预应力混凝土箱梁拆除方案-V1.1.doc

预应力整孔简支箱梁高位拆除方案中铁三局集团技术开发部2007-10-25目录一、概况2二、分块切割法拆除方案32.1 方案概述32.2支架平台搭设32.2.1支架平台基本要求32.2.2支架平台方案32.2.3方案比选82.3下导梁固定82.4箱梁切割与吊运92.4.1切割工具选择92.4.2分块及切割顺序112.4.3切割机布置方式112.4.4标记切割位置122.4.5设置吊点及工作孔122.4.6吊车就位122.4.7安全防护122.4.8切割作业132.4.9吊离分割段13三、爆破切割方案143.1爆破设计依据143.2方案综述143.3炮孔布置及工艺参数设计说明143.4爆破参数设计153.4.1翼缘板纵向153.4.2翼缘板横向153.4.3顶板163.4.4腹板163.4.5底板163.4.6爆破参数汇总173.5机械设备与劳力表173.6火工品材料183.7施工工艺183.7.1布孔183.7.2钻孔193.7.3装药和堵塞193.7.4起爆网络193.7.5安全与防护203.7.6进度、安全保证措施21一、概述1.1箱梁结构箱梁位于距地面约50m墩顶。箱梁全长32.6m，端部梁高3.0m，跨中梁高2.8m，底宽5.74m，顶宽9.5m，顶板厚度0.340m0.64m，底板厚度0.300m0.700m，腹板厚度0.480m1.072m，重820t，参见图1-1。箱梁混凝土C50， 27束12-75预应力钢束，普通钢筋最大25，间距100mm。图1-1 箱梁概图1.2二、分块切割法拆除方案2.1 方案概述本次拆除必须在距地面约50m的高位操作，采用分块切割法。即桥下搭设支架，由汽车吊事先吊起将被切割的箱梁节段；将箱梁进行分块、分段切割后，重力转移到吊机上；然后将切下的箱梁节段转移至指定位置，进行解体、破碎，清理现场。本方案优点在于：施工可操作性强，安全隐患小，但吊车与梁体切割需进行较好配合，切块重量要控制好，切割时要注意梁体预应力的释放影响。2.2支架平台搭设2.2.1支架平台基本要求支架平台即箱梁周围的作业平台。基本要求是：支架平台的宽度要满足两侧设宽度不小120 cm 的工作平台要求。为避免梁体切割过程中造成卡锯现象，支架应与箱梁底面支承密实，安装支架顶面支承枕木时，须先用千斤顶将梁体抬高，然后打入木楔，使梁体形成一定的预拱度。为方便梁体切割作业，在梁体底面需预留足够的作业空间。2.2.2支架平台方案方案一，贝雷片一跨简支梁式平台。见图2-1，立柱基础采用钢筋混凝土条形基础，尺寸120022080cm；每侧立柱采用65298螺旋钢管，每根长度从承台顶面起算为42.57m；立柱顶面设置240a分配梁，长度10.80m；分配梁上放置纵梁，纵梁由42榀贝雷梁组成，间距25cm，总宽度10.25m，每榀贝雷梁由9片贝雷片组成；纵梁上面铺10，间距80cm，作为钢管脚手架底座；与架桥机下导梁相间部分用扣件式钢管脚手架补充，间距80cm，步距100cm。图2-1 贝雷片一跨简支梁式平台主要技术参数：单榀贝雷片容许弯矩M=788.2kN.m；单根立柱设计承载力N=104.167t；立柱基础承载力=200kPa。注意事项：立柱应从承台顶面支立，不宜从填土顶面支立，否则基低压力会对桥墩产生水平推力；立柱安装要保证顺直和垂直。主要工程数量：基础钢筋混凝土：4.224m3；5298螺旋钢管：510.84m，41.42 t；40a槽钢：86.40m，5.09t；贝雷片：378片，115.29t；10槽钢：358.75m，3.59t；483.5钢管脚手架：28.178t；其它钢材：58.07t。方案二，贝雷片三跨连续梁式平台。按填土高度距墩顶以下32m设计，见图2-2。