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​[实例案例]闹市区不封道条件下已有高架桥的拆除技术

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[实例案例]闹市区不封道条件下已有高架桥的拆除技术

1.工程概况

为服从上海外滩通道改建工程的整体需要,上海延安东路高架的东段将进行部分拆除改建,原高架东段从自然博物馆处(河南路口与江西路口之间)向东至中山东一路范围内全部拆除,包括中山东一路的下匝道。从自然博物馆处(高架桥跨编号K53跨)至东段中山东一路钢箱梁(俗称“亚洲第一弯”)共有40跨高架需要拆除。平面位置如图4-73所示。

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图4-73上海延安东路需拆除之高架平面图

该40跨高架有钢桥与混凝土桥两种类型,其中钢箱梁部分位于延安路中山东一路的转弯下匝道,跨越中山东一路,桥跨编号Z9K12〜K16。结构为五跨一联连续箱梁,全长160m,一联五跨,跨径组合30m+50m十30m+25m+25m。结构形式为梭形钢箱梁,梁宽10.25m,梁高1.4m。混凝土桥采用预应力钢筋混凝土连续箱梁,混凝土箱梁为单箱1〜4室结构,混凝土强度等级C50,全长450m。

2.拆除难点

(1)交通组织困难

由于本工程特殊的地理位置,待拆除高架位于延安东路东段,其中钢箱梁部分跨越中山东一路。高架和地面道路交通均十分繁忙、无法封道;且待拆除高架下方横向有江西中路和四川中路穿过,必须在拆除期间维持地面交通。

(2)周边建筑物、管线保护任务重

延安东路两边人行道较窄,建筑物与高架之间距离较小。在此处进行高架拆除施工必须注意拆除时的混凝土块、粉尘、气割火花乃至噪声不得对周边产生影响,保证文明施工。

此外江西中路高架箱梁下方有架空通信线和电车线•顶端距离箱梁底不足50cm,拆除高架时需进行保护。

江西路口以西高架下方有变电所,在拆除高架时不搬迁,因此也要在拆除时进行保护。

(3)工期制约大

延安高架改造涉及工程量巨大,制约条件繁多,保证施工进度任务紧迫。尤其是高架拆除工期,前后皆受到相关工序的制约:必须在中山东一路地下通道施工进行到一定阶段,方才具备拆除条件;而拆除作业的早日完成,又可为延安东路隧道口的施工创造条件,因此工期前后均受到制约,要在尽可能短的时间内完成高架拆除任务。

(4)安全风险大

由于拆桥期间地面开放交通,钢箱梁和混凝土梁的拆除吊装安全风险很大,如何做好拆桥期间对地面车辆及行人的安全保护极其重要,必须做到万无一失。

3.拆除期间的交通组织

(1)中山东一路段的交通组织

钢箱梁拆除期间,中山东一路北向南保留2条车道,南向北保留3条车道。车道避开支墩并保证一定的安全距离。

(2) 延安东路段的交通组织

拆除期间四川中路以西拟提供南、北侧各两条车道;四川中 路以东至中山东一路口拟提供北侧三条车道,南侧两条车道。装 车期间夜间0 : 00〜4 : 30根据情况临时封闭单侧交通。

(3) 交叉路口交通组织

四川路口通过搭设门式满堂支架来保证交通正常通行。

4.钢桥拆除技术

(1) 曲线钢箱梁高架的拆除

钢桥跨越中山东一路,为保证外滩车流的正常通行不受影 响,所选用的拆除方法必须保证:

拆除期间每天绝大部分时段内保证车辆的通行;

绝对保证拆除期间外滩通行车辆的安全。

因此采用搭设临时支墩支撑钢箱梁。钢箱梁分块气割后由临 时支墩支撑,夜间吊装外运。拆除期间占用地面车道的时间段仅 为部分日期的后半夜,其余时间车辆均正常通行。

(2) 钢箱梁分块划分及拆除顺序

钢箱梁一联五跨共160m,跨径布置为30m+50m+30m + 25m+25m。纵向分为10段拆除,每跨在跨中位置设置支撑, 将箱梁纵向分为两段,每段横向设两道切割缝,分为3块拆除, 即两侧翼缘和中央主梁分别拆除。全部钢箱梁共分为30块。

