中心城区钢筋混凝土箱梁拆除施工技术研究和实践

中心城区钢筋混凝土箱梁拆除施工技术研究和实践

任义广   江荣威   朱淑坤

中国一冶集团有限公司  湖北武汉

摘要：随着城市化进程的加快，城市交通基础设施的更新换代日益频繁，钢筋混凝土箱梁作为城市桥梁的主要结构形式，其拆除工作对城市交通和环境影响较大。本文结合中心城区的特点，以宜昌市沿江大道的40米钢筋混凝土箱梁拆除为例，研究提出了一种结合绳锯切割、分段吊装技术与现代监测监控技术的拆除方案，旨在保障拆除作业的安全性，同时减少对环境的影响。本文详细探讨了拆除过程中的关键技术和安全措施，以期为类似工程提供参考。

关键词：箱梁拆除；绳锯切割；分段吊装；监测监控；安全措施

一、引言

钢筋混凝土箱梁因其结构稳定性好、承载能力强，在城市桥梁建设中得到了广泛应用。然而，随着城市交通需求的增长和城市规划的调整，部分老旧箱梁桥梁逐渐出现病害，病害发生以来，为保障通行安全，各部门高度重视，采取了病害检测、病害维修、交通管控等措施并积极寻求根治方案，但年安全维养成本高昂，为消除安全隐患，经论证后需要拆除以适应新的交通发展。但如何在中心城区的复杂环境下安全、高效地进行大型钢筋混凝土结构的拆除，同时最小化降低对公众生活的影响，是当前工程实践中亟需解决的问题。本文以宜昌市沿江大道的箱梁拆除为案例，探讨了一种适用于中心城区的拆除方案。

二、工程背景与挑战

作为北引桥首跨箱梁，该段横跨沿江大道，结构全长40米，衔接夷陵长江大桥与北引桥。作为市中心横跨江南江北的重要交通通道，桥梁服役较久，逐步出现病害且结构病害进一步恶变，存在严重安全隐患，经论证后进行拆除重建。桥梁拆除过程中主要面临下列挑战：

（1）拆除构件超大。夷陵大桥北引桥沿江大道40m预应力砼箱梁宽16.5～19.5m，梁高2.2m，梁重量1500t，拆除工程施工难度大，在确保沿江大道交通安全的前提下，在梁底架设钢管贝雷管支架体系后进行分段切割，为减轻单块吊装重量，分序对防撞墙、翼缘板进行对称拆除。对主体结构划分为18段，单段最大重量不超过45t，满足吊装及运输要求。

图1 沿江大道现浇箱梁拆除前实景图

（2）安全风险高。支架搭设、起重吊装等作业均为高空作业，其中吊装作业属超危大工程，方案编制、审批、论证、交底、监督旁站、节点验收等工序必须按照规范要求严格落实，确保绝对安全。

（3）保通压力大。沿江大道作为市中心主干道，承担交通运力大，同时作为旅游专线，是对外文明展示的窗口，拆除期间交通无法全封闭，为此项目专班对接交管、城管、市政府等部门，多次探勘现场，调整工序、调节时段，优化方案，最终各方形成统一意见，并提前对外公布，将社会影响降至最低。

图2 沿江大道现浇箱梁拆除交通导行图

（3）环保要求高。待拆桥梁位于城市中心区，北引桥与两侧居民最近处不到5m，施工时需要控制噪音和粉尘及污水排放困难，环保要求高。施工时尽量减少用液压啄木鸟机械、合金钢轮锯等产生高噪声的设备，采用低噪声的设备。

考虑到其地理位置和重要性，拆除工作必须确保交通最小化中断及对周边环境的保护。本文将探讨此类工程的技术难点及解决方案，重点分析40m箱梁的拆除技术与施工过程安全环保管理。

