等截面预应力混凝土箱梁静力切割拆除工法解析

1、等截面预应力混凝土箱梁静力切割拆除工法1前言随着经济与桥梁建设技术的发展，愈来愈多早期建造的桥梁不满足现行的交通要求面临拆除重建的要求。桥梁拆除在某些特定的环境中如跨路、跨越航道及城市环境中，传统的拆除技术如爆破、机械破碎受环境限制无法实施。中交XX局XX公司在实施XXXX立交P21P28等截面预应力混凝土连续箱梁桥（跨径30m）拆除工程中，通过与东南大学交通学院联合研究，大胆引进新型切割机械应用于等截面预应力混凝土箱梁拆除，取得了静力切割技术在等截面预应力混凝土箱梁拆除工程成功应用的技术成果，形成了等截面预应力混凝土箱梁静力切割拆除工法。2. 工法特点2.1 静力切割拆除相对传统的机械破碎拆

2、除无需搭设支架，在拟拆除桥梁跨越航道、道路等不利于搭设支架的环境中优势明显。2.2 静力切割拆除相对传统的爆破、机械破碎拆除无噪音、振动、粉尘等环境污染，特别适合于城市环境施工。2.3 静力切割拆除在理论上对结构在仅承受自重情况下受力体系影响较小，拆除过程中结构受力体系明确，相对于机械拆除结构自身的安全性得到很大提高。2.4 静力切割拆除相对传统的爆破、机械破碎拆除对桥梁下方要求较低，拆除过程中对桥下地基无冲击作用，特别适合于桥下管线密集的环境下使用。2.5 静力切割拆除理论上可以多点同步进行，工期及造价相对于传统爆破及机械破碎拆除易于控制。3. 适用范围适用于等截面预应力混凝土连续箱梁桥（跨

3、径2050m）的拆除工程，在拟拆除桥梁跨越航道或道路无法搭设支架及桥下管线密集、工程处于城市中等环保要求较高的环境下优势特别明显。4. 工艺原理通过对拟拆除的箱梁结构受力体系进行分析，综合考虑现场环境对分离块体起吊的限制，在对结构受力体系影响最小的位置采用新型机械金刚石绳链锯、碟锯（较多应用于石材开采、加工及建筑物拆除、加固等）进行切割分离。切割线的确定原则为剩余结构能够利用自身维持结构的自身稳定，可以利用专业软件进行计算确认。切割时利用结构自身维持剩余结构稳定，利用起重设备维持分离块体的稳定，分离后利用起重设备将块体吊离完成拆除工作。5. 施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程施工准备f桥

4、面、护栏等附属工程拆除f翼缘板及顶板切割f翼缘板及顶板吊离f腹板及底板切割f腹板及底板f横梁切割f横梁吊离。5.2操作要点5.2.1 施工准备（主要是方案的编制、论证会）施工准备阶段主要是拟拆除桥梁的相关资料收集、现场调查，通过计算确认切割线的位置。编制相应的方案并按照要求召开专家论证会及报审。5.2.2 桥面、护栏等附属结构拆除根据桥面及护栏的结构型式选择合适的拆除方式，如桥面采用铣刨或机械破碎拆除，护栏如不方便拆除时可与翼缘板一起采用切割的方式拆除。5.2.3翼缘板及顶板的切割翼缘板及顶板按照切割线划分的块体根据起吊方式确定吊装孔的大小及位图523-1置，采用钻孔机械进行吊装孔位的开孔操作

5、。根据吊装方案的设计起重绳具就位后适当张紧绳具，张紧力以块体切割完成后绳具理论上所承受的拉力的70%为宜。采用碟锯沿切割线对称进行切割分离，切割过程中逐步加大起吊钢丝绳张紧力，切割完成时张紧力宜为块体切割完成后绳具理论上所承受的拉力的100%，尽量减小切割完成瞬间的冲击。值得提醒的是顶板的切割线竖向宜带有不小于2%内倾角以方便顶板吊离，如图5.2.3-1所示。切割平面平整度控制在5mm之内以防吊离时卡位。吊离顶板时起重设备缓慢提升并调整起重中心位置，力争起重中心位置与分离后的顶板块体质心在同一铅垂线上，从而确保起吊时块体与暂时保留的结构间不发生卡位现象。5.2.4翼缘板及顶板的吊离块体切割完成

