一种桥梁上部构造的拆除施工方法与流程

本发明涉及到桥梁施工技术领域，具体涉及到一种桥梁上部构造的拆除施工方法。

背景技术：

众所周知，建筑工程是以钢筋混凝土为基础的，在工程建设的过程中，由于设计功能的改变或错误以及施工质量的问题，对某些已浇筑好的混凝土结构必须进行拆除，传统的方法就是人工剔凿或机械破碎，更先进一点的就是采用静态破碎或爆破拆除，但这些方法不是效率低，就是风险性大，普遍噪音和污染严重，而且这些方法在拆除的过程中对合格的保留结构均会产生不同程度的扰动破坏，造成保留部分的混凝土产生裂纹或钢筋与混凝土的脱离，难以满足原有设计的质量要求。

例如对于一些满足不了现代交通需求或已到设计年限的桥梁需要进行拆除；一般桥梁拆除工程为保证正常通行，工期短、任务重且桥梁拆除难度大，施工安全要求高。对于桥梁在拆除施工时，拆除过程应尽量保证结构的稳定，不能对桥梁产生过大的振动、冲击等不利影响。

如中国发明专利申请(公开号：cn111139752a)在2020年公开了一种t型挂梁的拆除方法，主要步骤如下：步骤一、拆除桥面上附属结构和挂梁上桥翼墙；步骤二、选取吊装方案，结合吊装方案，对吊装孔、切割线进行设计；步骤三、根据吊装方案确定的起吊点位，布置起吊设备；步骤四、切割t型挂梁的面板和梁体，并安装调节配重水箱；步骤五、将切割下的t型挂梁，通过吊装设备运至指定地点进行破碎处理。但是该拆除方法主要存在以下问题：(1)需要较好的施工环境，在施工界限受限(工程沿线水网密集、农田多、环境复杂高架线路等)、机械设备不全、施工条件不具备情况下难以实施；(2)吊装的布置和安全性的考虑不精细，容易造成施工能力浪费；桥梁需保留部分的保护不充分。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种桥梁上部构造的拆除施工方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种桥梁上部构造的拆除施工方法，主要包括拆除准备、施工安全围护、桥面防撞栏拆除、桥面拆除、梁板拆除和场地清理的步骤；其中所述梁板拆除又包括主跨全挂梁拆除作业和半挂梁及t梁拆除作业；所述主跨全挂梁拆除作业和所述半挂梁及t梁拆除作业均包括如下步骤：

(1)解除纵、横向联系：采用炮机凿除梁体之间的桥面连续、湿接缝、横隔板砼，再用气割将钢筋割断；

(2)取梁：采用架桥机或吊车，配合钢丝绳或吊具进行捆梁和吊梁，将待拆除梁体吊起；

(3)落梁和运梁：对于主跨全挂梁，落在运梁平车上并运至固定地点堆放，统一处理；对于半挂梁及t梁，逐跨将移出的梁体均落在空地上，集中采用炮机破碎，最后清运至指定地点。

本桥梁上部构造的拆除施工方法能够合理快速的拆除桥梁的主跨全挂梁、半挂梁及t梁，安全性好，不中断桥梁所在线路的全部交通；考虑到半幅通车、多部位同时施工等实际情况，采取机械拆除的方式作业，能够尽量减少对周边环境的影响。

本施工方法所采用的拆除方法，基本与桥梁的安装流程相逆，便于掌握和实施；在施工界限受限、机械设备不全、施工条件不具备情况下，特别是狭窄、运梁条件差的地方，采用本施工方法解决梁体整体拆除，既对运营影响较小，又保证了施工安全，具有一定推广意义。

另外，本施工方法能够对合理控制拆除部分，对于t构箱梁、桥墩盖梁等均能够保留并继续使用；将拆除下来的主跨全挂梁、半挂梁及t梁分类存放并根据使用状况集中处理，所述半挂梁及t梁基本做破碎处理，不再回收使用，统一堆放后采用自卸汽车运输，运至符合当地环境保护部门要求的弃碴场(指定地点)，减少建筑垃圾的分散和污染。