立柱基础采用钢筋混凝土条形基础，尺寸120022090cm；每个立柱采用35298螺旋钢管，中间两排立柱从填土顶面开始支立，长度28.57m，两端立柱从承台顶面开始支立，长度42.57m；立柱顶面设置240a分配梁，长度10.80m；分配梁上放置纵梁，纵梁由12榀贝雷梁组成，横向布置如图，总宽度10.25m，每榀贝雷梁由9片贝雷片组成；纵梁上面铺I22b，间距80cm，作为钢管脚手架底座；与架桥机下导梁相间部分用扣件式钢管脚手架补充，间距80cm，步距100cm。主要技术参数：单榀贝雷片容许弯矩M=788.2kN.m；单根立柱设计承载力N=104.167t；立柱基础承载力从填土顶面以下5m保证=100kPa。图2-2 贝雷片三跨连续梁式平台注意事项：中间立柱可考虑从填土顶面支立，若从原状土地面开始支立，地基不需要加固处理；立柱安装要保证顺直和垂直。主要工程数量：基础钢筋混凝土：4.224m3；5298螺旋钢管：填土高度距墩顶32m时总延米255.42+(32-6.43)6=408.84m，总重量20.71+(32-6.43)0.4865=33.15t；填土高度距墩顶20m时总延米255.42+(20-6.43)6=336.84m，总重量20.71+(20-6.43)0.4865=27.31t；填土高度距墩顶10m时总延米255.42+(10-6.43)6=276.84m，总重量20.71+(10-6.43)0.4865=22.45t；40a槽钢：172.80m，10.18t；贝雷片：108片，32.94t；I22b工字钢：358.75m，13.09t；483.5钢管脚手架：28.178t；其它钢材：35.26t。方案三，满堂脚手架平台。按填土高度距墩顶以下32m设计，见图2-3。基础采用20cm碎石垫层，10cm素混凝土，上面铺10，间距80cm，作为钢管脚手架底座；钢管脚手架间距80cm，步距100cm。图2-3 满堂脚手架平台主要技术参数：基础承载力= 46.5kPa。主要工程数量：碎石垫层：124.42 m3；C15素混凝土：62.21m3；10槽钢：792.0m，7.92t；483.5钢管脚手架：垂直方向9.783t/m，填土高度距墩顶32m时总重量313.06t，填土高度距墩顶20m时总重量195.66t，填土高度距墩顶10m时总重量97.83t；其它钢材：96.29t。方案四，万能杆件平台按填土高度距墩顶以下32m设计，见图2-4。基础采用30cm碎石垫层，20cm素混凝土。图2-4 万能杆件平台主要技术参数：基础承载力= 46.5kPa。主要工程数量：碎石垫层：186.63 m3；C15素混凝土：124.42m3；万能杆件、I63工字钢：填土高度距墩顶32m时总重量283t，填土高度距墩顶20m时总重量200t，填土高度距墩顶10m时总重量102t。2.2.3方案比选方案一的优点是对填土的密实度、均匀性没有要求，支架基础稳定可靠；缺点是立柱高，对立柱安装的顺直度和垂直度要求较高，贝雷片排列紧密，安装不便。方案二的优点是减小了纵梁跨度，贝雷片安装方便，中跨立柱高度小，增强了中跨立柱的稳定性，降低了中跨立柱的安装要求；缺点是对填土的密实度、均匀性要求较高，填土顶面以下5m要保证承载力100kPa。方案三的优点是支架抱墩，稳定性好，支架搭设不需要汽车吊配合也可作业，对地基承载力要求低；缺点是工程量大，对施工组织、连接部位的可靠性要求高。方案四的优点是支架受力明确，支架搭设不需要汽车吊配合也可作业，对地基承载力要求低；缺点是工程量大，万能杆件数量多，材料组织困难。综合比较，建议选择方案二。2.3下导梁固定由于架桥机下导梁前端位于箱梁下方，尾端和运梁车相连，运梁车部分架空，为防止箱梁拆除过程中下导梁突然反弹，需要对下导梁前端加固。具体措施是利用墩顶人孔安装锚固钢梁，把钢梁和下导梁连接在一起。2.4箱梁切割与吊运2.4.1切割工具选择切割采用高速混凝土切割机，有两种类型：锯片锯和金刚石切割线锯。参见下图2-4、图2-5、图2-6、图2-7。