張麗娟
摘要: 高速公路擴(kuò)建中難以避免存在既有橋梁的拆除設(shè)計(jì),本文對(duì)某高速公路在保通條件下1-55m鋼筋砼拱橋的拆除方式進(jìn)行比較分析,提出合理拆除方案,為設(shè)計(jì)者提供借鑒。
關(guān)鍵詞: 高速公路;拱橋;拆除;保通
1、概述
某高速公路分離式立交橋?yàn)?-55m鋼筋砼拱橋,因項(xiàng)目改擴(kuò)建后拱橋跨徑不能滿足加寬路基寬度需要,需對(duì)該拱橋進(jìn)行拆除重建。
該拱橋主橋采用二次拋物線等截面板拱,凈跨徑L0=55m,凈矢高f0=11m,矢跨比1/5,拱肋高1m,橋下主橋凈空不小于5.5m(即拱橋頂至沈吉高速路面凈高差不小于16.5m)。拱上矩形立柱,行車道為“п”形梁,與立柱固接,形成連續(xù)剛構(gòu)體系。
下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩、U型橋臺(tái)、明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)。該拱橋拱座基身、橋臺(tái)臺(tái)身及基礎(chǔ)采用片石砼澆筑,其余均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。該拱橋采用拱肋、立柱、縱梁一次澆筑整體落架方案施工。
2、拆除方案對(duì)比
該高速公路屬于交通要道,且分流困難,不能進(jìn)行完全封閉施工,故在制定拆除方案時(shí)必須保留其通行能力。因此,橋梁拆除過程中要嚴(yán)格保證通行安全,必須做到以下幾點(diǎn)
(1)結(jié)構(gòu)拆除時(shí),隨著橋梁結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換、解體、構(gòu)件卸下、破碎、運(yùn)輸?shù)冗^程中,不能出現(xiàn)突然的破壞、斷裂、失穩(wěn)、傾覆。
(2)拆除過程中不能出現(xiàn)機(jī)械設(shè)備、支架的失穩(wěn)、傾覆。
(3)拆除過程中形成的噪音、粉塵、建筑垃圾應(yīng)有妥善的處理措施,不能影響環(huán)境及通行安全。
基于上述要求,對(duì)橋梁拆除主要采用機(jī)械拆除或者爆破拆除工藝。
2.1機(jī)械拆除
該拱橋拆除原則為“從上到下”,即:橋面附屬結(jié)構(gòu)→橋面鋪裝層砼→上部梁板→立柱→橋臺(tái)、拱座及附屬→拆除物處理。其拆除步驟如下:
(1)橋面附屬結(jié)構(gòu)物拆除
橋面附屬結(jié)構(gòu)物主要有梁側(cè)防撞墻、防落網(wǎng)、路燈柱及各種管線等。橋上路燈柱、各種管線等,聯(lián)系相關(guān)管理部門拆除。其余附屬設(shè)施由于重量較輕,且拆除附屬設(shè)施時(shí),橋梁整體剛度未減小,此時(shí)橋梁結(jié)構(gòu)是安全的。為加快施工進(jìn)度,僅考慮全橋范圍對(duì)稱拆除。
(2)橋面鋪裝層砼拆除
砼面層拆除由橋梁中部向兩端進(jìn)行。由于橋面各構(gòu)件主要為小型構(gòu)件,采用空壓機(jī)風(fēng)鎬人工鑿除,不采用大型機(jī)械拆除,以保證上層構(gòu)件的拆除,不損傷下層梁板,使梁板能被順利安全的拆除。橋梁兩側(cè)應(yīng)設(shè)置安全防護(hù)網(wǎng),在可以起一定的防護(hù)作用外,還可以阻擋打碎的砼碎塊掉落橋下公路上。橋面的鑿除過程中應(yīng)明確橋面砼與梁板砼的分界線,應(yīng)盡量避免損傷到梁板砼,以防止梁板在起吊過程中斷裂。