进一步的，所述拆除准备包括确定拆除总体原则和制定拆除总体方案的过程，根据桥梁的跨数进行施工区域的划分并编号，桥梁按照左幅和右幅两期进行先后施工，拆除顺序均为：先拆除外边梁，再由外向内逐片拆除。

按照本施工方法的步骤进行桥梁的拆除，能够秉承安全第一、施工有序、平衡对称、先上后下，化整为零的总体原则，以确保桥梁拆除安全、快捷。

进一步的，在拆除准备的步骤中还需要完成拆装吊装安全计算，主要包括拆除梁体重量计算、吊装机械及吊具选型、吊装钢丝绳安全性计算和抗倾覆计算，并在吊装施工前对相应地面进行模拟试验。这些计算一方面能够确保施工的安全性，另一方面能够得到吊装机械、吊具等的合理布置方式，避免施工过程中反复调整，能够提高施工效率。

进一步的，所述施工安全围护包括在桥梁的两侧设置安全防护网，在所述施工安全围护、所述桥面防撞栏拆除和所述桥面拆除的施工过程中，拆除的弃渣随拆随外运。

安全防护网的设置除了起一定的防护作用外，还可以阻挡打碎的砼碎块掉落河中，避免对生态环境造成破坏；弃渣随拆随外运一方面也是避免碎渣向桥下洒落，另一方面是为了减少弃渣在桥梁上堆积，避免增加拆除过程中桥梁的负担，以免造成安全隐患。

进一步的，在所述解除纵、横向联系的步骤中，解除的所述湿接缝和所述横隔板砼的宽度在20～40cm，纵向的所述桥面连续断开并保证梁头不受相邻梁的挤压。

进一步的,所述主跨全挂梁拆除作业全程利用所述架桥机进行取梁、落梁和运梁的操作；所述架桥机拼装在轨道上并推移到拆除孔，固定好所述架桥机；横移桁车将所述架桥机横移待拆除梁体处下落，捆绑和吊起待拆除梁体；将待拆除梁体吊起后，横移桁车至梁跨正中，桁车置在距梁端1.5m位置处，露出吊点；纵移桁车至所述架桥机后跨的所述运梁平车上方，最后将待拆除梁体落在所述运梁平车上，并将待拆除梁体固定好，即可开始运梁；将待拆除梁体运至固定地点后，纵移桁车退到后端，拆除前支架与墩顶连接螺栓，把前支架挂在鼻架上，后移所述架桥机，重复上述步骤进行下一跨梁的拆除和安装。

进一步的,所述架桥机在运送梁体时前后车动作保持一致和同步，速度为5m/min，并由专人监视，防止梁体支承松动；待拆除梁体重心应落在所述运梁平车纵向中心线上，偏差不得超过20mm。

进一步的，所述半挂梁及t梁拆除作业利用所述吊车进行吊装，拆除时，所述吊车停在桥底空地上梁底侧下方，按所述吊车作业要求的范围进行布置；待拆除梁体解除纵横向联系后，保留部分横隔板钢筋，使用吊车用钢丝绳捆好待拆除梁体后再解除全部连接钢筋，然后由所述吊车起吊，缓缓移出待拆除梁体至空地上空，利用梁端两头的缆索旋转待拆除梁体28°～30°，不影响两端盖梁并保证足够安全距离后，将待拆除梁体慢慢降下放到桥底空地上。能够确保墩柱和盖梁不受损伤。

进一步的，所述主跨全挂梁拆除作业完成后进行所述半挂梁及t梁拆除作业，在完成所述主跨全挂梁拆除作业到进行所述半挂梁及t梁拆除作业之间的施工期间内，随时观察梁体间t构箱梁的变形情况，并在所述t构箱梁顶部两端各设一变形观测点，利用现场有利条件，及时观测拆除过程中的变形情况。

t构箱梁的牛腿部分紧邻需拆除的挂梁，在拆除时必须重点注意。凿除湿接缝及梁头时机械凿除的振动经过橡胶支座的缓冲基本不会对牛腿造成影响，但机械操作时必须严格控制，避免操作失误造成误伤牛腿结构。

