当前,国内混凝土箱型桥梁拆除工程越来越多,高墩变形箱梁切割拆除法作为一种特殊情况的拆除施工方法,具有高风险、难度大、设备配置要求高、方案复杂等特点,论文结合工程实践,对切割法拆除高墩变形混凝土箱梁的施工技术进行阐述。
1工程概况
1.1拆除变形箱梁设计概况
某互通式立交设主线桥一座，匝道桥5座,其中D匝道第2联(5#墩—10#墩)为5×25m预应力混凝土连续箱梁，设计混凝土标号C40;墩柱直径1.3m，在顶部、中部和底部设置有加劲系梁。
互通立交D匝道桥第二联5#到10#墩5孔箱梁底板及腹板的混凝土组织浇筑，浇筑顺序为自第6孔向第10孔逐孔进行时，在即将完成整联混凝土浇筑时，第 9、10孔支架突然失稳，导致9#墩立柱、第9、10孔箱梁混凝土和支架整体发生坍塌。为保证后续施工及桥梁的正常使用，对第6、7、8孔箱梁采取切割作业进行拆除。
1.2拆除梁体现场情况
现场存在第6、7、8孔箱梁底腹板部分及支架，第6、7孔为钢管扣件式满堂支架，经观察，支架没有发生变形，无异常; 5#、6#、7#、8#、10#墩初步测定平面位置及高程均没有发生变化，表面无裂纹。现场实测(回弹测量)第8孔梁混凝土强度最低34MPa，梁板右侧距8#墩5m范围下沉， 8#墩顶横梁小里程方向有一条通长横向裂纹，裂缝宽度肉眼可及，有2mm以上，深度未及;在9m支墩顶部箱梁附近发现一通长横向裂缝，裂缝宽度肉眼可及，有0.5mm，其余处混凝土表面密实。
第8孔下部为梁柱式支架，上部为钢管扣件式满堂支架，贝雷支架分两孔：9m+16m;9m跨支架经观察无异常，临时钢支墩状态良好;16m跨支架由于相邻塌落体的带动及碰撞，靠近8#墩的钢管支墩已破坏5根，现剩余3根，其中的1根已变形倾斜，有3片贝雷已经掉落地面，贝雷下面的横向工字钢已经扭曲，贝雷上面的钢管支架部分悬空。
2拆除施工顺序
经过切割拆除和爆破拆除二者方案必选论证后，采取切割拆除方案。根据现场具体情况，及时收集相关资料，确定施工工艺，选择吊运工具，确定切割块的重量及尺寸，确定合理的施工工序，确定单个构件的切割及吊装顺序，对建筑物进行监测及稳定性分析，安全评估，统计切割工作量及工期，制定安全防范措施，强调安全注意事项等。
结合现场具体情况，拆除顺序为：第8孔第7孔第6孔。
第8孔箱梁在两处裂缝地方将其分割为三大块，施工顺序为：13.5米块 8#墩顶中横梁1.5米块10米块。针对每一块在具体拆除中再分解为几个小块依次拆除。中间13.5米支架处于稳定和失稳的临界状态，拆除前首先加固支架，其次纵向依次切割为3块，采用400吨吊车，依次吊装拆除，再吊装8号墩顶横梁;后10m跨支架无异常，也是在进一步加固支架后，切割分解为10块，采用90T吊车依次拆除;所有拆除下来的混凝土均需外运到合适地方解小处理。
第6、7孔支架处于稳定状态，上部施工安全风险相对较小，但也要首先进行支架的加固，然后每孔均切割为22块，采用90T吊车拆除，并外运解小。
最后剩余7#、6#、5#墩顶箱梁中横梁采用150T吊车按照顺序依次拆除。
3拆除施工机具、设备配置
拆除所需施工机具、设备如表1。
表1施工机具、设备配置表
4拆除施工方案
4.1第8孔13.5米梁段拆除施工方案
4.1.1支架加固
在8#墩大里程侧搭设人员上下脚手架扶梯用3根直径25的钢丝绳自箱梁顶到贝雷梁上部将梁、支架和贝雷梁捆绑为一体在第8孔临时支墩处用同型号型钢将 9m和15m段贝雷片进行连接，形成连续结构，增加15m段贝雷梁的稳定性自9m段临时支墩处向8#号墩方向搭设3.6m(间距：60cm×60cm×60cm)碗扣支架，对15m段贝雷梁支撑用5道直径25钢丝绳通过贝雷梁将其上部钢管扣件支架吊在8#墩顶系梁处并与墩柱锁牢，钢丝绳处于张紧状态用5道直径25钢丝绳结合倒链将贝雷梁吊在8#墩中系梁处，钢丝绳、倒链处于张紧状态将8号墩处倾斜的钢管柱与墩柱连接锁牢固，并与变形扭曲的工字钢焊接在8#墩处承台上搭设碗扣支架对贝雷梁进行支撑解除自梁顶到贝雷梁上部的3根直径25的钢丝绳捆绑约束进行正常切割作业。