以一跨箱梁为例,如图 4-74所示,纵向分为2段, 2段相接处树立临时支墩,每段横向分为3块,拆除时遵循1—2—3—4—5—6 的顺序。

(3) 钢梁支撑体系 钢箱梁支墩采用成品钢结构格构式柱,2mX 2m桁架结构, 分块及顺序材料使用140mm X 140mmX

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图4 74大型箱梁的拆除

10mm等边角钢。搁凳底部铺设20mm钢板。支墩搭设于每跨跨中。

(4)钢梁吊装

1)吊点设置

每块钢梁焊接四只吊耳,吊耳纵向依分段钢梁长度L对称设置在距梁端L/4处,横向对称设置在箱梁纵向加劲肋位置,吊耳直接焊接在梁体上。

在钢箱梁拆除中,跨越中山东一路的两跨弯梁偏心距大,吊装过程中必须保证稳定。为此,应在吊装前对箱梁的吊装重心进行准确计算,合理布置吊耳位置,以保证吊装的稳定安全,如图4-75和图4-76所示。

吊装梁段的重心计算.首先对梁段的横截面计算截面内重心线,然后对各截面重心所连成的曲线取线积分,得到整段梁体的重心点。拆除前合理调节吊耳位置,确保梁段重心点位于吊耳所

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图4-75曲线形钢箱梁的拆除吊装

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图4-76大曲率钢箱梁吊装工况图

组成的四边形内,且尽量靠近四边形几何中心(重心与吊耳几何中心越接近,则钢丝绳受力越均匀)。

2)钢丝绳选择

选用4根6mX19m的双股钢芯钢丝绳,公称直径36mm,每根长度不小于4m。

3)卸扣

卸扣使用现有M80(S)标准弓形卸扣,每个起重量32t。

4)吊装

11号和12号块安排2台150t履带吊,运输采用100t平板车外运;其余分块安排2台150t汽车吊,运输采用60t平板车外运。

5.预应力混凝土连续箱梁拆除(1)拆除方法1)拆除方法比选

该段高架地处外滩附近,高架投影下方有部分车道通行,高架距离两边建筑距离小,因此对拆除方法的选择有一定限制。通常对拆除量较大、工期要求紧的拆除工程常采用的定向爆破拆除方法,在本工程中由于对周边建筑和行车的安全问题无法使用;对于一般建筑拆除中常用的液压镐头机拆除由于过程中的噪声、粉尘、碎块问题也无法使用。因此在综合考虑工期、安全、环境(噪声、粉尘、周边建筑保护)后,采用液压片锯和链锯系统切割。

液压片锯系统:利用镶有工业钻石的片锯高速切割含有钢筋的混凝土,具有切割位置精确、速度快的特点。在本工程中用于箱梁顶板、底板的切割。

液压链锯系统:利用镶有工业钻石的柔性串珠绳环绕被切割混凝土构件,通过液压传动主动轮驱动柔性串珠绳环绕构件高速旋转,行走马达驱动柔性串珠绳紧贴构件摩擦切割混凝土及其中的钢筋。线锯适合切割不规则的断面切割和大体积混凝土切割。具有切割噪声低(低于60dB),柔性切割无震动的特点。在本工程中用于腹板、翼板和立柱的切割。

经拆除实践检验,选用的切割工艺和切割设备满足了本工程的要求。

2)拆除流程

路面防护—支架搭设—防撞墙、翼板拆除、运输—顶板拆除、运输—腹板、横梁拆除、运输—墩柱拆除、运输—支架拆除。

(2)箱梁支承体系

1)支承体系的选择

最初拟订方案时,拟使用609钢管搭设支撑,但在深入进行分析后发现,该方案虽然支架受力明确,但由于拆除作业中高架下方净空有限,设备难以就位,尤其难以做到支架和待拆除箱梁的密贴,从而有可能在箱梁拆除过程中造成安全隐患。故在支承体系上最后采用48mmX3.5mm扣件式钢管支撑,人工搭设,但在搭设过程中要保证钢管受力均匀。钢管支架的搭设情况如图4-77所示。