帽梁周围避免使用液压炮机大动作施工，必要时采用人工或风镐施工，用木板或沙袋将帽梁进行保护，防止砼块对帽梁的损坏；拆除后及时清理帽梁上的砼碴块。

进一步的，所述半挂梁及t梁拆采用穿束兜梁底的吊装方法，并设置横向拉索,以保持和增加梁体的横向稳定性；利用所述架桥机拆除梁体时，所述架桥机在桥上行驶时必须使架桥机重量落在梁肋上，并按所采用架桥机型号对主梁进行荷载验算，验算通过后方可施工。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本桥梁上部构造的拆除施工方法能够合理快速的拆除桥梁的主跨全挂梁、半挂梁及t梁，安全性好，不中断桥梁所在线路的全部交通；考虑到半幅通车、多部位同时施工等实际情况，采取机械拆除的方式作业，能够尽量减少对周边环境的影响；2、本施工方法所采用的拆除方法，基本与桥梁的安装流程相逆，便于掌握和实施；在施工界限受限、机械设备不全、施工条件不具备情况下，采用本施工方法解决梁体整体拆除，既对运营影响较小，又保证了施工安全，具有一定推广意义；3、按照本施工方法的步骤进行桥梁的拆除，能够秉承安全第一、施工有序、平衡对称、先上后下，化整为零的总体原则，以确保桥梁拆除安全、快捷；4、本施工方法能够对合理控制拆除部分，对于t构箱梁、桥墩盖梁等均能够保留并继续使用；将拆除下来的主跨全挂梁、半挂梁及t梁分类存放并根据使用状况集中处理，堆放的废渣均运至符合当地环境保护部门要求的弃碴场，减少建筑垃圾的分散和污染。

附图说明

图1为本发明一种桥梁上部构造的拆除施工方法的(右幅)拆除示意图；

图2为本发明一种桥梁上部构造的拆除施工方法的(左幅)拆除示意图；

图3为本发明一种桥梁上部构造的拆除施工方法的拆除工艺流程图；

图4为本发明一种桥梁上部构造的拆除施工方法的吊装示意图一；

图5为本发明一种桥梁上部构造的拆除施工方法的吊装示意图二。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

为了便于理解和描述本发明的技术方案，选取实际中某段桥梁为实例进行描述，该桥梁全长417m，主桥上部构造采用80m带挂梁的预应力混凝土t型刚构箱梁桥，16m普通砼现浇t梁、25m预制预应力t梁，共15孔；拆除工作分两个阶段进行：第一阶段拆除右幅(单幅)桥面及28片t梁(包含主跨25m全挂梁、半挂梁及普通25m预应力t梁)；第二阶段拆除左幅(单幅)桥面及28片t梁，拆除示意图如图1和图2所示。

需拆除的t梁只有4^#、5^#、6^#、7^#、8^#、9^#、10^#跨共七跨(图1和图2中所示阴影部分)，结合现场实际情况，划分三个区进行拆除。

①号区为主跨25m全挂梁，共4片梁，上跨水道，拆除防撞墙后，采用架桥机按架梁的顺序逆向操作，先逐步解除4片梁之间的横向联系，然后用架桥机将梁片吊开至6^#t构上，运梁平车运至②号区(4～6跨桥面)，再与此三跨的梁片一同吊至地面，最后再用液压破碎机破碎后清运至弃碴场。

②号区为半挂梁及普通25m预应力t梁，共12片梁，该区域桥底为陆地。结合现场有利情况，拟采用大吨位吊车直接将t梁吊至桥底进行破碎拆除。拆除防撞墙后，先将2台100t吊车布置在桥底适当位置，逐步解除梁片之间的横向联系后，直接将t梁吊至桥底空地，然后用液压破碎机破碎，装载机装车外运至弃碴场。拆除时先从半挂梁开始，按6^#—5^#—4^#跨的顺序逐跨拆除。