6、后起重设备缓慢提升，检查待吊离块体的平衡性及是否与保留块体卡位。平衡性良好及与保留块体无卡位时缓慢吊离，完成待吊离块体的吊离工作。如待吊离块体不平衡或发生卡位，可采取如下措施解决：1）起吊钢丝绳安排两根是可以通过手拉葫芦来调整钢丝绳应力，起吊时通过手拉葫芦的松紧来调整不平衡性，一般可以解决因施工误差导致的不平衡；2）卡位时视卡位的位置及影响区域来决定处理措施，如卡位不严重或影响区域较小，可安排水钻在卡位钻孔，消除卡位现象；如卡位影响区域较大则重新切割该区域，消除该区域卡位现象。5.2.5腹板及底板的切割根据拟切割分离的块体的几何构造及预应力筋、钢筋的配置计算选择合适的起吊位置，采用钻孔机械进行

7、吊装孔位的开孔操作。根据吊装方案的设计起重绳具就位后适当张紧绳具，张紧力以块体切割完成后绳具理论上所承受的拉力的70%为宜。先采用碟锯进行底板的切割，底板切割完成后采用两台金刚石绳链锯同时进行腹板的切割。腹板切割过程中逐步加大起重钢丝绳张紧力，切割完成时张紧力宜为块体切割横完成后绳具理论上所承受的拉力的100%，尽量减小切割完成瞬间的冲击。腹板、底板切割线竖向宜采用不小于2%倾角，腹板切割线平面也带有倾角，以便块体吊离。切割线平面布置如图5.2.5-1所示。5.2.6腹板及底板的吊离.顶面切割线-ri待切割的腹板及底板，面切割线I图5.2.5-1暂时保留的结构块体切割完成后起重设备缓慢提升，检

8、查待吊离块体的平衡性及是否与保留块体卡位。平衡性良好及与保留块体无卡位时缓慢提升吊离，完成块体的吊离工作。如待吊离块体不平衡或发生卡位，可采取如下措施解决：1）通过适当配重来减轻施工误差导致的不平衡现象；2）提升时卡位可先适当平移，一般能够解决卡位现象。如平移仍卡位只能采用金刚石绳链锯将卡位区域切割，消除卡位现象。5.2.7横梁的切割如横梁整体吊离有困难可按照横梁的结构及钢绞线布置计算确定合适的切割位置，采用金刚石绳链锯进行切割分离。因横梁块体吊离时基本不受外界约束，不会发生卡位现象。5.2.8横梁的吊离横梁的吊离与顶板类似，根据吊装方案的设计起重绳具就位后适当张紧绳具，张紧力以块体切割完成后

9、绳具理论上所承受的拉力的70%为宜。切割过程中逐步加大起重钢丝绳张紧力，切割完成时张紧力宜为块体切割完成后绳具理论上所承受的拉力的100%，尽量减小切割完成瞬间的冲击。切割完成后采用起重设备缓慢提升吊离。6. 材料与设备本工法不涉及材料的使用，主要的施工机具为金刚石绳链锯、碟锯及起重设备，具体见下表。主要施工机具一览表名称型号性能能耗数量用途备注钻孔及切割机械金刚石绳锯DS-WS15可切割钢筋混凝土、天然石、人造石、混凝土、砖石、纯钢等材质构件15KW3切割腹板备用一台金刚石碟锯LP15TS22可切割混凝土、钢筋混凝土、天然石、人造石、砖石等材质构件，最大切割深度530mm15KW6切割顶板、

