鋼筋混凝土空腹拱的拆除工藝研究

張麗娟

摘要： 高速公路擴建中難以避免存在既有橋梁的拆除設計，本文對某高速公路在保通條件下1-55m鋼筋砼拱橋的拆除方式進行比較分析，提出合理拆除方案，為設計者提供借鑒。

關鍵詞： 高速公路；拱橋；拆除；保通

1、概述

某高速公路分離式立交橋為1-55m鋼筋砼拱橋，因項目改擴建后拱橋跨徑不能滿足加寬路基寬度需要，需對該拱橋進行拆除重建。

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，形成連續剛構體系。

下部結構采用柱式墩、U型橋臺、明挖擴大基礎。該拱橋拱座基身、橋臺臺身及基礎采用片石砼澆筑，其余均采用鋼筋混凝土結構。該拱橋采用拱肋、立柱、縱梁一次澆筑整體落架方案施工。

2、拆除方案對比

該高速公路屬于交通要道，且分流困難，不能進行完全封閉施工，故在制定拆除方案時必須保留其通行能力。因此，橋梁拆除過程中要嚴格保證通行安全，必須做到以下幾點

（1）結構拆除時，隨著橋梁結構體系轉換、解體、構件卸下、破碎、運輸等過程中，不能出現突然的破壞、斷裂、失穩、傾覆。

（2）拆除過程中不能出現機械設備、支架的失穩、傾覆。

（3）拆除過程中形成的噪音、粉塵、建筑垃圾應有妥善的處理措施，不能影響環境及通行安全。

基于上述要求，對橋梁拆除主要采用機械拆除或者爆破拆除工藝。

2.1機械拆除

該拱橋拆除原則為“從上到下”，即：橋面附屬結構→橋面鋪裝層砼→上部梁板→立柱→橋臺、拱座及附屬→拆除物處理。其拆除步驟如下：

（1）橋面附屬結構物拆除

橋面附屬結構物主要有梁側防撞墻、防落網、路燈柱及各種管線等。橋上路燈柱、各種管線等，聯系相關管理部門拆除。其余附屬設施由于重量較輕，且拆除附屬設施時，橋梁整體剛度未減小，此時橋梁結構是安全的。為加快施工進度，僅考慮全橋范圍對稱拆除。

（2）橋面鋪裝層砼拆除

砼面層拆除由橋梁中部向兩端進行。由于橋面各構件主要為小型構件，采用空壓機風鎬人工鑿除，不采用大型機械拆除，以保證上層構件的拆除，不損傷下層梁板，使梁板能被順利安全的拆除。橋梁兩側應設置安全防護網，在可以起一定的防護作用外，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明確橋面砼與梁板砼的分界線，應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施：用金剛石圓盤鋸（切割深度達度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、遂塊實心板用吊車吊走。在此過程中可在拱肋處搭設支架設置防護網以防砼碎塊掉落橋下公路。

（4）立柱拆除

用高效鉆孔設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立柱根部進行切割，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，將交通量轉移至左半幅并保證雙向通行。在右半幅搭設腳手架，為確保

切割拱肋時剩余拱肋安全，在左幅硬路肩處搭設支撐支架。

②對拱頂進行切割，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后僅保留中央分隔帶支架時能有效支撐左幅剩余拱肋。經計算，剩余左幅拱自身配筋能滿足承載能力要求，此時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、拱座及附屬拆除

橋臺、拱座及附屬結構可采用使用挖掘破碎機破除后，廢渣用挖掘機裝車運走。兩端橋臺及拱座可同行進行。

2.2爆破拆除

2.2.1爆破拆除方案：

采用微差延期、重要受力點拋擲爆破、其余部位松散爆破的原地坍塌控制爆破技術進行爆破拆除（注：主體外露部分如拱肋、縱梁、立柱等采用爆破拆除，橋臺基礎、拱座基身等隨挖方邊坡開挖不采用爆破拆除）。

微差爆破-通過合理設計起爆網路，精確控制每個炮孔炸藥起爆的順序和時間，將橋梁爆破的炸藥量合理的分布，減少爆破危害，通過橋梁不同結點的破壞順序來控制橋梁的坍塌范圍及倒塌方向。

根據橋梁各結點的力學結構不同，精確設計炸藥用量，確保少產生多余炸藥爆炸作用力，盡量減少不必要的破壞，從而有效主動控制爆破危害。

2.2.2爆破位置及參數：

（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

1）、左拱腳處

①爆破口范圍

由結合部往上約2m的橋拱（厚1m，長5.5m，寬2m）。

②孔網參數

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：nb=2/0.4+1=6

單排孔數：na=5.5/0.4+1=15

總孔數：N=na×nb=90

③裝藥及其結構

單耗：q取1500g/m3（具體以實驗炮為準）

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

裝藥結構：導爆索串不耦合裝藥結構（將單孔240克炸藥分成3個80克的，用導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孔網參數

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：nb=1.2/0.4+1=4

單排孔數：na=5.5/0.4+1=15

總孔數：N= na×nb=60

③裝藥及其結構

單耗：q取1500g/m3（具體以實驗炮為準）。

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

裝藥結構：導爆索串不耦合裝藥結構（將單孔360克炸藥分成3個100克、1個60克的，用導爆索將其等間距串起）

2.2.3路面防護措施

（1）主動措施：即通過合理設計爆破參數，依據等能爆破原理，確保炸藥爆炸產生的能量大致等于鋼筋混凝土結構解體所需要的能量，盡量少的讓炸藥爆炸能量作無用功從而產生爆破振動、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，在主要受力點處（拱肋與支座的結點、拱頂等）進行大藥量的拋擲爆破裝藥設計，確保混凝土脫鋼筋籠鋼筋屈服，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-為減少對路的沖擊破壞，應盡量減小爆破塊度，對橋梁的其余部位只能采用小藥量的松散爆破設計，爆破破碎鋼筋籠內的混凝土讓其脫籠，致使形成不大體積的坍落塊，從而減少對路的沖擊破壞力。

（2）被動措施：即在路面一定范圍內敷設剛-柔組合緩沖隔離層（10m寬30m長），減緩橋梁解體塊對路面的沖擊破壞。一般在路上先用木方橫豎敷設二層，再于其上敷設一層鋼板，最后在鋼板上再堆積上約0.5m厚度的河沙。根據理論計算及工程實際情況，可以有效保護路面。

3、結論

通過對兩個方案拆除工藝的具體分析，兩方案的優缺點如下：

（1）從工程造價的角度分析，機械拆除較為經濟，爆破拆除造價較高。

（2）從施工安全方面考慮，爆破拆除安全防護設施較為復雜，機械拆除安全防護設計相對簡單。

（3）從保通影響方面考慮，機械拆除能實現不中斷交通，而爆破拆除需臨時封閉交通，對通行影響大。

4、結束語

本文通過對具體橋梁拆除工藝的機械拆除和控制性爆破拆除進行了詳細的闡述，并綜合分析了各自工藝的優缺點，為廣大橋梁拆除設計提供了借鑒。

參考文獻：

[1] 李必紅等.爆炸作用基礎，長沙：國防科技大學出版社，2015

[2] 張守中.爆炸沖擊動力學，北京：兵器工業出版社，1993

[3] 李必紅等.特種爆破[M]，長沙：國防科技大學出版社，2015