4.1.2梁段施工
13.5m梁段总重为102.7吨，为确保拆除和吊装安全，纵向分为3段进行切割、拆除，左幅板块长度12.9米，重量31.85吨;中腹板平均长度 13.1米，重量38.1吨;右腹板长度13.3米，重量32.77吨。吊装顺序右腹板左幅板中腹板8#墩顶横梁，采用一台400吨吊车侧停在8#墩大里程方向，具体位置和仰角见吊车摆放位置示意图。在桥上作业，切割时首先纵向同时分断，然后利用预先钻好的吊装孔穿交互捻6*37股直径47.5钢丝绳吊稳 1#块后切割横刀，分离后吊至桥下运输车上转运解小。同样的方法依次完成2#、3#块的拆除施工。至此完成整个13.5米段的施工。
4.1.3吊车基础处理
8#墩大里程处原地面目前距离梁顶27.8m，为确保起吊和拆除安全，拟选用带超起装置的利勃海尔400吨吊机。
工作场地处理：8#墩到9#墩处原地面标高比水平面仅仅高1m不到，为确保下一步现浇箱梁施工，同时减少本次拆除高度，便于吊车安全作业，对此处采用砂砾土掺6%水泥进行处理，回填1.5米高度，与侧面圆管涵顶部平齐。回填前先清除原地面淤泥质土，进行原地面夯实，后续填料层层压实，层厚不超过 30cm，每层压实达到91%以上，确保400T吊车可以顺利进入现场。特别是400T吊车支腿处地基处理，先进行开挖清除淤泥层换填片石至水位面以上，再砂砾土掺6%水泥进行处理。
吊机支腿基础处理及计算：400T吊机支腿基础采用C25混凝土成型，尺寸为3.5*3.5*1.0m，混凝土顶面与既有处理好地面平齐或略高20cm。承台底部布设纵横向Ø25@10cm钢筋网，上部布设纵横向Ø12@10cm钢筋网，架立钢筋(箍筋)为 Ø12@15cm。具体承载力验算过程如下：
荷载计算：400T吊车自重96T，配重140T，吊重38.09T，则总荷载为 274.09T。平均分配到每个支腿，受力为274.09/4=68.5T;考虑最不利情况，后面2个支腿悬空，则前面两个支腿受力分别为274.09 /2=137.05T，承台自重为46T。
混凝土受力强度计算：
支腿受力：
由于每支腿下垫2.4m×3.0m×20cm厚钢结构面板，吊车支腿垫板面积70cm，结构钢板按45°扩散角计算，则砼的受压面积为：
压强
地基受力计算：
不考虑上部总荷载在地基土中的扩散传递，仅仅按荷载全部由接触面砂砾土来承受。
4.2第8孔10m梁段施工
4.2.1支架加固
为保证切割和拆除中的施工安全，对9m梁段下部钢管桩立柱采用槽钢加设各个方位的剪刀撑;对贝雷梁用槽钢加设排与排之间的连接花架，确保整体稳定性;对贝雷梁和钢管桩支墩之间横梁同样采用剪刀撑连接。对贝雷梁顶部钢管架新增横向和纵向剪刀撑;同时对钢管顶部自由长度过大的管件加设水平横纵向钢管进行固定。
4.2.2梁段拆除施工
10米梁段共计分为10个节块进行拆除施工，施工中需要切割18刀，底板采用碟式切割机，腹板采用链条式切割机;最大节段重量10.87吨;最远梁段水平距离15.19m。采用一台中联90吨吊机侧停在7#墩左幅适当靠前位置，吊车停放前首先对此处便道进行加宽和加高硬化，确保吊车正常进场，便道硬化采用砂砾土掺6%水泥处理，分层碾压完成。吊车支腿处采用C25号混凝土硬化，截面尺寸为 2.5×2.5×0.8m。
4.2.3吊车基础处理
7#墩大里程左侧处原地面目前距离梁顶23.5m，为确保起吊和拆除安全，拟选用90吨吊机。
