城市桥梁静力切割拆除施工技术研究

摘 要：通过静力切割对城市桥梁拆除施工的实践，介绍静力切割拆桥技术的施工工艺和方法，该法安全，快速、效率高，在城市建成区进行桥梁拆除具有多方面的优势，值得进一步推广。

关键词：桥梁；切割；拆除；技术

中图分类号：TU74文献标识码： A

在城市发展的过程中，由于规划调整等原因需对原有的一些城市桥梁进行拆除或改造，传统的混凝土结构桥梁拆除方式主要有：人工锤凿、机械锤打、风镐、液压破碎锤破碎或爆破拆除等。这些方法除了会产生大量的粉尘、噪声污染外还有较大的安全风险，特别是对设计保留部分的混凝土结构亦会造成不必要的破坏及威胁。而静力切割技术解决了大型混凝土建筑改造中的施工难题，在结构功能的保护、工作效率的提高、施工安全以及环境保护等方面，均具有明显的优势。

1、工程概况

由于三环路快速化工程建设的需要，对既有西三环跨中原路立交桥进行改造，需将旧桥南侧两联6跨（25m+32m+25m）+（25m+32m+25m）预应力钢筋混凝土箱梁拆除新建，并与原桥北侧未拆除部分及南侧新建高架桥顺接。

本工程需拆除混凝土量约为2730m3，其中桥墩252m3，箱梁2478m3。待拆除主桥上部结构为预应力钢筋混凝土连续箱梁结构，截面为单箱双室，宽25.5m，箱体厚1.4m，单幅截面积7.56m2，箱梁单幅重491t-629t；桥墩为钢筋混凝土“T”型结构。

周边环境较为复杂，市政自来水、煤气、电力管道从南侧第一联桥下横穿公路，东侧为已拆除建筑场地，较为开阔；西侧30m为居民楼；北侧为郑州市主干线西三环与中原路交叉口，交通流量大，交通保通组织难度大。且工期紧、任务重。要求施工快速、安全，并满足城市环保要求。平面示意图详见图1。

图1 中原路桥拆除平面位置示意图

2、拆除施工前准备工作

2.1设置围挡

按照市政工程施工管理相关标准对施工现场进行围档，按照交通管理部门审批的道路封闭和保通方案，在保证施工机械工作半径的基础上对施工区段进行隔离封闭。

2.2施工用水、用电及排水

（1）在切割过程中冷水具有对切割设备本身进行降温及避免扬尘的作用；在机械破碎和垃圾清运过程中应进行洒水降尘。

（2）为保障施工切割和机械施工降尘，施工前应将水电接通到位，确保施工现场通电、通水。按切割机每台功率30KW，计划6台切割机180KW的用电负荷，以确保机械切割用电。

（3）在切割区域用土或砖砌挡水墙，有序组织排水，防止施工用水污染周围环境。

2.3地下管线防护

施工前，协调自来水、电力、环卫、通信、光缆传输等地下管线产权单位现场进行交底，标定其位置和走向，按防护方案进行防护，避免吊车站位吊装和机械破碎对地下穿越的管线造成损坏。

3、拆除施工方案

经查阅原桥的竣工图设计资料和现场情况，确定桥梁的拆除步骤如下：

第一步：先对桥面护栏、伸缩缝、翼缘板等部位设施进行预拆除；

第二步：对与原桥保留部分相连接的SN-4、5、6跨进行满堂碗扣式支架进行支撑，解除墩台与箱梁之间的支座螺栓，整体切割，将单片箱梁用绳锯切割成若干梁段、大型起重设备将每个梁段吊装放置于两侧封闭的辅道，使用机械对拆除的预应力箱梁和桥墩进行破碎；

第三步：对1、2、3跨桥下进行防塌落振动防护，使用机械破碎的方法使桥梁上部结构平稳塌落于地面，再对箱梁由南向北依次破碎，最后进行场地清理。

3.1临时支架搭设

在拟拆除桥梁下安装满堂式临时支架（见图2），搭设时纵横向间距均为60cm，立杆步距为150cm，箱梁底腹板下对正撑托架设横向10×10cm方木，以消除应力集中。为确保支架的整体稳定性，应按相关规定设置剪刀撑。支架搭设好后，由可调顶托、底托进行调整支架高度使方木与梁底顶紧，使每根碗扣立杆受力均匀。碗扣支架搭设和切割墩座锚栓完成后，调整支架底部螺杆，确保支撑架与腹板紧密贴实支撑，尽最大能力减小其间隙，以避免梁体切割过程中造成卡锯现象。

图2支架安装示意图

3.2切割施工

3.2.1切割原理及工艺流程

静力切割设备采用金刚石SJ800型绳锯机，锯盘直径800mm,切割深度520mm，额定功率30Kw,绳锯长度20-80m，锯切效率2.5-10m2/h，切割线速度0-40m/s，串珠直径11.5mm，采用自动供水系统。

