液壓繩鋸機切割技術在城市現澆箱型梁橋拆除工程中的應用

江真，楊翔，隆勇，王淼

（重慶建工市政交通工程有限責任公司，重慶 400021）

0 引言

隨著我國機動車輛數量激增，城市內大量現有舊橋已不堪重負，需拆除后重建。受橋梁周邊環境因素制約，拆除現場工作面小，安全風險大，采用傳統的爆破或機械破碎拆除方法，已不能滿足現階段綠色施工的要求[1]。

由重慶建工市政交通工程有限責任公司承建的成渝高速中梁山隧道擴容改造工程三標段（西環立交及東接線工程）范圍內現狀改造工程共有8座匝道橋、2座主線橋、2座支線上跨橋及2座人行天橋需要拆除。由于拆除及重建工作同時進行，施工作業面相對較小，施工難度大。而且，施工范圍內交通錯綜復雜，交通組織極其困難，居民住房密集，社會影響大。

為解決上述問題，承建公司采用液壓繩鋸機切割綠色拆除施工技術，對成渝高速中梁山隧道擴容改造工程三標段（西環立交及東接線工程）中的城市現澆箱型梁橋進行拆除。該施工技術迅速有效、綠色環保，很好地彌補了傳統橋梁拆除施工工藝的不足，創造了良好的經濟效益和社會效益，具有一定的推廣應用價值。

1 工藝原理

該施工技術將支架拆除法與機械切割技術相結合，在待拆橋梁下方搭設支架后，利用液壓繩鋸機快速地對城市現澆箱型梁橋各待拆部位進行分割，然后將各分割后的規整塊件吊離原位，并裝運出場[1]。其主要工作原理如下：

（1）按照橋梁施工相反順序進行“逆序拆除”[2]，遵從“先施作部位后拆，后施作部位先拆”的原則，按附屬工程及橋面系→上部結構→蓋梁→墩柱的順序逐一拆除；

（2）該施工技術所使用的關鍵設備為液壓繩鋸機，其工作原理是利用金剛石鏈條在液壓馬達驅動下繞切割面高速運動研磨切割體，完成切割工作。由于使用金剛石單晶作為研磨材料，故此可以對鋼筋混凝土等堅硬物體進行切割。切割是在液壓馬達驅動下進行的，液壓泵運轉平穩，并且可以通過高壓油管遠距離控制操作，所以切割過程中不但操作安全方便，而且振動和噪音很小，被切割物體能在幾乎無擾動的情況下被分離。切割過程中高速運轉的金剛石鏈條靠水冷卻，并將研磨碎屑帶走（圖1）。

圖1 液壓繩鋸機工作原理示意圖

（3）將拆下的規整塊件，利用起重設備吊裝至運輸車輛，然后轉運至場外統一處理，實現了城市現澆箱型梁橋拆除的綠色施工。

2 技術特點[3]

該施工技術所采用的切割設備體積較小、質量輕、移動便捷、切割方向靈活，適用于城市現澆箱型梁橋的精準拆除，特別是能在受限場地進行拆除作業時發揮其優勢。

液壓繩鋸機切割速度快，在進行橋梁切割時能將混凝土連同普通鋼筋、預應力筋一并割斷，功效約為3～4m2/h。還可多臺設備同時作業，可有效縮短工期。

橋梁拆除后的廢渣為規整塊件，便于采用吊裝的方式及時轉運離場。

液壓繩鋸機采用靜力切割，過程中無振動，對需保留結構、支架等無沖擊，施工荷載小，支架穩定性高，安全可控。

在切割過程中產生的噪音能控制在44dB(A)以下，施工噪音低。

施工中采用濕作業方式，繩鋸鏈條運行時的冷卻水能有效控制揚塵污染。

該施工技術所用設備除液壓繩鋸機外，其他設備均為常用施工機械，操作簡便。

3 施工方法

3.1 工藝流程

液壓繩鋸機城市現澆箱型梁橋切割拆除工藝流程圖如圖2所示。

圖2 液壓繩鋸機城市現澆箱型梁橋切割拆除工藝流程圖

3.2 操作要點

3.2.1 施工準備

作業前應收集待拆橋梁設計圖紙、養管資料、周邊交通及管線情況、施工水源、電源等信息，按工期要求編制具有針對性的施工組織設計及各施工專項方案[4]。拆除方案須組織專家論證，通過后再按方案實施。