三、拆除方案与技术选择

根据工程需求，拆除方案经过严格的比选，最终确定为机械吊装与绳锯切割拆除法。此方案可以在保证安全的同时，减少噪音和粉尘的产生，更适合城市中心区域的应用。

3.1 拆除方案的决策过程

在确定最终的拆除方案前，项目团队进行了多方面的考量和比较。首先，进行了详尽的现场调研，包括结构稳定性分析、周边环境影响评估以及交通影响研究。此外，考虑到工程位于市中心，环境保护、噪音控制和粉尘管理是方案选择的重要因素。

项目团队列举了以下几种拆除方法，并进行了综合评估：

综合考虑进度、安全文明、环保等方面，机械吊装与绳锯切割拆除法被选为桥梁拆除的主要方法。

3.2 关键技术与设备

3.2.1 绳锯切割技术

绳锯切割技术通过安装有金刚石颗粒的高速运转的钢绳完成切割，可以精确控制切割混凝土结构的深度和方向，以便进行分段拆除。

应用细节：

（1）预切割：在主体切割之前，先进行边缘和难以触及部位的预切割，确保整体拆除的顺利进行。

（2）水冷系统：切割过程中使用水冷系统，以降低切割区域的温度，减少粉尘和延长切割设备的使用寿命。

图3  绳锯机及切割示意图

3.2.2 钢管贝雷梁和盘扣支架

钢管贝雷梁与盘扣支架的结合使用，为重型箱梁提供稳固的临时支撑。这种支撑系统不仅提高了施工安全性，还能有效地分散载重，减少对已有结构的影响。

设计要点：

（1）加载能力：设计时需详细计算支架的承载能力，确保能够承受拆除过程中的最大载荷。

（2）灵活配置：支架的配置需根据实际拆除的结构形态和现场条件灵活调整，确保其稳定性和安全性。

图4  钢管贝雷梁和盘扣支架搭设纵断面示意图

图5 钢管贝雷梁和盘扣支架搭设成型效果图

3.2.3 分段吊装策略

分段吊装是一种有效的方法，通过将大型结构切割成小块后用吊车逐一吊装。这种方法可以有效地控制拆除过程，减少对周围环境的影响。

图6  现浇箱梁切割分块吊装顺序

实施步骤：

（1）重量计算：精确计算每一段的重量，以选择合适的吊装设备。

（2）吊装序列：合理规划吊装的顺序和路径，避免重复调整吊车位置，提高效率。

表1-现浇箱梁分缝分块序号及对应重量表

四、施工过程监测监控

在桥梁拆除施工过程中，监测监控是确保拆除工程安全、精确和高效的关键环节。实施现场监控系统，包括视频监控和传感器监测，以实时监控结构的稳定性和各项工序的执行情况。此外，辅助采用新技术如无人机进行空中监控，为项目管理提供全方位的视角和数据支持。

4.1视频监控

在整个拆除区域安装高清晰度摄像头，实时监控作业现场的动态。不仅可以监控施工人员的安全操作情况，还可以用于监测施工现场的非预期活动和潜在危险，更直观掌握现场各区段危险源实时影像，实现危险部位全方位、全时段监测。

4.2 传感器监测

使用各种传感器（如振动传感器、倾斜传感器和压力传感器）监测结构在拆除过程中的行为。这些传感器能够提供关于结构稳定性和潜在变形的实时数据，特别是在关键的结构构件上，实现监测数据自动管控、重点区域主动监控。

应用示例：

（1）振动传感器：监测拆除活动产生的振动，确保振动水平在安全范围内，防止对邻近建筑造成影响。

（2）倾斜传感器：安装在主要支撑结构上，监测任何倾斜或偏移。

（3）压力传感器：测量支撑系统中的力学变化，确保所有加载均在设计的安全范围内。

4.3 数据集成与实时分析

通过将监控摄像头和传感器数据集成到一个自动化监测预警系统中，可以实现数据的实时分析和综合预警评估。使用专业软件进行数据分析，可以及时发现问题并迅速反应，调整施工策略或采取紧急措施。