金刚石绳锯切割是金刚石绳索在液压马达驱动下绕切割面高速运动研磨切割体，完成切割工作。由于使用金刚石单晶做为研磨材料，故此可以对钢筋混凝土等坚硬物体进行切割。切割是在液压马达驱动下进行的，液压泵运转平稳，并且可以通过高压油管远距离控制操作，所以切割过程中不但操作安全方便，而且震动和噪音很小，被切割物体能在几乎无扰动的情况下被分离。切割过程中高速运转的金刚石绳索靠水冷却，并将研磨碎屑带走。

3.2.2工艺流程

图3切割工艺流程图

3.2.3切割准备工作

1）切断墩顶支座螺栓

在支撑时使用气割将桥梁支座与箱梁之间的连接固定栓切割开，解除上部结构与墩台支座之间联系，以利顶撑紧固和切割块吊离墩台支座，防止上部预应力箱梁结构位移时对下部结构产生联动效应。

2）基础放线

切割前，技术人员先从桥每联桥墩伸缩缝上沿横梁中心线向南侧按第一块3m（48t），其它块按4.5～5m（60～78t块)将箱梁实体依次进行切割线的标定。

3）钻吊装孔和穿绳孔

在每个分段块上钻四个Φ108的吊装孔，钻孔的位置应选择在能保证吊装块起吊时相对平衡的中心位置上。

4）预应力松驰

用绳锯切割机将箱梁钢束逐根、逐束、对称缓慢割断，预应力不会突然整体释放，因此切割时对周边不会产生大的危害。为稳妥，也可在箱梁切割前，先根据预应力钢束线性坐标在各切割断面处标识，并拆除箱梁预应力钢束锚固端，使箱梁预应力得到部分松驰。预应力钢束宜在接近墩顶断面切断，使桥梁分成若干基本梁段，然后再分段切割梁体。

图4箱梁切割剖面示意图

图5箱梁切割平面示意图

3.2.4切割施工要点

1）固定绳锯机及导向轮

用M16化学锚栓固定绳锯主脚架及辅助脚架,导向轮安装一定要稳定，且轮的边缘一定要和穿绳孔的中心线对准，以确保切割面的有效切割速度，严格执行安装精度要求。

2）安装绳索

根据已确定的切割形式将金刚石绳索按一定的顺序缠绕在主动轮及辅助轮上,注意绳子的方向应和主动轮驱动方向一致。

3）切割

启动电动马达，通过控制盘调整主动轮提升张力，保证金刚石绳适当绷紧，供应循环冷却水，再启动另一个电动马达，驱动主动轮带动金刚石绳索回转切割。切割过程中必须密切观察机座的稳定性，随时调整导向轮的偏移，以确保切割绳在同一个平面内。

4）切割参数的选择

切割过程中通过操作控制盘调整切割参数，确保金刚石绳运转线速度在20m/s左右，另一方面切割过程中应保证足够的冲洗液量，以保证对金刚石绳的冷却，并把磨削下来的粉屑带走。切割操作做到速度稳定，参数稳定、设备稳定。

3.2.5安全注意事项

1）金刚石绳锯的切割方向

在金刚石绳锯的每个卡子上都有明确的箭头标置，也可通过金刚石绳锯本身的串珠来识别。串珠基体长的是尾部，短的是前端，因此短的前端就是弹簧金刚石绳锯的切割方向。在使用中，需正确的区分金刚石绳锯的使用方向。按箭头方向前进，不可反方向切割，避免串珠前后端产生锥度，保证金刚石绳锯的正常使用。

2）金刚石绳锯的连接

金刚石绳锯使用前须连接一个闭合的循环。其操作方法及步骤为：

①两头钢丝绳长度=接头长度。

②将两头钢丝绳插入钢质接头，接头和相邻的串珠应无缝隙。

③采用金刚石绳锯专用液压钳，将接头扣压紧。扣压时，先将接头中部置于液压钳内扣压，每转动90°扣压一次；然后将接头两端置于液压钳中依次扣压；最后，再将接头中部再次置于液压中扣压；

④扣压后检查接头，用角磨机等将飞边和毛刺去除干净。

3）水、电、机械设备等相关管路的连接应正确规范、相对集中，走线摆放严格执行安全操作规程，以防机多、人多、辅助设备、材料乱摆、乱放，造成事故隐患。绳索切割过程中，绳子运动的方向的前面一定用安全防护拦防护，并在一定区域内设安全标志，以提示行人不要进入施工作业区域。

4）两端同时切割卸载

整联箱梁切割时应从与本联两端桥墩中心线相距1.5米处同时均匀切割，基本保持本联箱梁两头靠近桥墩处同时截断，由两端向中间桥墩依次切割，并保持中间桥墩的支撑作用，防止荷载同时传递到支撑架上。

