昆明混凝土切割(某城市既有立交桥63m现浇箱梁改造施工工艺分析)

Posted 2023-05-28

篇首语：教书育人是教师的天职，既有苦，也有乐。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了昆明混凝土切割(某城市既有立交桥63m现浇箱梁改造施工工艺分析)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

昆明混凝土切割(某城市既有立交桥63m现浇箱梁改造施工工艺分析)

李贵勇唐朝勇

昆明市公路局昭通市地方公路管理处

摘要：城市立交桥升级改造是近年来越来越得到重视的技术，由于现有的传统混凝土结构破拆工艺所采用的设备和工艺特点，造成施工难度大、经济性差、安全性差等问题。本文在某市63m现浇箱梁高架桥改造升级施工中，采用金刚石绳线锯对原服役20余年的箱梁进行切割和拆除并更换钢箱梁，旧桥拆除与新梁吊装同步进行，具有保留下部结构、施工速度快、安全性高、提升原有结构荷载等级等特点，对施工工艺流程、操作难点和主要特点进行了总结，为今后同类工程提供了有益的参考资源。

关键词：桥梁工程;桥梁拆除;金刚石绳;箱梁结构;施工方案;

1 工程概况

某城市高架桥建成于1997年，按“汽-20、挂-100”的荷载标准修建，主要为满足城市环线居民出行及高速过境车辆通行需求而修建。该高架桥原设计安全系数偏小，建成通车后，实际通行车流量及荷载随时代发展逐年加大，至2016年日通行车辆已达到12万辆，已远远超过原设计车流量标准。经检测，由于超载、超负荷运营，桥梁已经出现多种桥梁病害，并呈逐年递增趋势。至2016年，该桥已被定义为危桥，主要病害见图1。

图1 该城市高架桥典型病害下载原图

为保证现车流量需求及行驶安全，该项目需对原高架桥进行拆除重建，主要的方案为:主线(高架桥)路线平纵面基本维持原设计，桥梁上部结构拆除重建，下部结构加固利用的方案。将原桥梁改为钢箱梁结构形式，减轻上部结构自重，为提高荷载等级提供了条件。换梁后荷载传力点更集中，且桥梁荷载等级由汽-20级提升为城-A级，盖梁受力发生变化。

本工程原桥63m跨位于全桥第229～230轴，原设计为一跨简支现浇混凝土箱梁结构，箱梁截面分3种，端头1m长度为A类截面，10m长度为B类截面，中间C类截面长度23m。具体截面参数见图2，标准断面图见图3。

图2 原桥63m跨一般布置图下载原图

图3 主线高架桥现浇梁标准断面下载原图

本工程经改造后采用63m一跨钢箱梁的形式，钢箱梁分为两幅(南半幅、北半幅)，单幅宽度12.75m，重量约490t，具体如下:钢结构用量1000t，主梁断面采用3箱钢梁，单个箱梁宽2.1m，梁高2m，整体桥宽12.75m，材质为Q345C。

图4 新建钢箱梁断面尺寸下载原图

2 施工特点与施工难度

本工程地形复杂，施工难度大，北侧为铁路沿线，铁路范围总宽度约25m，南侧为城市主干道路，双向6车道，机动车道宽度约26m，两侧为非机动车道，每条车道宽度约6m，机动车道与非机动车道之间为隧道挡土墙。该跨下部为下穿隧道，隧道为箱涵结构。主要面临的施工难点包括:

(1)本工程桥墩为预应力结构，拆除时不可同时拆除，需半幅拆除安装本浇筑混凝土后才可拆除另外半幅，施工作业面小，场地有限;

(2)周围环境复杂，北侧为铁路、南侧为车流量较大的城市主干路，同时下穿城市主干道，施工安全性要求较高

(3)钢箱梁安装方案、设备选型困难，因场地受限，方案需切实可行，且设备要能满足现场施工需求;

(4)本桥为旧桥拆除，拆除施工的精度偏差必将影响钢箱梁的安装，如何保证旧桥拆除与新钢箱梁的安装精度是也是本跨施工的重难点之一。

3 旧桥拆除施工工艺

3.1 拆除数量

63m现浇箱梁采用绳锯切割分段，切割分段尺寸见图5，将桥梁上部结构切割分为64块，箱体最大分块重量50.43t(包含桥面铺装及油面重量);翼板及防撞墙一并切割，分块最大重量20.89t(包含桥面铺装及油面重量)。

3.2 混凝土箱梁拆除施工工艺

首先采用碗扣支架搭设拆除支架，架体将混凝土箱梁箱体底板及两侧翼板顶实;搭设轨道梁及龙门吊(龙门吊通过隔跨空间进行吊装及安装);采用金刚石绳锯切割主梁箱体;吊拆梁块;梁块运弃至指定地点。