工作场地处理：7#墩左幅便道到8#墩方向马坝河处原地面比水平面仅高1m不到，为确保下一步现浇箱梁施工，同时减少本次拆除高度，便于吊车作业，对此处原地面采用砂砾土掺5%水泥处理，回填至少1.0米高度;针对靠近马坝河流处采用换填片石土，并压实，确保地基承载力满足要求。确保90T吊车可以顺利进入现场。
吊机支腿基础处理及计算：90T吊机支腿基础采用25#混凝土预制成型，尺寸为2.5×2.5×0.8m(周转使用)，混凝土顶面比既有处理好地面高50cm。承台底部布设纵横向Ø25@10cm钢筋网，顶部布设纵横向Ø12@10cm钢筋网，架立钢筋(箍筋)为 Ø12@15cm。具体验算过程如下：
荷载计算：90t吊车自重55T，配重12T，吊重10.87T，则总荷载为77.87t。平均分配到每个支腿，受力为19.47T;考虑最不利情况，侧面2个支腿悬空，则另外两个支腿受力分别为38.94T。承台自重为13T。
混凝土受力强度计算：
支腿受力：
支腿下垫1.5m×1.5m×3cm厚钢板，则砼表面受压面积如下：
地基受力计算：
不考虑上部总荷载在地基土中的扩散传递，仅仅按荷载全部由接触面砂砾土来承受;
4.3第7孔、第6孔梁段施工
第7孔和第8孔梁段的拆除工作和第8孔10米段的拆除完全相同，也是采用分块切割的方法进行切割，采用90T级的吊车，先将箱梁的底板吊紧后，用切割机将底板切断后吊装，底板每块的重量在8吨左右，底板吊装完成后，仍然采用吊车将腹梁吊紧后将腹梁切断，腹梁采用分段切割的方法，每段的重量在8吨左右。
4.4第7#、6#、5#墩顶箱梁中横梁拆除施工方案
4.4.1吊车选用
第8、7、6孔所有梁段拆除完成后进行各墩墩顶横梁的吊装拆除。拆除前，根据盆式支座的结构，解除支座与立柱和箱梁之间预埋螺栓连接，采用150t吊车进行吊装。
4.4.2吊车位置情况
7#墩大里程左侧处原地面目前距离梁顶23.5m，6号墩大里程左侧处原地面目前距离梁顶18.5m， 5号墩大里程左侧处原地面目前距离梁顶15m。
4.4.3吊机支腿基础处理及计算
150T吊机支腿基础采用25#混凝土预制成型，尺寸为2.5*2.5*0.8m，混凝土顶面比既有处理好地面高50cm。承台底部布设纵横向Ø25@10cm钢筋网，上部布设纵横向Ø12@10cm钢筋网，架立钢筋(箍筋)为Ø12@15cm。具体验算过程如下：
荷载计算：
150T吊车自重78T，配重19T，吊重27.89T，则总荷载为124.89T。平均分配到每个支腿，受力为31.2T;考虑最不利情况，后面2个支腿悬空，则前面两个支腿受力分别为62.4T。承台自重为13T。
混凝土受力强度计算：
支腿受力：
每个支腿下垫2.4m×3.0m×4cm钢板，则砼受压面积A=2.4*3.0=7.2平方米;
压强：
地基受力计算：
不考虑上部总荷载在地基土中的扩散传递，仅仅按荷载全部由接触面砂砾土来承受;
所以使用90t吊车支腿下部预制的移动混凝土块基础完全可以满足150t吊车吊装墩顶横梁的要求，不再另行处理。
5.变形支架拆除注意事项
施工前，对各部门人员及各作业队队长进行施工技术交底，提高作业人员的安全意识，确保施工的顺利进行。
拆除作业前，应先将支架周围的杂物、垃圾等清理干净，在出入口处设置明显的警示标志和围栏，禁止非支架拆除作业人员进入施工场内。吊机到位后，由安全环保部联合机械部、现场办等部门把机械及吊具进行检查，各部门认可合格后方能进行作业。
进入施工作业区域必须戴好安全帽，进行高处作业必须系安全带，确保施工安全的进行。
6结束语
分析研究高墩变形箱梁切割拆除的施工技术及方案，合理选择各种机械设备，对顺利安全切割拆除高墩变形箱梁具有重要的意义，对安全拆除变形支架也做了简要论述。顺利安全拆除受损工程，为尽快开始工程重建提供必要的条件，也给国内类似受损工程的拆除提供一定的技术参考价值。