变截面大跨径连续箱梁桥拆除施工技术研究

洪满英

（景德镇市公路事业发展中心乐平分中心,江西 乐平 333300）

0 引言

桥梁拆除是一种常见的工程施工任务，尤其是混凝土预应力箱梁桥，由于安全寿命周期已满、地震破坏、撞击损坏、火灾、过载等原因，发生预应力超标老化或结构严重损坏，使桥梁刚度和载承力大幅度降低，桥梁技术性评分严重低于安全标准，一般性养护治理已经不能维持安全应用，则必须进行拆除。桥梁拆除施工与桥梁建设施工的最大不同在于，拆除施工需要考虑现有桥梁结构和材料的安全性，需要顾及在运行比邻或跨越交通线路、建筑以及人员的安全性，将交通影响降到最低，最大程度提高施工效率和安全性，所以桥梁拆除施工同样需要严密规划和技术性施工操作。案例变截面大跨径连续箱梁桥拆除工程，面对工期内要尽可能维持桥下航道安全运行的要求，从严密拆除规划、分项采取不同拆除措施和强化环节控制操作入手，圆满完成拆除任务。这里结合工程应用，梳理介绍相关做法和技术要点，希望为同类桥梁破拆工程应用提供技术参考。

1 案例简介

某变截面大跨径连续箱梁桥，全长734.06 m，配跨13×20 m+（50+70+50）m+15×20 m。桥梁分为主桥和引桥，引桥为简支梁桥。主桥上部结构为单室单箱连续箱梁，三向预应力结构，采用平衡挂篮悬臂浇注法施工，下部结构为桩基础和薄壁墩。桥梁跨越某航道，原航道通航级别为四级。随着水上交通的发展，通航净高不再满足要求，需要升级改造航道。通过检测，主桥技术状态评定为三级，航道改造工程决定对其拆除箱梁和桥面系，改造利用下部结构。破拆任务是在右幅引桥拼宽完成后，实施左幅破拆任务量操作，该研究主要探讨破拆施工相关应用技术。

2 拆除方案

左右两幅箱梁，现在要拆除右幅，并保障左幅正常通行。该桥下方跨航道，周边有变电站等其他构筑物，破拆过程中不能影响左幅通行，且不能有混凝土块坠落河道，同时需要满足环境保护要求，因此不能采用爆破破拆法。因工期较紧，需要保证拆除作业速度，一般直接以机械进行破拆的速度较快，但因需要维持桥下航道正常安全通航，不能直接进行机械破拆。解决方案是采取中跨箱梁绳锯切割破拆、边跨直接机械破拆的方法，具体为：

（1）中跨箱梁破拆。桥下航道为通航三级航道，水深充足、周边无遮挡，方便浮吊吊臂作业，具有良好的作业半径。因此采用绳锯分节段进行切割，切块以浮吊拎送至下方驳船，在船上进行混凝土破拆、碎化。这种方法具有操作快速、无须封航、几乎无噪声、环境扰动小等优点，具有可行性和经济性。

（2）边跨破拆。边跨位处河岸，但是周边场地狭小、地基条件差，采用履带吊吊拆需要进行地基加固，成本较高，不具有经济性。因此决定采用机械直接破拆的方式进行拆除。边跨的跨径较大（50 m），须设置防护支架以防止垮塌[1]。

（3）操作流程。拆除作业流程如下：

①施工前期准备。全面调查作业现场及航道实际情况，拟定或适当调整相关施工方案，与海事、航道等部门进行必要的沟通，协调工期过航控制管理事宜，保证施工方案顺利实施。

②边跨箱梁分水上和陆上两部分，分别进行处理。水上部分，在一侧搭建临时作业栈桥，形成工作台，进行机械破拆作业；陆上部分，搭建操作支架，采用破碎机械进行破拆。

③中跨拆除作业，为降低节段重量，先预切部分翼板和防撞护栏，再分节段逆序逐段切割和浮吊拎吊。先进行合龙段切割，逐块切割并吊送岸边开展破碎处理，因为驳船和浮吊须停靠在破拆桥位的下方航道内，出于安全考虑，作业期间须短时进行航道封航。

④中跨合龙块破拆后，梁构由连续结构变成2 个悬臂结构，随即开始破拆两侧的10#节段，注意要在浮吊就位和钢缆捆绑达标后进行切割操作。整体切割前，须对箱梁顶底板先进行预切，预切注意不要破坏腹板预应力。

