一种基于围堰的系杆拱桥拆除结构及拆桥方法

摘要

本发明涉及桥梁施工的技术领域，具体涉及一种基于围堰的系杆拱桥拆除结构及拆桥方法。包括围护结构和拆除支架；河道的上、下游对应拱桥的两侧设有围堰，围堰的一端围合，围堰的另一端和河岸对应连接，形成围护结构；拆除支架包括沿着桥身方向布置的个以上的临时支撑墩，每个临时支撑墩包括一对钢管桩组，每对钢管桩组对称布置在拱桥横向；每个钢管桩组包括两个以上竖直布置的钢管桩，且两个以上竖直布置的钢管桩对称布置在对应拱桥纵梁的两侧。因此本发明拆桥方法中很多施工都在预先设置的围护结构地面上进行，不仅避免在水中架设支架，也为老桥拆除后的新桥建设提供了支架架设等的施工平台，保证施工的安全性，提高拆除效率。

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁施工的技术领域，具体涉及一种基于围堰的系杆拱桥拆除结构及拆桥方法。

背景技术

随着城市化进程的不断推进，市政桥梁根据航道等级规划调整以及多年的车辆通行荷载，其刚度、强度和稳定性都有不同程度下降，已经不能满足交通通行以及航道通航的要求，因此越来越多的桥梁需要进行拆除重建。尤其是在人口分布密集的市区内拆除桥梁，拆除方法不仅要保证具备高效与安全，同时也要保证降低对周边居民造成的干扰。

系杆拱桥主要由拱肋、系杆及吊杆组成，结合了梁受弯、拱受压两种受力特点。拱肋两端的水平推力用拉杆承受，使拱脚支座不产生水平推力。根据系杆拱桥所具备的超静定结构体系受力特征，拱桥拆除时支架结构的架设以及拆除施工的先后顺序也有相应要求。基于此大部分系杆拱桥拆除时，需要在水中安装支架等支撑结构或者用船舶等载具来给拱桥的拱肋以及系梁等结构提供支架支撑，这都给拱桥拆除增加了施工难度与危险性。

目前传统的桥梁拆除方法就是机械拆除、爆破拆除和静态破碎等。其中爆破拆除方法不仅噪声大、危险系数高，而且可能会对既有结构造成不同程度的扰动破坏，因此在人流量大、交通繁忙的区域并不适用；此外机械拆除方法在大型桥梁结构拆除中，由于施工效率低，会导致工期延长。

发明内容

鉴于背景技术中的问题，本发明提出一种基于围堰的系杆拱桥拆除结构及拆桥方法，该拆除方法中很多施工都在预先设置的围护结构地面上进行，不仅避免在水中架设支架，也为老桥拆除后的新桥建设提供了支架架设等的施工平台，拟解决拱桥拆除时拆除支架架设难度大，安装拆除步骤繁琐的问题，保证施工的安全性，提高拆除效率。

为了达到上述目的，本发明具体技术方案如下：

一种基于围堰的系杆拱桥拆除结构，包括横跨河道上方的拱桥桥身，还包括围护结构和拆除支架；

河道的上、下游对应拱桥的两侧设有围堰，围堰的一端围合，围堰的另一端和河岸对应连接，形成围护结构；

所述拆除支架包括沿着桥身方向布置的4个以上的临时支撑墩31，每个临时支撑墩31包括一对钢管桩组，每对钢管桩组对称布置在拱桥横向上，相邻钢管桩组的上部通过上贝雷架32连接固定，位于拱桥中部的相邻钢管桩组的下部通过下贝雷架33连接固定；

每个钢管桩组包括两个以上竖直布置的钢管桩，且两个以上竖直布置的钢管桩对称布置在对应拱桥纵梁28的两侧。

进一步，每个所述钢管桩组的顶端设有一对支撑板34，分别水平布置在对应拱肋24的上、下端。

进一步，围堰1包括插设在河道上双排木桩11，双排木桩11的顶部对应设有一对圆木围檩12，且一对圆木围檩12之间通过一对拉钢筋13进行拉紧，使得双排木桩11的上部加固形成围堰坝体，围堰坝体内铺设高强度薄膜，并填筑黏土、打设钢管桩，围堰坝体内设有水平横向的工字钢横梁增加整体稳定性。

