淺談預應力混凝土連續箱梁橋拆除方法及安全防護

武贊福

（蘭州市軌道交通有限公司，甘肅 蘭州730000）

1 工程概況

某市交通樞紐內因地鐵施工需要，需將一座匝道橋地面以上結構拆除，匝道橋長為260.8 米，該匝道橋為四跨連續箱型梁，每一跨橋長30 米，箱梁高1.6 米，箱梁懸臂長度2m，腹板寬0.6m，頂板厚0.22m，底板厚0.2m。匝道橋橋墩共5 根均為1.5 米直徑圓柱墩，最低墩1.5 米，最高墩3 米；0 號橋臺采用基樁與蓋梁連接形式，蓋梁高1.0 米，橋臺背后填土與道路順接；1 號、2 號、3 號橋墩均采用單獨墩連接承臺，承臺尺寸為2.15m*2.5m*6.5m；4 號橋墩采用蓋梁加雙墩柱連接承臺的型式。連續箱梁梁體混凝土強度為C50，橋墩柱混凝土強度為C35。總拆除面積為1880m2，其中第一至第四跨面積為1050m2。

2 項目工程地理位置及周邊環境

匝道橋位于公交樞紐站東側，與南北走向的高架橋進行銜接。2004 年進行匝道橋設計，于2008 年修建完成。匝道橋與高架橋銜接處下方為市政道路，西側700m 處是市內道路，東側800m 處有民居。

3 橋梁拆除施工技術

3.1 工藝流程

橋下填土→安全防護設施安裝→預應力鋼絞線放張→0 號臺及引橋橋面破除→0～1 號墩橋面及1 號墩柱破除→1～2 號墩橋面及2 號墩柱破除→2～3 號墩橋面及3 號墩柱破除→3 號～4 號墩橋面破除→清運廢棄混凝土渣土→場地清理。

3.2 橋下填土及對不拆除的墩柱保護措施

該匝道橋橋下凈空小，最高墩為3m，附近取土方便，為確保安全、節約成本，本橋采用橋下填土支撐，直接采用破碎錘拆除的拆除方法。施工時利用引橋處填筑的土方，從橋墩兩端對稱進行橋下填土，填土采用挖掘機挖斗液壓力配合小型壓路機進行分層夯實，距離梁體地面縫隙處采用人工堆碼土袋，保證橋底土方填筑密貼，回填土坡度角度控制在45°～60°之間，回填壓實度要達到80%以上。土體回填以后，采用2 臺小松挖掘破碎錘對預應力箱梁在箱梁兩側對稱破除，通過對破碎錘作業及箱梁破碎后土體對4 號橋墩受力計算，確定4 號橋墩安全保護措施，如圖1。

3.2.1 橋墩直徑D=1.5 米，為簡化方便計算，將橋墩圓形截面等效換算為矩形截面，則矩形邊長b=0.8*D=0.8*1.5=1.2 米。

3.2.2 因為橋墩基礎為樁基礎+承臺，且承臺填土后為市政道路，完全可達到對承臺的限制側移的效果，故橋墩可按承臺頂面嵌固的條件進行下一步的復核驗算。

3.2.3 依據破碎挖掘機的參數及整機操作重量，且考慮動力較大作用的動力系數1.5，挖掘機的等效均布荷載：

圖1

q31=2*1.5*12.9*10/（3.03*2.05）=2*20.8*1.5=62.4KN/m2。

破碎后橋梁的荷載依據梁參數，且同樣考慮動力系數為1.5，破碎后梁的等效均布荷載：

q32=1.5*7.85*10/1*8=9.8*1.5=14.7KN/m2。挖掘機和破碎后的梁體作用在橋墩上的等效側向荷載q3，取土壓力側向系數k=0.5,則:

