等截面预应力混凝土箱梁静力切割拆除工法.docx

1、等截面预应力混凝土箱梁静力切割拆除工法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

2、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

3、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

4、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桥面、 护栏等附属工程拆除翼缘板及顶板切割翼缘板及顶板 吊离腹板及底板切割腹板及底板横梁切割横梁吊离。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

5、切割线划分的块体根据起吊方式确定吊装孔的大小及位 置,采用钻孔机械进行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。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

6、顶板块体质心在同一铅垂线上, 从而确保起 图 5.2.3-1吊离块体示意图平面示意图 B-B 断面 A-A 断面B B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

7、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 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

8、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腹板及底板的吊离块体切割完成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横梁的切割图 5.2.5-1如横梁整体吊离有困难可按照横梁的结构及钢绞

9、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。 起重设备应根据实际情况合理选择,表中为 3

10、0m 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

11、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2%, 及竖向倾角范围建议为 2%6%。当竖向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

12、。 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 , i 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切割面的平整度情况如下:1m 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 1m 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。

13、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图 7.2-1图 7.2-2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

14、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

15、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、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

16、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：

17、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，

18、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

19、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 预应力混凝土 4000 余方。 拆除箱梁位于市区，离施工现场左侧 20m 为居民小区围墙，施工现场右侧 20m 为菜市 场，箱梁下方有燃气管、高压电缆及雨水污水管等各种管线。受交通封闭时间限制，箱梁拆 除时间只有 35 天。 11.2 施工情况 2010 年 5 月 21 日开始交通封闭并拆除路灯、 绿化等附属物， 月 22 日开始拆除桥面及 5 护栏，5 月 23 日开始进行箱梁顶板切割，施工过程比较顺利，未发生异常情况，6 月 23 日 最终拆除完成并完成清场工作。 11.3 施工结果评价 采用静力切割技术进行等截面箱梁分块拆除，具有高效、环保的优点。施工时间比计划 时间提前了 2 天，且施工期间为发生一起安全事故及居民投诉，得到业主充分认可。