图2-4 锯片锯主要构造图2-5 锯片锯切割混凝土图2-6 金刚石切割线锯工作原理图图2-7 金刚石切割线锯锯片锯（液压墙锯）是应用于建筑工程改造和加固施工的高级工程工具，作为一种特种切割工具，适用于钢筋混凝土、岩石、陶瓷、砖墙等坚硬材料的切割，主要用于建筑物局部改造拆除、建筑墙体切割拆除、构筑物分离切割施工、桥梁切割拆除、铁路涵洞切割等。金刚石切割线锯（钻石线锯机、金刚石绳锯机）为液压驱动动力装置切割设备，可对较厚实的混凝土实现各种切割。线锯（绳锯）对密排钢筋混凝土构筑物、厚砖墙，甚至水下切割作业都能胜任。切割作业深度不受限制，作业环境适应性更强、作业效率更高。是液压墙锯机的后援设备。二者相比，锯片锯速度快、费用低，但最大切割厚度530mm，金刚石切割线锯尤其适用于不规则物体的切割，厚度不受限制。甘肃省兰州公路总段工程处2004 年对无锡市锡澄运河公路大桥成功拆除。该桥箱梁顶宽12.5m，支承处梁高为4.5m，跨中截面梁高为2m，单箱单室，三向预应力。因此本次切割采用金刚石切割线锯。2.4.2分块及切割顺序分块方式和起吊设备能力有关，暂时按每块100t计算。箱梁纵向每4m一段，共8段，7个切割面，见下图2-8。切割从两端向中间对称切割，设备不足时，两端交替切割；每个切割面的切割顺序为从下到上对称切割，以逐步释放预应力，保证切割时的支架、作业人员安全。图2-8 梁体分割、吊点布置示意图（单位：米）2.4.3切割机布置方式切割机布置见图2-9，用3台切割机。切割面分三个区，中间为A区，两边为B区。图2-9 切割机布置图2.4.4标记切割位置切割之前先用油漆对切割面标记。2.4.5设置吊点及工作孔每段顶板、底板各设置两个吊点，对称布置，见图2-8，用取心机在顶板开凿200 mm 100 mm 的孔，对应的底板处也开孔，便于钢丝绳穿过；工作孔是为穿金刚链式锯条而设，每个切割面4个孔，孔径100，见图2-9。2.4.6吊车就位开始切割箱梁梁体时，吊车吊住切割节段，直至该节段切割完成。2.4.7安全防护设立安全警示标志，设安全围拦、围网，并派专人看守；切割预应力筋时，梁两端不得站人。2.4.8切割作业架设金刚链式切割机，安装导向轮，收紧链式锯条，接通水、电，沿节段标线切割箱梁。切割时对切割面不间断浇水。先切割A区，然后对称切割B区。切割过程中实时观测箱梁、支架变化，若出现异常情况，立即停止切割，直至查明原因，确认无任何问题后才能继续进行。切割一个断面的时间为1015h，费用3.0万元。2.4.9吊离分割段分割后的梁段重量约100t。由于锯缝宽只有20 mm ，梁底必须垫至切割面平行没有接触、挤压，防止因梁段两端摩阻力的作用使初始起吊重力增加。切割下来的梁段吊离放置在地面后用凿岩机凿除。三、爆破切割方案3.1爆破设计依据建筑施工计算手册，江正荣等编著；实用土木工程手册（第二版），杨文源编；有碴轨道后张法预应力混凝土简支箱梁（双线），图号：通桥（2005）2221-； 拆除爆破新技术爆破安全规程(GB6722-2003);3.2方案综述箱梁采用爆破分段解体，人工气焊切割钢筋，吊车吊离，装车运输的方案。将箱梁切割成17段，每段长约1.31.5m,重约50吨。3.3炮孔布置及工艺参数设计说明最小抵抗线w：取w=，钻孔爆破时，应根据炮眼实际位置的厚度确定w大小，并计算确定实际装药量。一般钢筋混凝土w：0.300.60cm 。孔深L：取L=（0.60.7），应根据孔位的实际厚度确定孔深。孔距a：取a=（0.81.2）L，本次爆破取a=2530cm。排距b：取b=（0.81.0）L，取b=10cm。3.4爆破参数设计3.4.1翼缘板纵向炮眼直径42mm；炮眼深度=0.6H=0.60.6=0.36m；炮眼间距842=336mm，取0.3m；每个炮眼装药量。式中：f定位系数，取1；A剪切面积；A=0.30.6=0.18m2面积系数，=50/0.3=167(g/m2)，取170(g/m2)。=1700.181=30.6，取31g。3.4.2翼缘板横向最小抵抗线w=0.5（0.250.6）=0.1250.3m,取125mm；炮眼深度=0.6H=0.6（0.250.6）=0.150.36m；炮眼间距a=0.25m；每个炮眼装药量。