③号区与②号区相同，拆除顺序按8^#—9^#—10^#跨逐跨进行。

上述方案充分利用现场有利条件，最大限度减少了高空作业的情况，梁片解除横向联系后直接吊装至地面作业，充分保障了施工安全、桥梁结构安全、相邻半幅桥面行车交通安全。

如图3所示，拆除的具体工艺流程及过程总体上来说主要包括拆除准备、施工安全围护、桥面防撞栏拆除、桥面拆除、梁板拆除和场地清理这几个步骤，重点和难点集中在主跨25m全挂梁拆除作业和半挂梁及普通25m预应力t梁拆除作业。

(1)主跨25m全挂梁拆除作业：由解除纵、横向联系、架桥机就位、取梁、喂梁、运梁五个步骤组成，拆除顺序为：先拆除外边梁，再由外向内逐片拆除。

第一步，解除纵、横向联系：

用小型液压炮机凿除梁体之间的桥面连续、湿接缝、横隔板砼，再用气割将钢筋割断。解除的湿接缝、横隔板宽度在20～40cm。纵向桥面连续断开并保证梁头不受相邻梁的挤压。

第二步，架桥机就位：

将轨道上拼装的所述架桥机推移到拆除孔，固定好所述架桥机。

第三步，取梁：

横移桁车将所述架桥机横移待拆除梁体处下落，捆绑和吊起待拆除梁体。捆梁可使用钢丝绳或专用吊具，吊具按照梁的结构形式和重量参数进行设计。吊点设置位置应通过设计的允许，并考虑运梁车支点的位置范围。

待拆除梁体吊起一定高度后，横移桁车至梁跨正中，桁车置在距梁端1.5m位置处，露出吊点。运送梁体时应由专人操作，前后车动作要一致，速度为5m/min，保持同步，并由专人监视，防止梁体支承松动。

第四步，落梁：

纵移桁车至所述架桥机后跨的所述运梁平车上方，最后将待拆除梁体落在所述运梁平车上，并将待拆除梁体固定好，即可开始运梁。梁体重心应落在运梁平车纵向中心线上，偏差不得超过20mm。

第五步，运梁：

进行落梁作业就位后，待拆除梁体由运梁平车运至固定地点堆放，统一处理。纵移桁车退到后端，拆除前支架与墩顶连接螺栓，把前支架挂在鼻架上，后移架桥机。重复上述步骤进行下一跨梁的拆除和安装。

(2)半挂梁及普通25m预应力t梁拆除作业：

半挂梁及普通25m预应力t梁拆除(②号区及③号区)，采用100t汽车吊直接在桥底吊移至地面，然后进行破碎、清运；拆除顺序同样为：先拆除外边梁，再由外向内逐片拆除。

同样的，第一步为解除纵、横向联系；第二步，布置吊车，吊车停在桥底空地上梁底侧下方，按吊车作业要求的范围进行布置。

第三、四步，取梁和落梁：待拆除梁体解除纵横向联系后，保留部分横隔板钢筋，使用吊车用钢丝绳捆好待拆除梁体后再解除全部连接钢筋，然后由所述吊车起吊，缓缓移出待拆除梁体至空地上空，利用梁端两头的缆索旋转待拆除梁体30°(参见图4或图5)，不影响两端盖梁并保证足够安全距离后，将待拆除梁体慢慢降下放到桥底空地上；此操作能够确保墩柱和盖梁不受损伤。

由于是采用所述吊车进行作业，取梁、落梁和运梁均能够由所述吊车完成，逐跨拆除的所述半挂梁及普通25m预应力t梁将被运至桥下空地上，集中采用200型液压炮机破碎，采用自卸汽车运输，运至符合当地环境保护部门要求的弃碴场。