(3)上部梁板拆除
上部梁板拆除方案實(shí)施:用金剛石圓盤鋸(切割深度達(dá)度0.6m左右)將上部梁板(一塊板重4.7噸左右)沿縱、橫向鉸縫切割分離。由中間向兩邊遂孔、遂塊實(shí)心板用吊車吊走。在此過程中可在拱肋處搭設(shè)支架設(shè)置防護(hù)網(wǎng)以防砼碎塊掉落橋下公路。
(4)立柱拆除
用高效鉆孔設(shè)備在立柱中鉆孔后并用鋼絲繩穿過,吊車吊起,再用金剛石圓盤鋸或金剛石繩鋸對(duì)立柱根部進(jìn)行切割,完成后吊裝走,其中最高立柱重17t。
(5)主拱肋拆除
①封閉右半幅交通,將交通量轉(zhuǎn)移至左半幅并保證雙向通行。在右半幅搭設(shè)腳手架,為確保
切割拱肋時(shí)剩余拱肋安全,在左幅硬路肩處搭設(shè)支撐支架。
②對(duì)拱頂進(jìn)行切割,切割位置選擇在高速公路中央分隔帶中心處,拆除右半幅拱肋。此階段要求拆除右幅形成到范圍內(nèi)后僅保留中央分隔帶支架時(shí)能有效支撐左幅剩余拱肋。經(jīng)計(jì)算,剩余左幅拱自身配筋能滿足承載能力要求,此時(shí)中分帶支架所受力為409kN,邊支架受力為1160kN。
③ 右半幅拱肋拆除后,將交通量轉(zhuǎn)移至右半幅并保證雙向通行能力,再拆除左半幅拱肋。
(6)橋臺(tái)、拱座及附屬拆除
橋臺(tái)、拱座及附屬結(jié)構(gòu)可采用使用挖掘破碎機(jī)破除后,廢渣用挖掘機(jī)裝車運(yùn)走。兩端橋臺(tái)及拱座可同行進(jìn)行。
2.2爆破拆除
2.2.1爆破拆除方案:
采用微差延期、重要受力點(diǎn)拋擲爆破、其余部位松散爆破的原地坍塌控制爆破技術(shù)進(jìn)行爆破拆除(注:主體外露部分如拱肋、縱梁、立柱等采用爆破拆除,橋臺(tái)基礎(chǔ)、拱座基身等隨挖方邊坡開挖不采用爆破拆除)。
微差爆破-通過合理設(shè)計(jì)起爆網(wǎng)路,精確控制每個(gè)炮孔炸藥起爆的順序和時(shí)間,將橋梁爆破的炸藥量合理的分布,減少爆破危害,通過橋梁不同結(jié)點(diǎn)的破壞順序來控制橋梁的坍塌范圍及倒塌方向。
根據(jù)橋梁各結(jié)點(diǎn)的力學(xué)結(jié)構(gòu)不同,精確設(shè)計(jì)炸藥用量,確保少產(chǎn)生多余炸藥爆炸作用力,盡量減少不必要的破壞,從而有效主動(dòng)控制爆破危害。
2.2.2爆破位置及參數(shù):
(1)主要爆破部位
共有三處分別是左、右拱腳和拱頂。
(2)基本爆破參數(shù)
1)、左拱腳處
①爆破口范圍
由結(jié)合部往上約2m的橋拱(厚1m,長5.5m,寬2m)。
②孔網(wǎng)參數(shù)
布孔形式:梅花形(又稱三角形)
孔徑:D=40mm間距:a=0.4m
排距:b=0.4m孔深:l=0.8m
排數(shù):nb=2/0.4+1=6
單排孔數(shù):na=5.5/0.4+1=15
總孔數(shù):N=na×nb=90
③裝藥及其結(jié)構(gòu)
單耗:q取1500g/m3(具體以實(shí)驗(yàn)炮為準(zhǔn))
單孔藥量:Q=q×a×b×H=1500×0.4×0.4×1=240g
總藥量:∑Q=Q×N=240×90=21600g=21.6kg
堵塞長度:L2=0.3m裝藥長度:L1=0.5m
裝藥結(jié)構(gòu):導(dǎo)爆索串不耦合裝藥結(jié)構(gòu)(將單孔240克炸藥分成3個(gè)80克的,用導(dǎo)爆索將其等間距串起)