五、安全管理与环保措施

5.1 安全管理

安全是拆除工程的重中之重。北引桥拆除过程中，按照安全第一、预防为主、综合治理总方针，筑牢项目安全生产底线，落实双重预防机制；严控危大工程管理、加强应急管理培训；制定安全创优策划，贯彻落实创优目标。

5.1.1 高空作业安全

班前喊话，入脑入心。对于所有高空作业，均采用了五点式安全带和安全网、加装安全生命绳。此外，施工人员在操作过程中必须全程佩戴安全帽和其他个人防护设备。临边拆除后跟进采用工具式栏杆封闭，专责人员全程巡查。

5.1.2 消防安全

划分工区，网格化管理。由于拆除工程涉及大量电动工具和电气设备，消防安全防范措施尤为重要。专职电工每日巡查，确保所有电气设备均有效接地保护。施工现场配备充足的灭火器和沙桶，消防器材器具覆盖工作面，做到有备无患。

5.1.3 吊装施工安全

采用吊装许可制度，设立“吊装票”。吊装工作开始前，对吊装设备以及所用索具、卡环、夹具、卡具等的规格、技术性能进行细致检查或试验，具备条件后各方负签署票证。重要构件吊装前进行试吊，经检查各部位正常后正式吊装。特种设备、特殊工种专项管理，确保各管理流程合规。

5.1.4 应急救援与预案

风险分级，双重预防。对拆桥施工中的风险进行识别与分级，加强管理人员与作业人员的安全技术交底，制定专项应急预案，准备应急物资，加强应急培训及演练，提高安全处置能力，做到“人人讲安全，个个会应急”。

5.2 环境保护

资金保障、专款专用。安全文明标准化措施落实专款专用，系统做好安全文化建设，发放安全生产手册；践行安全文明标准化建设，打造绿色、清洁、环保工地。

5.2.1 废物管理

分类、无害化处理。拆除产生的废弃物按照环保规定尽可能回收利用。例如，钢筋和未受污染的混凝土块被收集并送往再生利用工厂。

5.2.2 粉尘和噪音控制

分区分时，降尘降噪。使用低噪音的机械设备，并在工作时段限制重型机械的使用，以降低对周边环境的影响。优化工序施工，白天进行分缝分块，夜晚进行吊装运输，降低噪声对市民及交通影响，此外，设置噪音屏障，进一步减少噪音扩散。

六、结论

通过本次宜昌市沿江大道的钢筋混凝土箱梁拆除实践，总结了以下关键技术和管理经验，为未来类似城市桥梁拆除项目提供参考：

（1）技术创新：采用绳锯切割和分段吊装技术，有效提升了拆除效率，保障了拆除过程的安全性和环保性。

（2）安全管理：实施全面的风险评估和现场监控监测，确保了高标准的施工安全。

（3）环境保护：通过有效的扬尘和噪音控制措施，以及废物的分类处理，最大限度减少了拆除活动对环境的影响。

（4）社会沟通：与政府部门、当地社区保持良好的沟通，减少了对市民日常生活的干扰，确保了项目的顺利进行。

综上所述，本次拆除项目不仅成功地解决了一项工程难题，还为类似环境中的拆除工程提供可行的经验和技术参考。

参考文献

[1]王雪峰，杜鸣曲，杨科.保通条件下连续梁跨线桥拆除技术[J].交通技术，2021(3): 56-58.

[2]张松，王超.金刚石绳锯切割技术在桥梁拆除中的应用[J].交通世界，2021(12): 142-143.

[3]周环.浅谈现浇钢筋混凝土箱梁分段拆除技术[J].工程技术交流，2023(05): 103-105.

[4]杨文超.基于金刚石绳锯切割技术在老旧桥梁拆除工程的研究[J].建筑技术开发，2022(23): 60-61.

[5]唐刚刚，易聪，田辉.城镇桥梁绳锯切割法拆桥施工技术的运用[J].建筑技术，2024(2): 211-213.