q3=k*( q31+q32)=0.5*(62.4+14.7)=38.55 KN/m2

3.2.4 橋墩兩側土體的側向土壓力按照三角形分布，最大值分別為q1、q2，同樣取土壓力側向系數k=0.5。

因為q1側土體為三角形堆載，故q1按照矩形堆載的一半考慮計算，則q1=1/2*（k*γ*h）=1/2*（0.5*18*3）=13.5KN/m2

q2= k*γ*h=0.5*18*3=27 KN/m2。

其中γ 為土的重度，取γ=18 KN/m3,橋墩高度h=3m。

3.2.5 計算作用在橋墩上的集中力，混凝土容重γ，取γ=25KN/m3。

G=γ*h*b2=25*3*1.2*1.2=108kN

F1=1/2* q1*h*b=1/2*(13.5*3*1.2)=24.3kN

F2=1/2* q2*h*b=1/2*(27*3*1.2)=48.6kN

F3=q3*h*b=38.55*3*1.2=138.78kN

3.2.6 作用在橋墩上的內力，按控制截面積計算（橋墩底截面）：

剪力：v= F3+F2-F1=138.78+48.6-24.3=163.08kN。

彎矩：M= F3*1/2*h+( F2-F1)* 1/3*h=138.78*1.5+24.3*1=232.47 KN·m

3.2.7 對橋墩承載力進行復核

截面應力計算：

截面模量：w=1/6*b3=1/6*1.2*1.2*1.2=0.288m3

σ1=M/W=0.81 MPa，σ2=q/A=0.075 MPa，て=V/A=0.11 MPa

抗力復核：

混凝土強度等級為c35，抗拉強度標準值ftk=2.2MPa, 抗剪強度標準值てk=3.2MPa,

則：σ=σ1-σ2=0.735＜ftk=2.2MPa，て=0.11＜てk=3.2MPa

通過上述計算，引橋東端橋墩承載力經復核，滿足抗力需求，故不再需要特殊加固處理，施工過程注意成品保護。

3.3 箱梁預應力鋼絞線放張

該橋匝道橋箱梁為預應力連續梁，鋼絞線順箱梁縱向連續設置共18 束，共144 根。為確保拆除中施工安全，拆除前須進行鋼絞線預應力釋放，防止鋼絞線、錨具、夾片等構件飛出造成人員傷害，放張前應做好相應安全防護措施（具體安全防護措施見下文）。在梁體第二跨橋墩至第三跨橋墩之間找好破碎點，先正面采用挖掘機破碎錘對標記好的破碎點進行緩慢破碎。破碎長度控制在0.5 米左右，清理混凝土塊開出天窗，然后人工采用電鎬緩慢破除，找出鋼絞線。在鋼絞線上安裝抱箍錨栓，安裝防蹦鋼箍。采用人工氧氣焊對鋼絞線切割，進行應力放張，切割過程中要保持切割速度，逐步釋放鋼絞線的預應力，避免瞬間釋力造成鋼絞線甩動使人員傷害。切斷后整束測量預應力鋼絞線回縮15～20cm，放張及安全防護效果良好。

3.4 箱梁梁體破除

箱梁梁體破除前應確認鋼絞線已無安全隱患，現場采用兩臺小松320 挖掘機對梁體進行對稱破碎。對箱梁拆除破碎時，首先應對箱梁的翼緣板進行對稱破碎，讓箱梁體保持平衡，防止箱梁梁體側翻。最后再對箱體進行破碎，箱體破碎時先破碎頂板，將底板上廢屑清除后，將挖掘機放置在箱梁底板上進行腹板和底板破碎。橋梁破碎中及時切割鋼筋，清理現場，運出廢棄混凝土。

3.5 蓋梁拆除

蓋梁拆除前應先對上方主梁進行破碎處理，主梁在鋼筋的拉力和自重壓力及機械作用力配合下，使主梁緩沉在已夯實的回填土上，確認無側翻安全后進行機械破碎。對單墩蓋梁破除過程應對稱拆除，防止蓋梁破除時發生側翻。