本发明还包括上述拆除结构的系杆拱桥的拆除方法，具体包括以下施工步骤，

步骤1）：围护结构；

S1：在河道的上、下游对应拱桥的两侧，河道的一侧河岸对应的拱桥一端均匀布置有围堰1，使得围堰1和河道的另一侧的河岸对应连接形成围护结构；

S2：围护结构内抽水后冲洗清除河床淤泥，清淤后围堰坝体内侧抛石挤淤填筑施工便道，利用便道填筑土体平衡围堰外水压，以此起到加固围堰坝体的作用，围护结构内抽水后，对河床底淤泥进行固化处理，增加围护结构内土体的承载能力；

S3：围护结构内四周设置集水井，用同规格涵管埋入地面下，集水井中设置水泵，将围护结构内的渗水集中抽出，确保便道的稳定；

步骤2）：将拱桥的栏杆拆除，桥面铺装层进行破碎拆除；

步骤3）： 按照先拱桥中部后两端的顺序切割拆除拱桥两侧的人行道板21和非机动车行车道板，并用汽车吊吊装；再切除拱桥系杆23中不超过预应力束总数1/3的钢绞线；

步骤4）：在步骤1中的围护结构内搭设拆除支架3；

根据拱肋受力分析，沿拱桥的桥身方向将拱桥均分成5段以上，即拱桥被分为5段以上的拱桥拆除段，每段的两端均布置有由钢管桩组成的临时支撑墩31，且相邻的临时支撑墩31上部通过上贝雷架32连接固定，且上贝雷架32对应拱桥的拱肋24下方布置；

步骤5）：拆除拱桥横梁25；

S1：按照先拱桥中部后两端的顺序切割拆除拱桥横梁25两侧的悬臂段，汽车吊吊装悬臂段；并同时切除拱桥系杆23中不超过预应力束总数1/3的钢绞线，释放部分索力；

S2：按照先中部后端部的顺序拆除拱桥中间的行车道板22，汽车吊吊装行车道板22；并同时切断拱桥系杆23中不超过预应力束总数1/3且相同数量的钢绞线，继续释放部分索力；

S3：切割拆除拱桥横梁25的中间段，并配合履带吊车位于围护结构地面上吊装中间段，切断拱桥系杆23中的剩余全部钢绞线；

步骤6）：按照从拱桥中间分别向两端对称式拆除方式拆除5段以上的拱桥拆除段，并拆除每段的拱桥吊杆27、拱桥系杆23和拱桥纵梁28，且每段按拱桥两侧对称式拆除；履带吊位于围护结构地面上吊装；

步骤7）：拆除拱肋24，

拱桥分为5段以上，即拱肋24被分为5段以上，利用已搭设的拆除支架拆除每段拱肋，且按照先中间后两端的方式拆除5段以上的拱肋24；

S1：拆除一对拱肋的连接风撑241，围护结构地面上的履带吊通过钢丝绳将连接风撑241吊住，使钢丝绳处于刚刚绷紧状态，防止连接风撑241切断后滑落，对连接风撑241两侧连接端同步进行切割拆除；

S2：在每段拱肋24的吊点位置预先焊接三角板防止钢丝吊绳在拱肋24表面滑动，将用于吊装的钢丝绳扣套在履带吊吊钩上，先切割拱肋24外圈钢管，再采用绳锯切断拱肋24内部混凝土，围护结构地面上的履带吊将拆除结构段吊离桥身并运送处理；