2)满堂支架的布置

混凝土箱梁拆除过程中,由于考虑场地限制和外运过程中路、桥的通过能力,箱梁切割分块以40t为限。切割后的梁块支

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图4-77满堂支架与梁底混凝土紧固示意图

撑于排架上,夜间集中外运。因此在混凝土桥拆除过程中,排架的搭设质量和排架与箱梁的密贴程度是拆除安全的重要环节。

本工程排架作业与一般新建工程的排架作业有一定的不同之处,箱梁切割时梁体内的应力释放,给排架造成一定额外受力?梁底与排架之间若不能做到足够密实,则箱梁切割时会对排架造成较大的冲击力,影响排架安全;箱梁切割后,不同部位自重差别较大,排架受力极不均匀;在两侧车辆通行条件下进行箱梁拆除,必须考虑拆除过程中的行车安全。

为解决以上问题,本工程的排架施工采取了以下针对性的措施:

①针对不同部位,分别计算箱梁荷载,设置不同的排架密度。按箱梁底板下方、腹板下方、横隔梁处、中横梁处、端横梁处、翼板下方分别考虑,确保排架的强度和刚度满足工程要求。

②支架施工中考虑施工荷载引起弹性变形,必须将排架顶部的木料与箱梁底部紧密支撑。确保支撑的紧密采用木楔紧固,用圆钉固定在搁栅上。切割作业前由质量技术人员对木楔的紧固程度进行逐一检查,确保支架整体与梁底密贴,切割后的混凝土块对支架无明显碰撞和冲击。

尽量将应力初次释放位置设置于远离刚性支承的位置,在本工程中,大部分梁段在切割吊除翼板和顶板等附属结构后,主体结构的首次切割在跨中进行,同时对跨中下方的排架进行额外加密,以保证安全。

拆除时地面支架四周用彩钢板围闭,确保行人车辆隔离。拆除时箱梁的两侧搭设悬挑支架,悬挑支架的外侧立竹笆作为防护板,悬挑支架以下支架外侧均拉密目网防护,以防止切割时的碎混凝土块飞出。

(3)箱梁分块

分块原则:①防撞墙与翼板同时切割吊装,按2.5m每块控制;②顶板每室1块,连同钢筋混凝土铺装层和沥青铺装层一起切割;③底板连同两边腹板一起切割;④腹板和端横梁分块按重量控制,单块重量不超过40t。除防撞墙切割时直接由吊机悬吊外,其余各分块切割后暂时由排架承受荷载,然后由吊机装车。

(4)箱梁切割

1)混凝土结构的切割

混凝土箱梁的分割采用专用桥梁切割设备,先用专用钻孔设备对切割部位进行开孔,再采用片锯及链锯对混凝土进行切割分解。考虑到箱梁截面形式及横隔梁位置,先拆除箱梁两侧翼缘部分,再拆除顶、底板及腹板。纵向则基本以横隔梁划界分割。

2)预应力束的切割

①预应力束的解除

原高架预应力采用后张法施工,即钢绞线在张拉结束后,进行压浆及封锚,箱梁与钢绞线之间通过浆体粘结力结合成整体。

混凝土箱梁预应力分为横向预应力与纵向预应力。

横向预应力分布在箱梁顶板、底板及横梁位置,规格12f15.24、3f15.24两种类型。纵向预应力分布在腹板及底板位置,规格为9f15.24、3f15.24两种类型。