式中：f定位系数，取1；A剪切面积；A=0.25（0.250.6）=0.06250.18m2；面积系数，=50/0.125=400(g/m2)， =4000.06251=25g。3.4.3顶板最小抵抗线w=0.5（0.340.64）=0.170.32m,取170mm；炮眼深度=0.6H=0.6（0.340.64）=0.2040.384m；炮眼间距a=0.25m；每个炮眼装药量。式中：f定位系数，取1；A剪切面积；A=0.25（0.340.64）=0.0850.16m2；面积系数，=50/0.17=294(g/m2)；=294（0.0850.16）1=2547g。3.4.4腹板最小抵抗线w=0.5（0.481.080）=0.240.54m,取240mm；炮眼深度=0.6H=0.6（0.481.080）=0.2880.648m；炮眼间距a=0.3m；每个炮眼装药量。式中：f定位系数，取1；A剪切面积；A=0.3（0.481.080）=0.1440.324m2；面积系数，=50/0.24=208(g/m2)； =208（0.1440.324）1=3068g。3.4.5底板最小抵抗线w=0.5（0.300.7）=0.150.35m,取150mm；炮眼深度=0.6H=0.6（0.300.7）=0.180.42m；炮眼间距a=0.25m；每个炮眼装药量。式中：f定位系数，取1；A剪切面积；A=0.25（0.300.7）=0.0750.175m2；面积系数，=50/0.15=333(g/m2)；=333（0.0750.175）1=2558g。3.4.6爆破参数汇总表3-1 切割爆破参数表爆破部位最小抵抗线w(cm)孔深L(cm)孔距a(cm)排距b(cm)单孔装药量q(g/孔)备注翼缘板纵向30363031横向12.5301536252002531随板厚变化而变化顶板垂直壁面开孔173220.438.4252002547随板厚变化而变化腹板垂直壁面钻孔245428.864.8302003068随板厚变化而变化底板垂直壁面钻孔15351842252003058随板厚变化而变化3.5机械设备与劳力表表3-2 机械设备表序号机 械 名 称型 号 规 格单 位数 量备 注1内燃空压机20m3台12风钻YT28台63风镐台53照明发电机台14手提式钢筋切割机台25吊车台1表3-3劳动力组织表劳动力组织及分工表序 号名 称人 数职 责1工班长13负责施工组织指挥工作2电工13负责照明线路及动力线路3钻工53负责钻孔工作4爆破工33负责制作起爆药卷，运送炸药联线，放覆盖防护。5修理工1负责一般维修工作6切割气焊工23切断爆后钢筋。7吊车司机2吊离箱梁节块8管理人员13爆破技术人员3人，领工3人，安全员3人，材料2人，领导2人。合计523.6火工品材料表3-4 火工品材料表炮眼数（个）雷管数（个）炸药量（kg）翼缘板660（384）660（384）19.8（11.52）顶板1200120043.2腹板67267220.16底板81681620.4合计3348（3072）3348（3072）103.56（95.28）3.7施工工艺3.7.1布孔按设计的孔网参数，结合板厚度由技术人员现场布设三排孔， “梅花”型布设，并用红油漆标明孔位。见爆破布孔图。3.7.2钻孔采用手风钻钻孔，其技术要求是：按布设位置钻孔，注意钻孔位置应避开钢筋，钻够设计深度，并吹净孔内残渣，爆炮孔做到钻正、钻直。3.7.3装药和堵塞装药结构：装药结构采用集中装药，见图3-1。图3-1装药结构装药必须由爆破员按设计装药量装药，严禁多装药，药包加工应在专门加工房内加工，装药应在技术人员指导下进行。堵塞材料：半干黄粘土。堵塞方法：将上述堵塞材料装入20100的纸筒内，再将纸筒装入炮孔内，用木棍或竹竿逐层捣实。3.7.4起爆网络采用电爆串联网路或导爆管非电起爆网路。如下图3