3.6 墩柱拆除

由于匝道橋橋墩高度低，可以直接采用挖掘機破碎錘對橋墩進行機械破碎，將拆除下的廢舊鋼筋按順序切割、放置、清運，拆除的廢棄混凝土塊要集中堆放、覆蓋、清運。

3.7 安全措施及綠色文明施工措施

3.7.1 安全防護措施

3.7.1.1 鋼絞線預應力放張安全防護措施。為確保拆除中施工安全，拆除前須進行鋼絞線預應力釋放，為防止鋼絞線、錨具、夾片等構件飛出造成人員傷害，搭設防止夾片、錨具飛濺防護平臺。防護平臺按照匝道橋的結構特點搭設，將西端引橋軟基部分暫時保留，在匝道橋東端橋面末端搭建高度為4m 的防護平臺，防護平臺采用厚度2cm、長度8m、寬度2m 的鋼板對鋼絞線末端進行安全防護，同時在鋼板前端堆放砂袋緩沖夾片沖擊力。鋼絞線應力放張時，禁止端頭站人。3.7.1.2 破碎中混凝土碎塊防飛濺、掉落措施。采用機械錘破碎混凝土，容易造成混凝土碎塊飛濺傷人事故。處理措施：圍繞該匝道橋兩側采用φ48×3.5mm 鋼管搭設雙排腳手架，架體高度6m、立桿間距0.6×0.6m、橫桿步距1.5m，中間設間距為3m的剪刀撐。架體自上而下，滿掛密目網。同步為防止架體傾斜倒塌，在橋面上空兩側采用直徑為20mm 的鋼芯鋼絲繩將支架對拉，對拉鋼絲繩間距控制在3m，在橋面機械破碎錘施工部位臨時斷開。施工中腳手架搭設要嚴格按照規范搭設，腳手架搭設前應將基礎地面整平夯實，并鋪設20×5cm 腳手板。3.7.1.3 周邊管線保護措施。因該匝道橋位于城市交通樞紐內，無高空架空線路，但該區域城市地下管線豐富，在橋下填筑土方作業前應對橋下地下管線、空洞進行探測，探明地下情況，對既有孔洞制定回填處理方案，并按照審批方案及時加固處理，防止梁體破碎下沉后，地面受力造成地下管線破裂，發生安全事故。同步分別與周邊管線產權簽訂安全保護協議，制定保護措施，在施工加固及破除清理過程中，派駐安全防護人員全程盯控。做好應急響應措施，遇到突發事情及時處理。

3.7.2 綠色文明施工措施

3.7.2.1 混凝土破碎時揚塵管控措施。目前大氣污染防控要求比較嚴格，施工過程中不允許造成揚塵污染，就要加強破碎時揚塵管控管控工作。瀝青面及混凝土破碎前，提前進行灑水濕潤。破碎中配備高壓灑水車，持續對破碎錘部位進行噴灑降塵工作。對不能及時清運的土方及混凝土碎塊，及時采用綠色防塵網百分百無死角覆蓋。3.7.2.2 破碎混凝土時噴灑廢水處理措施。在破碎匝道橋周邊砌筑截水坎，將噴灑廢水沿截水坎引致場地最低處，同時設立三級沉淀池。三級沉淀池中的廢水在破碎中可重復利用。3.7.2.3 渣土外運防控措施。在場地大門口設置車輛進出洗車措施，對車輛進出百分百沖洗，車輛箱體百分百覆蓋。3.7.2.4 噪音防控工作。混凝土破碎噪音較大，宜選擇白天進行破碎，夜間對廢棄土體固棄物進行清理。

圖2 混凝土破除濕法作業

3.8 施工注意事項

3.8.1 梁體鋼絞線切割時，操作人員應使用長柄割槍切割，防止鋼絞線反彈傷人。梁體鋼絞線切割順序按照張拉的逆序進行，割除時逐根一一割斷，切割應同步對稱進行。

3.8.2 對報廢鋼筋切割時，操作人員要先清理干凈切割面鋼筋上的混凝土。對切割后的鋼筋頭做好防護工作。

3.8.3 施工現場應加強施工人員安全教育工作，設置專職安全管理人員進行現場安全管理。

4 結論

該工程預應力混凝土連續箱梁橋拆除，采取了合理的施工技術措施和嚴格的施工安全管理，充分利用了現有資源，簡化了支撐體系，保證了拆除工作的順利完成和周邊環境的安全。從施工情況分析，現場采用土體填筑支撐梁體拆除的方法大大節約了成本，取得了明顯效果。該施工方法具有工藝簡單、工期短、施工成本低、安全可靠、經濟合理等特點。