2)、右拱腳處
同上-左拱腳處。
3)、拱頂處
①爆破口范圍
拱頂中線往兩邊長約1.2m(厚1.5m,長5.5m,寬1.2m)。
②孔網(wǎng)參數(shù)
布孔形式:梅花形(又稱三角形)
孔徑:D=40mm間距:a=0.4m
排距:b=0.4m孔深:l=1.3m
排數(shù):nb=1.2/0.4+1=4
單排孔數(shù):na=5.5/0.4+1=15
總孔數(shù):N= na×nb=60
③裝藥及其結(jié)構(gòu)
單耗:q取1500g/m3(具體以實(shí)驗(yàn)炮為準(zhǔn))。
單孔藥量:Q=q×a×b×H=1500×0.4×0.4×1.5=360g
總藥量:∑Q=Q×N=240×90=21600g=21.6kg
堵塞長度:L2=0.3m
裝藥長度:L1=1.0m
裝藥結(jié)構(gòu):導(dǎo)爆索串不耦合裝藥結(jié)構(gòu)(將單孔360克炸藥分成3個(gè)100克、1個(gè)60克的,用導(dǎo)爆索將其等間距串起)
2.2.3路面防護(hù)措施
(1)主動(dòng)措施:即通過合理設(shè)計(jì)爆破參數(shù),依據(jù)等能爆破原理,確保炸藥爆炸產(chǎn)生的能量大致等于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)解體所需要的能量,盡量少的讓炸藥爆炸能量作無用功從而產(chǎn)生爆破振動(dòng)、爆破沖擊波以及爆破飛散物等爆破危害。
①拋擲爆破裝藥-為確保橋梁在重力作用下坍塌解體,在主要受力點(diǎn)處(拱肋與支座的結(jié)點(diǎn)、拱頂?shù)龋┻M(jìn)行大藥量的拋擲爆破裝藥設(shè)計(jì),確?;炷撩撲摻罨\鋼筋屈服,而不能靠大炸藥量的爆炸作用直接炸斷鋼筋。
②松散爆破裝藥-為減少對(duì)路的沖擊破壞,應(yīng)盡量減小爆破塊度,對(duì)橋梁的其余部位只能采用小藥量的松散爆破設(shè)計(jì),爆破破碎鋼筋籠內(nèi)的混凝土讓其脫籠,致使形成不大體積的坍落塊,從而減少對(duì)路的沖擊破壞力。
(2)被動(dòng)措施:即在路面一定范圍內(nèi)敷設(shè)剛-柔組合緩沖隔離層(10m寬30m長),減緩橋梁解體塊對(duì)路面的沖擊破壞。一般在路上先用木方橫豎敷設(shè)二層,再于其上敷設(shè)一層鋼板,最后在鋼板上再堆積上約0.5m厚度的河沙。根據(jù)理論計(jì)算及工程實(shí)際情況,可以有效保護(hù)路面。
3、結(jié)論
通過對(duì)兩個(gè)方案拆除工藝的具體分析,兩方案的優(yōu)缺點(diǎn)如下:
(1)從工程造價(jià)的角度分析,機(jī)械拆除較為經(jīng)濟(jì),爆破拆除造價(jià)較高。
(2)從施工安全方面考慮,爆破拆除安全防護(hù)設(shè)施較為復(fù)雜,機(jī)械拆除安全防護(hù)設(shè)計(jì)相對(duì)簡單。
(3)從保通影響方面考慮,機(jī)械拆除能實(shí)現(xiàn)不中斷交通,而爆破拆除需臨時(shí)封閉交通,對(duì)通行影響大。
4、結(jié)束語
本文通過對(duì)具體橋梁拆除工藝的機(jī)械拆除和控制性爆破拆除進(jìn)行了詳細(xì)的闡述,并綜合分析了各自工藝的優(yōu)缺點(diǎn),為廣大橋梁拆除設(shè)計(jì)提供了借鑒。
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