⑤切割中跨其余切块，直到1#块完成切割。

⑥0#块采用破碎装置进行破拆。

3 拆除施工与应力分析

3.1 桥面系与部分翼缘板拆除

在拆除前，需对防抛网、标志标牌和照明设施进行气割。在拆除铺装层时，可采用凿岩机进行破碎并装车运走。桥面沥青拆除后，开始护栏与部分翼缘板的切割，再用吊车将其运到指定场地进行破碎。先割伸缩缝中间支承梁，破拆橡胶带，再将剩余部分及主箱梁一并破拆。

3.2 体外预应力拆除

破拆了桥面铺装、防撞护栏以及翼缘板以后，需要解除体外预应力。在切断钢绞线之前，若未采取措施，会有大幅反弹的风险。因此在体外钢绞线索上必须安装防蹦钢箍，切割点附近有必要种植Φ16 螺栓，以确保与钢抱箍紧固牢固。

3.3 中跨绳锯切割作业

待边跨钢管支承搭建完毕检验合格后，着手破拆通航主跨，分段切割主跨箱梁，合龙段先切割，再逐段破拆至主墩。

对于中跨切块，因为下方没有配置支架，腹板预应力将承担梁体自重。在切割过程中，需注意腹板预应力筋位置。在拆除之前，先找到各个块件的结合面并在结合面后20 cm 区域，划出切割线。该操作一定要做到准确无误，以保证保留预应力段不被破坏。确认无误后先切割合龙块，应先穿好绳锯，为了尽可能减少切割破拆过程中切块向下冲击力，绳锯要维持在不紧绷也不松弛的状态进行切割，合龙块切割后，连续梁变为悬臂梁结构。待合龙块切割完成后，再按照上述合龙段的切割方法中跨水上箱梁进行切割[2]。

采用金刚石绳锯切割破拆工艺，金刚石单晶经高速运行的锯绳来切割结构体，切割过程中，锯绳淋水冷却并带走研磨屑。

绳锯切割操作流程：切割位置确定→吊孔钻取→穿吊装绳→导向轮安装→绳锯机安装固定→绳锯索安装→操作系统连接→防护栏安装→切割→吊运。

3.4 中跨切块吊运及应力分析

3.4.1 起吊计算

使用浮吊进行拎吊，将中跨切块运至岸边进行切割和分块处理。最大切块重量在86.45 kg 左右，故吊装应力参数确定为150 kg。起重作业时使用150 kg 浮式起重机，卸去船尾浮箱后船长32 m，船宽22.5 m，型深2.3 m，扒杆长46 m。吊装采用150 kg 浮式起重机，吊距23 m，吊高39.83 m，水平夹角为60 °。

破碎地点选在航道岸边，要求作业期间不影响正常航道通行。为确保不影响通行，浮式起重机采用地龙和水中抛锚结合。选择D66.50 mm（61×6-1700）型钢芯缆，每根钢缆的破断拉力确定为2 813 kN。采取60 °吊装角度，钢缆间载荷不均匀系数为0.86，安全载荷系数为8。采用6 股钢缆的垂向载承力为155.30 kg，钢缆规格符合要求。采用2 个180 kg 卸扣连接，合计容许起吊重量360 kg，大于最大切块的重量[3]。

切块采用浮式起重机进行吊装，采取全截面兜底捆绑吊装方法，吊孔规格配置为10×40 cm，采取水磨钻钻孔。顺桥向距切块分段线距离60 cm 或40 cm，横桥向距桥梁中心线170 cm。采用专业钢缆卷扬机，钢缆先放置在桥位下方小船上，连接好后使用卷扬机将其穿过吊孔，最后浮吊钢缆连接卸扣和吊装钢缆。

3.4.2 吊运设计

中跨共划分了21 个切块，采用浮吊吊装后，切块均吊装运送至北岸一处空地实施破碎处理，拆除后的钢筋及碎片均以自卸车运送至指定地点。吊装配置4 根锚绳，前后均交叉锚式配置。浮吊由横向位置起吊，逐步顺桥向旋转，将切块吊装至北岸。浮吊通过牵引锚绳和前后锚绳绞紧，实现与桥向平行的位置状态。向北岸进行切块吊装操作时，由锚绳牵引浮吊做顺桥向移动，吊送切块至预定位置。