3.2.2 橋梁附屬工程及橋面系拆除

橋面系及附屬結構的拆除應選擇適宜的拆除方法和拆除順序，并應明確分塊大小、分塊重量和起重機械的主要參數。可采用機械切割、氧氣乙炔切割等方式將金屬構件進行切除。拆除時，須采取各項安全措施，以確保過程安全。

橋面鋪裝材料可在梁體切割前使用小型挖掘機進行清理，以便減少切割量及吊裝重量。

3.2.3 支架施工

根據現場條件對支撐體系進行設計，可采取滿堂式或梁柱式進行搭設。支撐體系的構造要求應分別符合現行行業標準《建筑施工門式鋼管腳手架安全技術規范》（JGJ 128-2010）、《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》（JGJ 130-2011）和 《建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術規范》（JGJ 166-2016）的有關規定。

支撐體系完成后須對架體、基礎、節點等進行驗收，通過后方可進行切割拆除作業。

3.2.4 結構拆除

箱梁結構拆除總體遵從“由高向低拆除、縱向順序分段、橫向對稱分塊”的拆除原則，有計劃地分段切割箱梁，隨切隨吊。

切割工作應遵從以下流程，如圖3所示。

圖3 液壓繩鋸機切割工作流程圖[3]

考慮到常規起吊設備的工作性能，單個塊件重量不宜大于30t，塊件尺寸寬度控制在3m以內。用紅漆將切割線標注在待拆梁體上。支架上分段、分塊切割時，應及時將已經切割分離的混凝土塊件吊離。

合理布置工作孔（吊裝孔、穿繩孔）。吊裝孔孔徑100mm，用水鉆鉆出。孔位及孔數應以塊件重心對稱布置，保證吊裝時塊件平衡，各吊繩受力均衡。穿繩孔孔徑不宜＜25mm，用沖擊鉆成孔，間距＜10m。

沿切割線每兩個穿繩孔方向布置繩鋸機，用M16化學螺栓將繩鋸機腳架固定在梁面，繩鋸機主動輪、輔助輪、導向輪、鋸鏈等部件與梁體切割斷面在同一平面上。導向輪采用萬向結構設計，可通過調節導向輪改變切割方向（圖4）。

圖4 吊裝孔、穿繩孔及繩鋸機的各種滑輪

將鋸鏈穿過穿繩孔，繞過待切部位及液壓繩鋸機，并連接成環。做好安全防護措施后，操作員遠距離（6～10m）進行試運行，調整后則開始切割。鋸鏈運轉線速度控制在20m/s左右。

預應力箱梁拆除：施工時，先沿縱向拆除3～6m翼緣板，隨后再沿橫向將剩下的箱室部分按之前劃分好的長度進行切割，并用起重設備將其吊至載重汽車，運往場外（圖5、圖6）[3]。

圖5 箱梁分塊示意圖

圖6 切下的箱梁節段

蓋梁及墩柱拆除：將蓋梁和墩柱劃分為不宜超過30t的規整塊件，便于拆除后的裝車及城市運輸。蓋梁拆除時可采用鋼絲繩兜吊；墩柱拆除時應先在中心部位偏上處采用水鉆打好吊裝孔。切割前套上鋼絲繩并用吊車施加約15～18kN的提升力，防止塊件分離時失穩（圖7、圖8）。

圖7 確定蓋梁切割部位

圖8 蓋梁切割

墩柱切割時通常將其水平固定在墩柱上，如墩柱需齊根部切割，也可將繩鋸機豎直固定于地面，通過調節輔助輪角度，達到水平切割的目的（圖9、圖10）。

圖9 水平固定的切割方式

圖10 齊根切割的切割方式

3.2.5 建筑垃圾裝運出場

根據運輸條件，現場可設塊件臨時堆存點，堆存點必須有足夠承載力。根據塊件重量及塊件的形狀，采用適宜設備進行吊運。

結構廢棄物的處理應符合下列規定[2]：

（1）結構廢棄物應按節能環保的原則處理，鋼材應回收利用，混凝土廢棄物宜進行碎石化等再利用處理；

（2）體積較大的混凝土塊件宜在地面上進行機械破碎，不宜采用挖坑掩埋的方式處理。

3.2.6 支架拆除、清理驗收

在完成切割吊運工作后，隨即對支架進行拆除。拆除時同樣遵循新建橋梁支架拆除的由上而下、先搭后拆、后搭先拆等原則。最后，清理拆除場地，恢復地面原貌。

4 安全技術措施

根據《危險性較大的分部分項工程安全管理規定》，橋梁拆除作業屬于超過一定規模的危險性較大的分部分項工程，須嚴格按照相關規定進行安全專項施工方案的編制及評審，并按評審通過后的方案實施拆除作業。