10、底板等薄弱部分备用两台钻孔机械DD120可在混凝土、钢筋混凝土、天然石、人造石、砖石等材质构件钻孔，钻孔深度最大50cm，钻孔孔径最大162mm1.6KW6吊装孔排孔钻孔及协助处理卡位备用两台起重设备汽车吊QY50K-I吊臂长10.741m，最大起重力矩1764KN.m247KW2翼缘板及顶板吊离履带吊QUY250主臂长度1887m，最大起重力矩13330KN.m242KW2腹板底板及横梁吊离起重设备应根据实际情况合理选择，表中为30m跨径箱梁拆除时基本配置，其它跨径箱梁拆除根据吊离块体的实际重量及现场实际环境合理选择起重设备。7. 质量控制目前尚无国家标准、行业标准及规范对拆除工程进行量化控

11、制。根据拆除过程中各工序施工质量对拆除工程的进度、安全等影响大小确定切割为关键工序；控制要点为切割线的平面位置控制、切割线的竖向倾角控制、切割面的平整度控制。7.1 切割线的平面位置控制切割线的平面位置控制误差土3cm,控制方法为采用标定过钢尺根据方案设计利用现场构造物作为参照来确定，切割完成后分离块体及保留块体的自身稳定性都能得到保障；其次分离块体的重量与预计重量相差很小,处于可接受水平；另外当切割线平面位置控制比较精确时,起吊块体的质心与预计的质心位置基本吻合,起吊时块体平衡性良好。7.2 切割线的竖向倾角控制切割线的竖向倾角建议控制为4%,误差土2%,及竖向倾角范围建议为2%6%。当竖向

12、倾角过大时一方面加大操作难度,同时切割面积增大,费用及工期相应增加；当竖向倾角过小时容易发生卡位现象,块体不容易吊离。竖向倾角控制对碟锯通过控制基座的水平来实现,即基座相对于水平面通过倾斜轨道基座预先产生4%倾角,锯片与轨道是严格的垂直关系,则锯片在竖向形成4%倾角,从而保障切割线在竖向形成4%倾角。如图7.2-1所示。对于金刚石绳锯,通过加设定位及导向轮来实现竖向倾角的实现。即在切割面下方的定位及导向轮预先偏向一侧,偏移距离l=h*i,h为构造物自身高度（导向轮高度可忽略不计）,图7.2-2i为竖向倾角。如图7.2-2所示。7.3 切割面的平整度控制根据对四个未发生卡位情况的块体进行测量发现

13、切割面的平整度情况如下：lm直尺检测最大间隙为5mm,碟锯锯缝宽度为8mm，绳锯锯缝宽度为10mm,建议平整度控制指标为lm直尺检测，最大间隙不得超过锯缝宽度的50%。根据切割过程分析,平整度主要与下列因素有关：1）、切割机械的切割连续性；2）、碟锯导轨的平整度；3）、绳锯的导向、定位轮的位置精确度、安装紧固程度及钢丝绳的松紧程度。切割面平整度控制措施如下：1）提前安排组织好水电及工作面,保证切割工作连续进行,减少切割机械的重新启动次数；2）碟锯导轨准备至少三节,安装导轨时采用水平尺或水准仪精确找平，并且导轨安装至少提前一节以保障切割连续；3）绳锯的导向轮、定位轮安装时采用钢尺精确定位，调整张

14、紧轮位置，钢丝绳张紧力以正转时稍感阻涩，正转到反转主动轮约转动2cm为宜。8. 安全措施施工过程严格按照建筑拆除工程安全技术规范JGJ147-2004要求进行，针对拆除过程中的危险源采取对应安全措施。8.1防止高处坠落工人经接受安全教育及技术交底后上岗。使用合格的安全防护用品，规范安全警示标志、防护设施，加强对安全帽、安全带、安全网的检查验收，严防假、冒、伪、劣产品进入施工现场，督促作业人员按规定正确佩戴和使用安全防护用品。有针对性地将各类安全警示标志悬挂于施工现场各相应部位，发挥其警示、警告作用。施工作业人员不得随意拆除各类安全警示标志、安全防护设施和安全防护装置，对造成事故的，要依法追究其