图5 63m现浇箱梁分割尺寸图下载原图

工艺流程为:搭设拆除支架→搭设轨道梁及龙门吊→主梁箱体切割→吊拆梁块→梁块运弃。

3.2.1 搭设拆除支架

现浇箱梁切割分解之前需要搭设临时支撑，箱梁支架采用普通碗扣式支架，直径48mm、壁厚3.5mm，采用Q235A级材质材料制造，钢管壁厚不得小于3.5+0.025mm;碗扣支架外侧采用Φ325mm (壁厚10mm)钢管搭设龙门吊轨道支撑梁。整体支架搭设断面见图6。

图6 整体支架搭设断面图下载原图

单幅桥碗扣支架横桥向布置16根立杆，间距为60cm×4+90cm×7+60cm×4，纵桥向按60cm等间距布置。即:箱室下支架立杆按90cm(横向)×60cm(纵向)布置;翼板下支架立杆按60cm (横向)×60cm(纵向)布置。

箱梁碗扣支架底托下及箱室下方顶托上采用I14#工字钢作为纵向分配梁，翼板部位顶托上方设置I14#工字钢横桥向分配梁。

3.2.2 搭设轨道梁及龙门吊

在两幅桥中间及单幅桥桥跨满堂支架外侧搭设龙门吊轨道。龙门吊轨道单个基础尺寸4.6m×2.5m×0.5m，采用C30混凝土现浇，现浇时预埋立柱底法兰联接钢筋;单个基础立柱为4根φ325mm(壁厚10mm)钢管立柱，立柱之间采用14#槽型钢作为平联联接;立柱顶部采用双根I28b#工字钢作为枕梁;轨道主梁采用3组单层双排加强型贝雷梁;贝雷主梁上方采用I20b@30cm工字钢作为轨道分配梁;轨道分配梁上方铺设30#轨道钢作为龙门吊轨道。

3.2.3 主梁箱体切割

(1)翼板切割

采用金刚石绳锯切割分离两侧翼板(翼板分块切割，同时进行打孔作业)，防撞墙与翼板一并切割(防撞墙不单独切割)，切割位置见图7。

图7 箱梁翼板纵向切割位置图下载原图

(2)箱体切割

箱体切割采用金刚石绳锯，切割第一刀位于箱体跨中，首先将箱梁预应力释放。之后，按切割示意图由端头向跨中依次切割梁体。

(1)切割施工方法

金刚石绳锯切割混凝土施工方法:确定切割断面位置→安装固定导向轮→固定绳锯机→安装金刚石绳索→连接相关操作系统→设置安全防护栏→切割

(2)金刚石绳锯切割混凝土施工要点:

确定切割断面位置:根据被切割部分的形状和施工现场的条件，确定切割重量进行分块大小，采用竖向切割方式或水平切割方式进行施工。

钻吊装孔和穿绳孔:在每个分段块上钻4个Φ108的吊装孔，钻孔的位置选择在能保证吊装块起吊时相对平衡的中心位置上，具体见图8、图9。

图8 翼板吊装孔位置/cm 下载原图

9 箱室分块吊装孔位置/cm 下载原图

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。

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。

相关操作系统的连接及安全防护技术措施:根据现场情况，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。

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。

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)切割过程中应注意的问题

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。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。

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，确保按照正确的操作方法进行连接。

3.2.4 吊拆梁块

采用双台40t龙门吊吊拆梁块，梁块起吊后，纵向移动至相邻空心板梁跨内落梁，采用13m平板运输车运输至场地破碎梁块，破碎梁块及时运出。吊拆梁块的过程中及时调整可调托撑，确保未拆除梁块与工字钢紧密贴合。

根据《公路工程安全施工技术规范》(JTG F90-2015)中5.6.15条要求:采用双机抬吊作业时，单机的起吊载荷不得超过允许载荷的80%。单台龙门吊起吊能力40t,40t×2×0.8=64t，显然满足要求。

3.2.5 梁块运弃

梁块运输采用13.5m平板运输车，梁拆除梁块由施工现场采用平板运输车运至场地，进行后续破碎处理。

图1 0 龙门吊吊拆梁块平面示意图下载原图

4 钢箱梁安装施工工艺

4.1 总体施工思路

钢箱梁的安装采用的施工流程为:先搭设支架及搭设龙门吊轨道并架设龙门吊，架设两台龙门吊，安装时采用两台龙门吊进行抬吊，63米混凝土箱梁拆除也沿用本方案进行。两台龙门吊单台吊重为40吨，构件大重量达46.7吨，单台重量满足构件重量的80%，满足吊装要求。

此安装方案可以解决现场安装条件不足，也不必封闭道路，因此本工程采用此方案进行钢结构安装。

本跨施工时，采用龙门吊进行拆除和安装。桥面拆除只能半幅拆除、施工完毕后才可拆除另外半幅。具体施工思路为:构件从制作厂运输至现场后不进行堆放，因运输距离较短，采用随运随吊的方式，将需要安装的构件直接运输至229跨(228轴～229轴)，采用两台龙门吊进行抬吊，吊装起来后跨过229#墩盖梁，吊装至安装位置进行原位安装，采用同样的方式完成12片钢箱梁箱室和8片挑檐的安装。

