲击力。

4.1.3 汽车吊吊拆梁板

按现场实际情况选择合理吊车站位，禁止吊车上桥起吊作业，边梁连防撞一起起吊。拆除左幅梁板时根据现有场地，吊车站位于123-122轴跨，起吊半跨梁板，调整吊车位置，保证其工作半径。

单台吊车站位方式如图14、图15所示。

图14 站位立面

图15 站位平面

30 m跨径梁板，中梁自重约63 t，边梁自重约92 t，按照试验吊机数据，由于起吊时存在一部分摩擦力，起吊第一片边梁时，机起重量约为50 t(取1.2倍的摩擦系数)。

选用1台不小于220 t汽车起重机，配重75 t，最大额定起重量220 t。

边梁：单机吊装时，选择配重75 t，主臂长度22.6 m，工作半径12.75 m工况作业，起重角度在66°，单机额定起重量55 t≥50 t(按半片边梁1.2倍的系数考虑)，能满足起重要求。

4.2 P121-P119两轴梁板拆除方法

采用绳锯将梁板每2 m切割成一段，重量为3.8 t，为减小起吊摩阻力，绳锯切割时角度控制在15°左右。采用不小于5 t的叉车将切割后的梁块移至最外侧。

4.2.1 P120-P119轴南侧梁板拆除

P119-P120轴第8片边梁拆除后，利用两台80 t吊车站位于北跨，利用第8片的拆除后的空间约2.5 m伸吊车臂，顺序拆除左幅P119-P120轴剩余梁板。因上方净空为5.5 m，经现场实测采用双台80 t吊车可满足起吊条件。依次拆除南侧剩余7片梁板。

以第一片梁板为例：按现场实际情况选择合理吊车站位，禁止吊车上桥起吊作业。拆除左幅梁板时根据现有场地，吊车站位于119-120轴北侧，起吊梁板，吊装时随时调整吊车站位，保证其工作半径。吊车站位方式，如图16、图17所示。

图16 站位立面模拟

图17 站位平面模拟

20 m跨径梁板，中梁自重约33 t，边梁自重约53 t，按照试验吊机数据，由于起吊时存在一部分摩擦力，起吊第一片次梁时，机起重量约为38 t(取1.1倍的摩擦系数)。

选用2台80 t汽车起重机，最大额定起重量160 t。双机吊装时，主臂长度12 m，工作半径5.5m工况作业，起重角度在63度，单机额定起重量50t≥19t(按半片边梁1.1倍的系数考虑)，能满足起重要求。

4.2.2 P120-P121轴南侧梁板拆除

待P120跨南侧梁板拆除后，继续拆除P121跨南侧梁板。P121-P120轴梁板为20 m空心板梁。拆除时其工况平面图，如图18所示。

图18 工况平面

按现场实际情况选择合理吊车站位，禁止吊车上桥起吊作业。拆除左幅梁板时根据现有场地，选用2台80 t吊车分别站位于120跨南侧，及122轴南跨起吊梁板，吊装时随时调整吊车站位，保证其工作半径。吊车站位方式，如图19所示。

图19 工况平面

图20 吊车站位立面模拟

起重能力同上，在此不再赘述。

4.2.3 北侧梁板拆除

南侧梁板拆除后，北侧梁板拆除同常规段拆除方式，采用吊车拆除方式见梁板拆除方案。

5 梁板拆除重点工艺注意事项及绳具选用计算

5.1 第一片梁板拆除超吊注意事项

采用单机起吊时：现况桥梁板为小铰缝梁板，铰缝采用素混凝土灌缝，再加上现况桥已经运营度多年，第一片梁板切割贯通后如用吊车直接起吊，实际起吊重量因为梁间铰缝摩阻会远远大于理论重量[4]。因此，梁板在切割铰缝后起吊第一片梁板需要采用千斤顶顶升一段高度，或者采用千斤顶左右顶使其左右移动1 cm，以减小和解除梁间的摩阻作用。梁板有一定活动距离后无明显阻力，后采用绳锯将板梁切割成两半，可多贯通几次，确保完全分离，起吊时对另一半无影响。后采用单机挂双钢丝绳起吊该梁板。

5.2 空心板梁起吊孔位置计算

空心板采用两点起吊，最合理的吊点位置可根据《起重吊装计算及安全技术》中确定起吊位置X。

可按下式计算：

X=0.207L

式中：L—空心板长度，单位m。

X=0.207×15=3.105m

计算结果确定空心板最合理的吊点位置为：15 m长空心板(30 m断成两截)为两端距中3.105 m处。

5.3 钢丝绳选用计算

依据拆除梁板最大重量选择钢丝绳，查《重要用途钢丝绳》(GB 8918-2006)钢丝绳选用应满足安全系数K规定的6～8 倍施工安全要求。

根据梁板最大重量50 t计算，采用兜底吊装的方法，每段钢丝绳需承受12.5 t的垂直拉力，钢丝绳与水平面夹角按70°计算，取动载系数K=1.1。则每股钢丝绳吊索受力为：

F1=(G/4/sin60°)×K

=(50/4/0.87)×1.1=15.8t

吊梁板时选用抗拉强度为1 870 MPa、直径40.0 mm、6×37股钢丝绳，查《重要用途钢丝绳》(GB 8918-2006)可知其破断拉力为1 070 kN，约为单根钢丝绳承受拉力的6.77倍，满足安全系数K规定的6～8倍施工安全要求[5]。

6 结束语

桥梁拆除是一个系统化施工过程，由于桥梁形式及所处环境的差异，其拆除形式也多种多样[6]。无论采取何种拆除方式，首要是确保拆除的安全性，包括施工安全和建筑物安全。本文依托现有工程，根据工程本身的特殊性，针对该区域不同轴跨的位置要求，合理规划梁板拆除顺序，采取支架与吊车协同作业的形式，拆除该区域梁板。在满足盖梁半负载的前提条件下，通过整体统筹划分拆除板梁顺序，利用仅有空间完成122-123轴45 m钢结构箱梁的拼装与吊装工作。该施工方式行云流水举重若轻，解决了受限区域内混凝土梁板的拆除难题，为该工程的顺利完工，提供了强有力的保障。同时，该施工方法可为后续类似工程施工提供一定的借鉴指导作用。