15、责任。8.2防机械伤害大型机械进场前均有合格证，使用过程中定期保养、保修。确保机械设备的安全防护装置齐全、完好。严格遵守各种机械安全操作规程。8.3防止物体打击不准从高处向下抛投工具、物料。高空作业将手持工具和零星物料等放在工具袋内。进入施工现场戴好安全帽。出入通道、建筑物的出人口都搭设防护棚。起重吊装作业严格按照操作规程进行，被起吊的重物下面和起重机桅杆下面严禁站人。8.4 预防触电安全措施施工现场临时用电，编制现场施工用电方案，施工现场供电线路、电气设备安装、维护保养及拆除工作，由专职“持证”电工进行。电气室内安全工具及防护措施，灭火器材配备齐全。现场电源配置为三级配电、二级漏电保护，一机

16、、一闸、一保险，动力、照明分开，三相五线制，并经常进行检查、维护和保养。8.5 预防火灾施工现场配备足够的消防器材，由项目部负责组织维护、管理、定期更换，保证良好。动火作业监护人及灭火器材到位。工房、危险品仓库，配电间等重点防火部位设专人监管，易燃、易爆物品指定区域或仓库放置，并指派专人管理。9. 环保措施9.1在场中做到场地平整，道路畅通，夜间灯光集中照射。无常流水、长明灯。建筑垃圾封闭管理。做到日集日清，集中堆放，专人管理，统一搬运。9.2空气污染的防治施工现场垃圾渣土要及时清理出现场。施工现场道路安排专人定期洒水清扫，形成制度，防止道路扬尘。9.3水污染防治措施现场存放油料，对库房地面进

17、行防渗处理。如采用防渗混凝土地面、铺油毡等措施。使用时，要采取防止油料跑、冒、滴、漏的措施，以免污染水体。生活生产污水排放到制定污水收集系统统一处理。9.4 施工现场常见的固体废物建筑渣土：包括渣土、混凝土碎块、废钢铁、废屑、废弃工具等。生活垃圾：包括炊厨废物、丢弃食品、废纸、生活用具、玻璃、陶瓷碎片、废电池、废旧日用品等。9.5固体废物的处理固体废物的处理基本思想是采取资源化、减量化和无害化的处理，对固体废物产生的全过程进行控制。9.6噪音污染防治措施制定措施控制施工噪音，夜间八点以后禁止施工，以避免干扰工地四周的工作人员和附近居民正常休息。同时尽量使用低噪声设备，如使用施工噪音很低的喜利得

18、切割及钻孔设备。10. 效益分析本工法由于应用了新型液压驱动切割设备及大型起重设备，一方面减少了拆除工程对外界的振动、噪音、粉尘、化学污染等环境污染，同时避免了拆除工程对地下管线的损害。另一方面，新型切割设备及大型起重设备的应用极大的提高了拆除的现场工效，缩短了拆除工期，对拆除重建的工程意义尤其重大。11. 应用实例XXXX路快速化改造工程XX标11.1拆除工程概况本工程为XX市XX路快速化改造工程，合同造价XX亿元，合同工期：2010.12.052011.07.30。主要工程为新建高架桥梁，涉及到新建高架与原有立交桥的对接问题。桥梁对接需将原立交落地的两联箱梁共7跨拆除重建，设计要求仅拆除预应力混凝土连续箱梁及附属工程，墩柱、承台及钻孔桩保留利用。拟拆除的桥梁为预应力混凝土等截面连续箱梁桥，拟拆除部分跨径布置为：(4*30m+3*30m),梁高1.8m,桥宽26m-30m,墩柱高度2.0m-10.2m，拆除主要工程量为C50预应