水中连续梁桥拆除施工技术

1、水中连续梁桥拆除施工技术摘要：近年来，旧桥拆除施工越来越多，由于目前国内尚无桥梁拆除方面的设计、施工规范，给拆桥施工带来较多困难。以凼涌大桥拆除工程为例，介绍了水中连续梁桥采用绳锯、墙锯、水钻切割，将连续梁截断为简支梁后，采用大吨位浮吊集中进行吊运等方面的施工技术。关键词：水中 连续梁 切割法 拆除 施工技术近年来，国内许多旧桥由于已达设计年限或改扩建需要，以及严重超载导致提前“病入膏肓”等原因，需要进行拆除。但是目前国内尚无桥梁拆除方面的设计、施工规范，再加上有些施工方经验欠缺、违章作业等原因，有时会导致拆桥安全事故。因此对于一些水中、大跨、立交等特殊结构的桥梁，以至于有“建桥容易拆桥难”的

2、说法。本文结合凼涌大桥拆除工程实例，对水中连续梁桥拆除施工技术进行探讨。 1 工程概况 1.1旧桥概况 凼涌大桥（旧桥）建于1993年，位于东莞市原县道X235上，跨越赤滘口河，是原来连接洪梅镇与道滘镇的交通要道。2007年，旧桥上游的新桥（赤滘口河大桥）建成，旧桥即作为危桥封闭废止。由于当地城际轨道建设和航道升级改造需要，需将凼涌大桥拆除，原位新建铁路桥。 凼涌大桥全长425m，桥型为一联2120m钢筋混凝土连续梁（无预应力筋），箱梁采用单箱双室结构，顶宽12.7m，底宽6m，梁高1.3m。墩柱为双柱门式结构，单墩桩基2根，直径为150cm，桩顶设横系梁。见图1.1。 图1.1 凼涌大桥照片

3、 1.2航道、水文、地质情况 赤滘口河桥位处宽度390m，航道等级上游为级(规划级)，下游为级。通航水位2.944m，百年一遇水位4.018m，河中间最大水深约7m。老桥通航孔为第12孔和第13孔，通航净空18m5m。桥位处河床覆盖层以中砂、砂砾层为主，厚度为1416m。 1.3周围环境 凼涌大桥上游净距1m处为赤滘口河大桥（新桥），交通流量较大。新桥上部结构为40m简支T梁，与老桥一孔对两孔。赤滘口河两侧岸边均为工厂厂房。 2拆桥方案选择 2.1拆除方法选择 桥梁拆除方法一般有：爆破法、直接破碎法、切割法等。考虑到本桥跨越河流，赤滘口河有通航和泄洪功能，而且原位需要建新桥，因此拆除物不允许掉

4、落水中，再者考虑到旧桥与新桥和岸上厂房距离较近，不适宜采用爆破法和直接破碎法，因此选择“切割法”进行拆除作业。 2.2箱梁吊运方法选择 箱梁拆除可供选择的吊运方法有：浮船支架法、架桥机吊运法、浮吊吊运法。浮船支架法需要两条浮船、大量型钢支架和岸边码头起吊设备。架桥机吊运法则需采用一台架桥机，由于本桥为危桥，移运设备不能采用运梁车，只能采用驳船转运至河边，而且还需要岸边码头起吊设备。浮吊吊运法则采用两台大型浮吊同时起吊后，直接将浮吊开行至河边卸掉，不需要驳船来运输，岸边不再需要其他重型起吊设备。 相对比而言浮船支架法和架桥机吊运法两种方法均可行但不经济，考虑到大型浮吊可以从下游开行至旧桥位，最终

5、选择浮吊直接吊运法。 3拆桥施工步骤和施工工艺 3.1总体施工流程 总体施工流程：施工准备分块切割浮吊起吊水上运输炮机破碎卡车外运清理场地竣工验收。 3.2施工准备 施工准备包括熟悉旧桥竣工图、拆桥方案编制和专家论证、办理航道、海事和水利部门审批手续、修建河边临时码头和破碎场、安全防护、人员机具进场等。 3.3切割顺序 3.3.1纵桥向切割顺序 纵桥向切割顺序为从一端向另外一端进行。 3.3.2横桥向切割顺序 横桥向切割顺序为：护栏切割箱梁左侧翼板切割箱梁右侧翼板切割箱梁箱室切割门式墩切割系梁切割桩基水下切割。旧桥上部结构和下部结构横桥向切割顺序图分别见图3.1和图3.2。 3.4拆除方法 3