4.2 钢箱梁安装施工方案

4.2.1 构件分段及工况分析

因受安装设备及安装方法影响，本跨钢箱梁沿宽度方向分为五段。长度方向分段位于滇池路箱涵剪力墙上方，支撑架体需支撑于隔板位置，长度方向分为四段，具体分段如下:

本工程主要采用龙门吊进行吊装钢箱梁就位，吊装时构件车停放于相邻跨，龙门吊取料后需跨过盖梁背墙线才能进行安装。根据龙门吊参数及支腿高度，钢丝绳起吊夹角按60度考虑，钢箱梁高度约2.5m，吊装后距离背墙线高度0.58m。另外，单台龙门吊吊重为40吨，构件最大重量为47.8吨，单台龙门吊吊重满足构件重量的80%，满足吊装要求。龙门吊布置见图12。

4.2.2 钢箱梁安装流程

因原桥盖梁为预应力盖梁，混凝土箱梁拆除无法一次将南北两侧全部拆除，需拆除一侧保留另一侧，保证盖梁上有一幅箱梁压重。按计划先拆除北侧63m跨混凝土箱梁及北侧228#墩～229#墩混凝土箱梁，待将北侧钢箱梁安装完成后，再进行南侧混凝土箱梁的拆除，拆除完成后进行南侧钢箱梁的安装。采用拆除混凝土梁的龙门吊进行钢箱梁的安装施工，每段钢箱梁采用两台龙门吊抬吊，钢箱梁安装流程见图12，拆除完北侧63m跨及228#～229#墩混凝土箱梁后，两台龙门吊在228#～229#墩间取梁，先吊装GL1-2梁段→台龙门吊吊装GL1-3梁段→两台龙门吊吊装GL1-4梁段→两台龙门吊吊装GL1-1挑臂梁段→两台龙门吊吊装GL1-5挑臂梁段→GL1-1～5梁段吊装完成后，按照GL1梁段吊装顺序依次吊装GL4-1～5梁段→GL4-1～5梁段吊装完成后，按照GL1梁段吊装顺序依次吊装GL3-1～5梁段→最后吊装合龙段GL2-1～5段，采用18台100t千斤顶落梁，拆除临时支撑措施，完成63m跨钢箱梁的安装施工。

图1 1 钢箱梁构件分段下载原图

图1 2 钢箱梁安装龙门吊布置示意图下载原图

图1 3 钢箱梁安装流程下载原图

5 结论

立交桥改造时当前改善城市交通基础设施的重要工程，原有旧桥拆除将变得非常重要。尤其对于城市桥梁，往往限于周边交通环境要求，对施工速度和精度要求较高。本工程处于车流量密集的交通主干道，考虑到盖梁为预应力构件，采用边拆除混凝土现浇箱梁边安装钢箱梁的施工方案，通过精心组织、细致管理，运用切割拆除法实现了对该桥的快速换梁施工。利用金刚石绳对钢筋混凝土结构进行拆除是近年来新兴的一种切割拆除方法，快速、高效、噪音小、无粉尘污染、不受形状大小限制的有点，与传统桥梁拆除方法相比，在施工方案设计方面有重要突破，对桥梁拆除具有重要意义。

参考文献

[1] 李佳．城市既有跨线桥改造设计及施工方案浅析．铁道标准设计，2012(11):65-68.

[2] 拓明星．切割法在预应力箱梁桥拆除中应用研究．重庆交通大学，2015

[3] 卫君毅．关于桥梁箱梁结构切割拆除的施工技术探讨．交通节能与环保2020,16(02):149-151+155.

[4] 冯春萌．轨道龙门吊安装大吨位钢箱梁施工工艺．西部交通科技2010(08):15-19+67.

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昆明混凝土切割(某城市既有立交桥63m现浇箱梁改造施工工艺分析)

昆明混凝土切割(某城市既有立交桥63m现浇箱梁改造施工工艺分析)

李贵勇 唐朝勇

昆明市公路局昭 通市地方公路管理处

1 工程概况

2 施工特点与施工难度

3 旧桥拆除施工工艺

3.1 拆除数量

3.2 混凝土箱梁拆除施工工艺

3.2.1 搭设拆除支架

3.2.2 搭设轨道梁及龙门吊

3.2.3 主梁箱体切割

(1)翼板切割

(2)箱体切割

(1)切割施工方法

(2)金刚石绳锯切割混凝土施工要点:

(3)切割过程中应注意的问题

3.2.4 吊拆梁块

3.2.5 梁块运弃

4 钢箱梁安装施工工艺

4.1 总体施工思路

4.2 钢箱梁安装施工方案

4.2.1 构件分段及工况分析

4.2.2 钢箱梁安装流程

5 结论

参考文献

李贵勇唐朝勇

昆明市公路局昭通市地方公路管理处