②预应力解除原则

a.预应力筋在切割过程中直接释放;

b.切割时遵循缓慢释放的原则,钢绞线逐根切断;

c.单端锚头先行释放;

d.为安全起见,片锯切割钢绞线时若发现封锚不密实,立即暂停切割,改用链锯放慢速度切割。

(5)箱梁吊装

每个工作面安排一台150t履带吊进行吊装作业。

作为持续进行的大型起重吊装作业,在作业前详细勘察了现场,按照工程特点及作业环境编制专项方案,并经审批,其内容包括:现场环境及措施、工程概况及施工工艺、起重机械的选型依据、起重扒杆的设计计算、钢丝绳索具的设计选用、地耐力及道路的要求、构件堆放就位以及吊装过程中的各种防护措施等。

为保证吊装作业的稳定,重量最大、形状最复杂的腹板吊装采用在腹板上钻孔穿钢丝绳的方式,如图4-78所示。

对于翼板和顶板的吊装,采用竖向钻孔,钢丝绳穿过吊装孔后在底部用钢棒固定的方法,以保证吊装稳定。

由于延安东路地下管线#布,江西路以西南侧地面道路以下有延安东路隧道矩形段,吊装作业前对该段的承载力进行了估算,以确保吊装作业对管线、隧道无影响。

(6)待拆除高架桥周边的建筑、管线、行人、车辆的安全

1)四川路口行人安全四川中路南北向横穿待拆除的高架下方,拆除期间不改变四川路道路状况,做到上方进行拆除作图4-78腹板吊装固定示意图业,下方行人继续通行。采取了一定措施保证四川路的行人安全通行。

在四川路箱梁下方路面上浇筑条形基础,条形基础上立怀09mm钢管,钢管顶部用H型钢作纵梁和横梁,H型钢底部用木板满铺,以保证上部切割作业不会影响行人。对于切割作业中的废水废浆,在门架内部H型钢下方用脚手钢管搭设防水支架,支架满铺钢板,将废水废浆全部引至道路两侧施工区域围挡内统一处理。门架布置情况如图4-79所示。

图4-79与待拆高架桥相交的四川路门架布置

2)高架下方变电站保护

在编号为K54跨的箱梁下方有一变电站,高架拆除期间该变电站不予拆除。因此在K54下专门搭设门架对该变电站进行保护,保证上方箱梁拆除的同时下方变电站建筑物的安全。

3)高架下方架空线保护

延安高架江西路口下方有架空线路穿越,包括多组通信线路和1组电车线路,经有关方面协调,高架拆除时电车架空线路将从相邻跨改道,而架空通信线路不准备进行改道或搬迁,而采取在施工中进行保护的办法。

保护通信电缆的安全,保证排架拆除的安全。

施工前首先放松线路,由于离梁底最近的线路仅20cm,须将最高的两股线路放低,以避免箱梁切割时电锯破坏线路。

排架搭设前先将箱梁投影面下的零星架空线按电缆性质分类,绑扎为几股,然后在绑扎好的架空线束外侧穿套加强型波纹管。穿套时将波纹管横向对半剖开后从两边套住架空线,外用铁丝紧固,进行分组临时保护。

      待排架安装完毕后,对通信管线进行二次保护措施,在原PVC管外侧制作保护箱,整体将所有的通信管线四周封闭,保护箱内部设置纵、横向支撑对PVC保护管进行分隔和支撑。

6.拆除安全风险控制(见表4-2)

拆除安全风险控制  表4-2

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续表

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12坍塌脚手架拆除顺序错误脚手架拆除应自上而下,不得对上下双层操作,不得任意抛掷

13其他伤害桥梁拆除过程中切割时有结构的碎块飞溅拆除工作面周边封闭,加强拆除现场的安全管理

7.结语

本次延安高架改建工程的施工中,我们采用搭设支撑、分块切割、吊装的方法拆除钢筋混凝土高架桥梁和钢桥,将拆除对象化整为零,通过合理选择支撑方式和拆除方法,做到了兼顾提高作业速度、增加安全性、减小对周边环境的影响等要求,尤其适合对于周边环境复杂,安全要求高的桥梁拆除工程,社会效益显著。在为期110d的拆除过程中,始终确保施工安全,未出现任何安全事故。

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