拆除工程的承重支架大多安裝在被拆除構件的下方，難以對支架實施預壓作業，故應特別注意對支架搭設質量的檢查和驗收。

拆除作業所使用的機械、設備和工具應定期檢查或檢驗。所使用的特種設備應符合其安裝、維護、使用和檢驗等管理制度的規定，施工作業人員應具備相應的操作能力且持證上崗，開工前須接受安全技術交底。

根據現場情況，水、電、機械設備等相關管路的連接應正確、規范、相對集中，走線擺放嚴格執行安全操作規程，以防由于機多、人多以及輔助設備、材料亂擺亂放而造成事故隱患。

鋸鏈切割過程中，鏈條運動方向的前面一定用安全防護攔防護，并在一定區域內設安全標志，警示無關人員不要進入施工作業區域。

切割過程中一旦發生卡鏈現象或鋸鏈無法從鋸縫中取出，處理卡鏈前，應確認機器處于關閉狀態，避免處理過程中突然啟動。

切割作業嚴禁夜間施工。

吊車不得在預應力已解除的待拆橋梁上進行作業。

吊點位置應符合設計規定。當設計未規定時，應根據計算確定，且不得吊錯上下面。

梁的運輸應按高度方向豎立放置，并應有防止傾倒的固定措施。裝卸梁時，必須在支撐穩固后，方可卸除吊鉤。

當采用平板拖車或超長拖車運輸大型混凝土塊件和預制構件時，車長應滿足支點間的距離要求，運輸道路應平整，沿路橋涵應滿足承載要求，超限運輸應辦理相關手續。

拆除施工嚴禁立體交叉作業，水平作業的各工位間應保持足夠的安全距離。沒有采取防護措施時，作業人員不得站在有掉落危險的被拆除構件上作業。

不論采取何種拆除方法，均應滿足拆除過程中剩余結構的穩定。彎梁拆除時應進行穩定性驗算，必要時應采取措施預防失穩側翻。

上部結構拆除施工作業期間，橋梁下方嚴禁通行，原有道路交通須進行改道。

5 技術主要創新點

將礦山開采作業中所使用的較為成熟的液壓繩鋸機切割技術引入城區橋梁拆除工程之中，并結合城市橋梁拆除施工技術要點以及在該領域的施工經驗，形成了城市現澆箱形梁橋液壓繩鋸機切割綠色拆除施工技術，其主要有以下創新點：

（1）利用液壓繩鋸機切割時噪音小、無振動、無揚塵的特點，滿足綠色施工要求；

（2）將產生噪音、揚塵污染的混凝土破碎工作移至場外，減小對工程周邊社會環境的影響；

（3）提出了確保拆除作業安全的橋梁各部位切割、吊裝順序；

（4）在橋梁翼緣板拆除時先用鋼絲繩兜住待拆部位，并用吊車預施加一定的向上提升力后再進行切割，則可減少橋梁翼緣板投影支架搭設工程量。

6 推廣應用前景

液壓繩鋸機切割綠色拆除施工技術，依托成渝高速中梁山隧道擴容改造工程三標段（西環立交及東接線工程）等進行實踐，其在施工安全、成本、工期以及對周邊社會環境的影響方面較傳統的機械破碎拆除均具有較大優勢，能取得良好的經濟效益和社會效益，符合目前建筑行業將存在安全隱患、污染嚴重、密集型勞作等施工內容移出工程施工現場（移至專業化工廠、郊外等）以及大力提倡綠色施工的趨勢。因此，該技術將會在市政橋梁拆除施工工程中廣為應用。

7 結語

液壓繩鋸機切割綠色拆除施工技術目前已較多地應用于城市橋梁拆除工程之中。由于其拆除速度快，拆除過程安全、環保，拆除設備輕便、操作簡單等特點，深受廣大施工企業歡迎。希望本文能為各位同行在實施城區類似橋梁的拆除施工時提供參考。