6、.4.1切割机械 本桥拆除切割主要使用绳锯、墙锯、水钻三种机械。金刚石绳锯切割是金刚石链条在液压马达驱动下绕切割面高速运动研磨切割体，来完成切割工作的。它不受被切割物体积大小和形状的限制，可以实现任意方向的切割和水下切割，震动和噪音很小，无粉尘和混凝土碎块，无需清理碎渣，被切割物体能在几乎无扰动的情况下被分离，更有利于保证拆除施工安全。本桥箱梁、墩柱、桩基的大部分切割均采用的是绳锯切割。 墙锯俗称片锯，采用金钢石锯片沿切割体高速旋转进行切割。墙锯最初是为混凝土墙体切割而设计的锯，后经过改进，已广泛应用于各种建筑物的拆除。墙锯切割成本要比绳锯低，但是墙锯的切割深度有限制，一般情况下在80cm以内

7、。本桥护栏竖向切割、箱梁翼板、上横梁、系梁等位置的切割均采用的是墙锯切割。 水钻主要用于抽芯钻孔，必要时也可以进行排式钻孔切割。本桥箱梁箱室切割时的绳锯链条通道就是采用水钻来钻孔的，箱梁支座位置的竖向切割则采用的是水钻排式钻孔切割。 表3.1 切割和吊运方法统计表 部位切割机械最大块段重量(t)吊装机械备注 护栏墙锯+绳锯5.525t浮吊纵桥向10m一段 箱梁翼板墙锯22.850t浮吊纵桥向10m一段 箱梁箱室绳锯+水钻221.5180t浮吊2台纵桥向20m一段 墩柱绳锯+墙锯25.450t浮吊 系梁墙锯8.025t浮吊 桩基绳锯2950t浮吊 3.4.2护栏拆除 护栏纵桥向每10m切成一段,

8、单块最大重量5.5t。竖向采用片钻切割，底部水平方向采用绳锯切割。切割块采用25t浮吊起吊,运输船运至河边破碎场。 3.4.3箱梁拆除 箱梁横桥向分为左翼板、箱室、右翼板三块进行分别拆除。箱梁翼板切割尺寸为2.8m(横桥向)10m(纵桥向)，单块重22.8t,采用80t浮吊起吊, 运输船运至河边码头。 箱室纵桥向切割位置非常关键。最初切割方案是每20m切1段，切割点定在距墩中心偏100cm的位置，先用两台180t浮吊吊住待切割部分，然后再用绳锯横向截断，每切一段，吊走一段。这样从箱梁箱室开始切割到箱梁全部拆除完毕，都必须用到两台180t浮吊，浮吊台班使用较多（估计会超过21天），费用较大。而且

9、箱梁在刚好切断的一瞬间，对浮吊有较大的下坠冲击力，安全风险较大。 为此，经过多次研究分析后，我们对上述方案进行了优化，最终将切割点改到墩中心位置，将连续梁逐跨切成简支梁，并且暂时支撑在墩身上，全部切割完成后，两台180t浮吊再进场，将已切好的简支箱梁逐片集中吊走。结果只用了3天便全部吊完。减少了大型浮吊的使用台班，大大节省了施工成本。 箱梁在墩顶位置设计有横隔板，因此箱室部分为实心断面。首先采用水钻在靠近橡胶支座两侧和箱梁中心竖向钻5个孔，将箱室断面分为6个区，如图3.4示。然后用绳锯将A1、A2、B1、B2四个区切断，再在靠近橡胶支座内侧和箱梁中间安放临时支垫，每个墩顶放置6块临时支垫。最后