在所述主跨25m全挂梁、所述半挂梁及普通25m预应力t梁拆除过程中包含对t构箱梁、墩柱、盖梁和帽梁的保护措施，充分保障了不拆除部分的结构安全。

实施例二：

本实施例提供了实施例一中拆除吊装安全计算的方法。

(1)拆除梁体重量计算

一片主梁的混凝土数量如表1所示，取最不利的中梁(难度大)自重q1＝50.02t。

表1：一片主梁的混凝土数量表

桥面铺装取平均厚度取13cm，计算得自重q2＝0.13×25×2.3×2.5＝18.7t。

一片t梁的预应力钢束材料数量如表2所示，预应力钢束总重q3＝0.57t。

表2：一片t梁的预应力钢束材料数量表

因此一片中梁的吊装重量q＝q1+q2+q3＝50.02+19.07+0.57＝69.66t，取整为70t。

(2)吊装机械、吊具选型

根据上述计算结果、工程特点及现场地形条件，结合其他需考虑的因素，初步选定1台jqⅲ100-30型架桥机、2台qy100h型汽车起重机承担本次拆除吊装至地面的作业。

(3)吊装钢丝绳安全性计算

2台qy100h型汽车起重机(吊车)的起吊能力分别为100t，本次吊装梁体按最重的25mt梁70t计算，两端起吊。吊装位置布置在离梁端1m位置处，采用两台100吨吊车分别从两头起吊。则吊装绳索的拉力p为：

p＝70t/2/2＝17.5t，每侧钢丝绳承受拉力为171.5kn。

因此可以选用φ39-6×37钢丝绳，抗拉强度为1814mpa，破断拉力为1020kn。安全系数为1020/171.5＝5.95，满足要求。吊装钢丝绳的每条长度l＝7m。两台吊车吊装的位置及范围如图4和图5所示。

(4)抗倾覆计算

汽车吊工作时出现不利的工况i是3点着地，也就是3个支腿支持着整台吊车的重量(包括自重和荷重)；出现不利的工况ii是2点着地，也就是2个支腿支持着整台吊车的重量(包括自重和荷重)，汽车吊处于临界倾覆状态。不论在何种工况下，必须保证地基给汽车吊支腿足够的支撑，以免出现支腿下沉、汽车吊失稳从而发生倾覆。

取地基承载力安全系数为1.2，汽车吊对地面的压强为：

式中：g—汽车吊的自重，取100t吊车验算，为66t；

q1—所吊25mt梁重量，为70.0t，单台吊车承受重量为35t；

q2—所用钢丝绳重量，为0.1t；

n—支腿数目；

s—单个支腿着点面积

取一般的路基承载力值作为地基土处理所需要满足的承载力值，本方案中通过地基处理(压路机碾压等)，必须满足地基承载力值不小于270kpa。

工况i：3点着地，汽车吊对地基的压强应满足：

得出：s>1.3m²

因此，当汽车吊单个支腿着点面积s不小于1.3m²，同时地基承载力不小于270kpa时可以满足要求。

工况ii：2点着地，汽车吊对地基的压强应满足：

得出：s>1.9m²

因此，当汽车吊单个支腿着点面积s不小于1.9m²，同时地基承载力不小于270kpa时可以满足要求。

按照计算结果，取工况ii作为控制设计。当汽车吊单个支腿着点面积s不小于1.9m²，同时地基承载力不小于270kpa时可以满足要求。

为保证地基承载力能达到要求，吊装施工前对相应地面进行模拟试验，如试验结果达不到承载力要求，则需要对停机位地基进行预处理，保证达到要求后才能进行吊装施工。

在拆除准备阶段中，将这些可能出现的情况及需要确定的数据计算出来后，一方面能够确保施工的安全性，另一方面能够得到吊装机械、吊具等的合理布置方式，避免施工过程中反复调整，能够提高施工效率；而且上述拆除梁体重量计算、吊装机械及吊具选型、吊装钢丝绳安全性计算和抗倾覆计算，简单合理，符合安全施工规范要求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。