3.4.3 索力验算

在浮吊船上装配有4 台用于帮助移动的卷扬机，卷扬机最大拉力为29.4 kN。选用钢缆直径为31 mm，钢丝直径1.7 mm，公称抗拉强度1 400 N/mm²，钢缆破断拉力为501.1 kN。安全载荷系数10，换算系数0.85，得到钢缆容许承载力：

设计要求钢缆容许破断拉力为≥29.4 kN，所以满足安全要求。

3.4.4 浮吊地锚参数验算

综合考虑场地地质条件，选择使用立式地锚（如图1 所示），立式地锚可用于不太坚硬岩土场地。采用圆木或枕木斜放于地坑，在其中部前侧和下部后侧横向安装上挡木和下挡木，上下挡木须紧贴土壁，以固定地龙柱。将地坑以土石填回并夯实，表面要略大于自然地坪，坑深应大于1.5 m，地龙柱出露地表0.4～1 m，略微向后倾斜，用钢缆在地龙柱的端头固定。如果以枕木做地龙柱，须注意使断面较长的一边一致于受力方向[4]。

图1 地锚配置示意

地锚所采用的枕木为标准枕木，其规格为220 mm×160 mm×2 500 mm。上下挡木应紧贴地龙柱的截面长边，而地龙柱的截面长边则应与作用荷载的方向保持一致。上枕木应配置3 根，下枕木应配置1 根，地龙柱则需设置2 根。地锚的配位则应根据现场需求以及浮吊船卷扬机的位置来临时决定[5]。

地锚抗拔计算公式为：

式中，K——地锚抗拔安全系数，一般取K≥2；P1——上挡木部位水平反力；P2——下挡木部位水平反力；μ——挡木与地龙柱间的摩擦系数，通常取0.40；N1——地锚载荷的垂向分力；N2——地锚载荷的轴向分力；a1——N1～P1的垂直距离；a2——P1～P2的垂直距离。

3.5 边跨与0#块破拆

破除施工前，应在桥梁下方做好围护措施和禁止人员过行，避免混凝土渣块落下伤人。边跨应在桥梁最外沿向外投影线2 m 区域，设置安全防护栏，防护栏高度可取1.2 m，并配备相关警示标志。拆除现场应配备雾炮机给予必要的扬尘控制，由专人随时对破拆范围进行喷雾以控制扬尘，若扬尘较大，则需要配备多台雾炮机。以边墩梁段为起点，逐段给予破拆，在逐段破拆箱梁时，破拆前需确保炮机距离破拆块至少有2 m 的距离以保证施工安全。破拆操作应慢慢进行，防止箱梁渣块太大坠落。完成破拆后，应有专人淋水除尘，并对每个箱室进行钢筋切割。使用挖掘机装载混凝土块，采用带盖自卸车运输，放置于指定位置[6-7]。

破拆顺序如下：第一步是破拆箱室的顶板和外侧的翼缘板；第二步是破拆箱室的腹板；第三步是破拆箱室的底板。箱梁的破拆需要逐段进行，先破拆顶板和腹板，最后破拆底板。为了保证炮机作业安全，需要让其远离破拆区块至少2 m。破拆应小量、缓慢进行，以避免渣块太大掉落。在破拆时，需要专人对破拆部位进行洒水除尘，并在每破拆一个箱室后进行钢筋切割。破拆后的混凝土块应该用挖掘机装车，并用带盖的自卸车在指定位置卸载。

4 结语

基于工程案例，探讨了变截面大跨径连续箱梁桥拆除施工技术。

（1）案例工程被要求拆除施工期间尽可能维持桥下航道安全运行，为此工程采取跨越梁段静力切割技术，只在操作期间根据安全需要短时控制航道交通应用。

（2）箱梁中跨和边跨段采取不同的破拆技术，先破拆中跨，逐渐向岸侧破拆推进，最大限度降低破拆施工对航道通航的影响。

（3）中跨段箱梁采取金刚砂绳锯切割，切块浮吊送岸上拆除的施工方案，涉及分段切割、金刚砂绳锯切割、下方不配置支架、注意保护腹板预应力、精准切割线划分、切块梁上钻孔、钢缆绑缚、浮吊拎吊、牵引锚绳及前后锚绳绞紧控制、地锚抗拔应力计算等一系列技术点。

（4）边跨和0#块采取炮击破拆技术，涉及设置防护支架防止长跨度破拆发生突然垮塌和炮击破拆操作技术要点。案例工程顺利如期完成破拆任务，显示系列技术要点的工程适用性。