10、用水钻排孔法将橡胶支座上方C1、C2区切断。在连续梁截断为简支梁之后，简支梁吊走之前，需对简支梁纵桥向设置简易固定措施，防止简支梁纵桥向移位。 3.4.4墩柱和系梁拆除 上横梁采用墙锯从中间位置切断，墩柱下部采用绳锯切割，最大块段重25.4t。切割块采用50t浮吊起吊,运输船运至河边破碎场。下系梁采用墙锯从靠近桩基位置切断，单块重8t。切割块采用25t浮吊起吊,运输船运至河边破碎场。 3.4.5桩基拆除 为满足通航和泄洪需要，水中部分桩基拆除标高必须按照航道、水利部门的批文执行。本桥桩基直径为150cm，先采用280cm钢护筒偏心套着桩基打入河床,然后护筒内清淤至桩基拆除标高下1m深度，最后采

11、用绳锯对桩基进行水下切割。最大切割块重29t，采用50t浮吊起吊,运输船运至河边破碎场。 3.5破碎 混凝土破碎采用油压炮机，混凝土块内钢筋采用氧割割断。破碎混凝土块大小在20cm以下，可用作本工地施工便道的填筑材料，多余废渣运到弃渣场存放。 4拆桥工况检算 对于拆桥过程的各个工况，都必须进行严格检算，以确保拆除过程中结构物的自身强度和稳定性。由于篇幅限制，在此只简单列出连续梁截断为简支梁后，20m跨简支梁自身强度和刚度的结构检算。 4.1计算荷载 结构所受荷载主要为结构自重，为安全考虑，结构自重系数取1.2。 4.2结构计算 结构计算软件采用桥梁博士3.0。取典型20m跨度简支箱梁进行计算。

12、计算模型共划分20个单元，21个节点。在拆除过程中，控制因素是结构承载力能否满足结构自身重力产生的内力。另外为了便于拆除过程中的安全监控，需要明确结构在重力作用下的竖向挠度。计算结果如表4.1和表4.2。 从计算结果可以看出，将连续梁在墩顶切断变为简支梁后，简支梁跨中最大弯矩为7520KNm，对应的最大的抗力为9690KNm，箱梁跨中最大挠度8.65mm。因此切开后的简支梁可以承受自重荷载，结构承载能力能够抵抗结构自重产生的内力，可以满足拆除要求。 表4.1 结构内力与抗弯承载力统计表 单元号节点号重力产生内力结构抗弯承载力（KNm） 轴力(KN)剪力(KN)弯矩(KNm） 110.00E+0

13、01.50E+030.00E+006.88E+03 220.00E+001.35E+031.43E+036.14E+03 330.00E+001.20E+032.71E+036.14E+03 440.00E+001.05E+033.84E+036.14E+03 550.00E+009.02E+024.81E+036.28E+03 660.00E+007.52E+025.64E+037.5E+03 770.00E+006.02E+026.32E+039.69E+03 880.00E+004.51E+026.84E+039.69E+03 990.00E+003.01E+027.22E+039.69

14、E+03 10100.00E+001.50E+027.44E+039.69E+03 11110.00E+001.01E-097.52E+039.69E+03 11120.00E+001.50E+027.44E+039.69E+03 12130.00E+003.01E+027.22E+039.69E+03 13140.00E+004.51E+026.84E+039.69E+03 14150.00E+006.02E+026.32E+039.69E+03 15160.00E+007.52E+025.64E+037.5E+03 16170.00E+009.02E+024.81E+036.28E+03

15、17180.00E+001.05E+033.84E+036.14E+03 18190.00E+001.20E+032.71E+036.14E+03 19200.00E+001.35E+031.43E+036.14E+03 20210.00E+001.50E+030.00E+006.88E+03 表4.2 重力产生竖向位移统计表 节点号竖向位移(m)节点号竖向位移(m) 10.00E+00118.65E-03 21.38E-03128.54E-03 32.72E-03138.24E-03 43.99E-03147.73E-03 55.15E-03157.04E-03 66.17E-03166.17E-03 77.04E-03175.15E-03 87.73E-03183.99E-03 98.24E-03192.72E-03 108.54E-03201.38E-03 5 拆桥主要安全措施 必须找到准确的旧桥竣工图，严禁无图施工。 拆桥施工方案必须经过详细检算和专家论证。 建立健全安全管理体系，加强安全培训和过程监控。 技术交底中必须明确拆除方法和拆除顺序，拆除过程中桥上不得施加较多额外荷载，以确保拆除过程