5）保持墩两侧的切割预留长度一致，墩两侧切割后重心保持在墩中心不发生位移和失衡。

3.2.6吊装施工

起重设备采用徐工全地面QAY260液压起重机，最大起重重量260t。最大作业半径66m，最小作业半径3m,最大扬程72m。立交桥为南北走向，东侧有12×80m较宽场地，地面要平整，且地耐力能满足260吨液压吊站位，先从东侧半幅起吊，然后再在东侧吊西半幅。站位前，事先依据相关部门提供的市政地下管线图标定管线位置和吊车站位，4个受力腿必须站位于坚硬地面，避开地下管线和空中障碍物，吊车支腿在站位支撑位垫2×2.2×0.15m钢板式路基箱，确保对地下管线不造成影响。

3.2.7墩台拆除施工

桥墩为花瓶式桥墩，可采用机械破碎或墙锯切割拆除，将柱身钢筋笼切断，然后直接用起重机起吊即可。

4、安全措施

严格遵守国家、 地方有关的法律法规，并根据钢筋混凝土切割施工的特点，做好安全防护措施。

（1）使用前，应检查并确认电动机、电缆线均正常，保护接地良好，防护装置安全有效，锯片选用符合要求，安装正确。

（2）启动后，应空载运转，检查并确认锯片运转方向正确，升降机构灵活，运转中无异常、异响，一切正常后，方可作业。

（3）混凝土切割操作人员，在推操作切割机时，不得强行进刀。

（4）切割厚度应按机械出厂铭牌规定进行，不得超厚切割。

（5）混凝土切割时应注意被切割钢筋混凝土实体的受力变化。避免卡住锯片、绳锯等。

（6）混凝土切割作业中，当工件发生冲击、跳动及异常音响时，应立即停机检查，排除故障后，方可继续作业。

（7）使用金刚石碟式切割机时，必须配套使用碟片上的防护罩，防止伤人。

（8）金刚石绳锯切割机进行作业时，半径6 米区域内不得有人员进入，防止绳锯断裂溅伤人员。

（9）严禁在运转中检查、维修设备各部件。

（10）作业后，应清洗机身，擦干锯片，排放水箱余水，收回电缆线，并存放在干燥、通风处。

（11）施工人员需经过现场安全教育培训， 并参加施工技术、 安全技术措施交底；

特殊作业工种必须持证上岗；此外作业人员应熟知施工现场的危险源和应急措施。

（12）作业人员应配有合格的个人防护用品，定期体检，严格执行职业病防护措施。

（13）做好不同季节作业人员防暑降温、防寒保暖等工作。

（14）进行定期或不定期的安全检查，及时发现和消除安全事故隐患，制止违章作业和违章指挥，对重点作业场所，加强安全管理力度。

（15）电缆架设应顺直、标准，保证绝缘良好；所有电气设备和金属外壳具有良好的接地和接零保护，所有的临时电源和移动电具装置有效的二级漏电保护开关，潮湿的场所使用安全电压。

（16）起重设备、吊具、锁具正式使用前必须组织试吊、试运行，经确认合格后方可进行吊装作业，吊装作业中严禁超载。

（17）施工现场必须设有安全标志，设置安全警戒区，切割作业区域内非施工人员禁止入内。

（18）按照应急预案要求配备抢险人员和救援器材。

5、环境保护要求

（1）按照施工组织设计要求规划布置施工现场的环境保护设施。

（2）施工前，应对每位作业人员进行环境保护、环境卫生教育培训，并做好记录。

（3）施工现场必须建立环境保护、环境卫生管理和检查制度，在施工过程中督促检查，并应做好检查记录。

（4）噪声控制应符合当地政府部门或附近居民要求。一般需制定相应的降噪措施，施工过程中，应尽量集中劳动力及切割设备在噪声限制较低的白天进行作业，避免夜间施工噪音超标。

（5）采取必要的减振措施，封闭施工现场的窗户并在主要声源处加隔音罩或隔音围挡，墙面采用吸声效果较好的工程材料。

（6）施工现场的污水处理采用有组织排水。将污水引至附近沉淀池后，方可排入施工现场的污水井内。

6、结语

由以上实例可见，静力切割拆桥技术不受被切割物体积大小和形状的限制，能切割拆除大型的钢筋混凝土构筑物，可以实现任意方向的切割，如横向、竖向、对角线方向等。解决了拆除施工过程中的振动、噪音和灰尘及环境污染问题，在城市桥梁拆除中有其他几种工艺不可替代的优势，符合现在文明施工的要求，值得在以后城市桥梁拆除中推广和学习。

参考文献

[1]JTJ076-95，公路工程施工安全技术规程[S].

作者简介：

李道海，生于1982年2月，湖北潜江人，现任中国水电郑州市三环路快速化工程BT项目总承包部副总工程师，工程师，从事公路、市政工程施工技术管理工作。