步骤8）：将拆除支架3切割，并利用布置在围护结构地面上的汽车吊配合液压振动锤将钢管桩逐根拔出，无法拔出的钢管桩在河面底标高位置进行割断；

步骤9）：拆除拱脚26，破除拱脚26上层混凝土后，再割断竖向预应力束，最后再破除端横梁29与拱脚26结构；

步骤10）：拆除主墩承台41，先将主墩承台41周围土方开挖，再将主墩承台41破碎至河底标高；

步骤11）：对于引桥42的桥面附属结构、引桥行车道板和引桥桥墩均采用和主桥相同的方法与顺序进行拆除。

进一步，步骤3）中，所述人行道板21拆除时，先将人行道板21接缝凿除，人行道板21打孔口，串引钢丝绳，按照先拱桥中部后两端对称式拆除顺序的原则，用挖掘机进行吊装拆除，增加施工效率与安全性。

进一步，步骤7）中，当起吊的拱肋24位于拱桥的中部，即水平布置时，拱肋24的下底面的两端对应设有一对三角板242，使得钢丝吊绳下端勒紧在一对三角板242的相对外侧边上；

当起吊的拱肋24位于拱桥的两端，即倾斜布置时，拱肋24的下底面的两端对应设有一对分隔三角板243，每个分隔三角板的中间分隔开，使得钢丝吊绳下端嵌入分隔缝内。

本发明的有益技术效果：

本发明包括围护结构和拆除支架，拆除支架直接架设在围护结构内，避免在水中架设支架，提高施工效率，降低施工风险；同时在拆除横梁的中间段、拱肋和拱桥纵梁纵梁时，使用到的履带吊布置在围护结构的地面上进行吊装拆除，避免搭设施工台支架，在围堰上进行吊装和拆除等施工以及拱桥拆卸结构的运送处理等更便捷；围护结构内的拆除吊机以及拆除机械的布置会使得拆除拱桥各部分结构时更加准确便捷，提高拱桥各部位的拆除效率跟安全性，拆除方法简单高效易于推广实施，此外围护结构除了提供旧桥的拆除作业平台，也可以为新桥的建设提供施工作业平台，新旧桥的拆除与新建之间的转换更加快速精确，提高拱桥拆除新建的施工效率。

附图说明

图1为本发明一种基于围堰结构的系杆拱桥拆除结构的结构示意图。

图2为图1的结构示意图。

图3为图1的俯视图。

图4为拱桥拆除段划分的结构示意图。

图5为本发明系杆拱桥的结构示意图。

图6为本发明拆除支架的结构示意图。

图7为本发明基于围堰结构的系杆拱桥拆除方法的流程图。

图8为步骤5）中S2的施工过程示意图。

图9为步骤5）中S1的施工过程示意图。

图10为步骤5）中S3的施工过程示意图。

图11为步骤7）中拱肋拆除的过程示意图。

图12为本发明水平拱肋吊起示意图。

图13为本发明倾斜拱肋吊起示意图。

附图中的标记为：1围堰、11两排木桩、12一对圆木围檩、13一对拉钢筋、21人行道板、22行车道板、23拱桥系杆、24拱肋、241连接风撑、242一对三角板、243一对分隔三角板、25拱桥横梁、26拱脚、27拱桥吊杆、28拱桥纵梁、3拆除支架、31临时支撑墩、32上贝雷架、33下贝雷架、34一对支撑板、41主墩承台、42引桥。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

见图1和图3，一种基于围堰的系杆拱桥拆除结构，包括横跨河道上方的拱桥桥身，还包括围护结构和拆除支架；

河道的上、下游对应拱桥的两侧设有围堰1，围堰1的一端围合，围堰1的另一端和河岸对应连接，形成围护结构；

见图6所述拆除支架包括沿着桥身方向布置的4个以上的临时支撑墩31，每个临时支撑墩31包括一对钢管桩组，每对钢管桩组对称布置在拱桥横向上，相邻钢管桩组的上部通过上贝雷架32连接固定，位于拱桥中部的相邻钢管桩组的下部通过下贝雷架33连接固定；

每个钢管桩组包括两个以上竖直布置的钢管桩，且两个以上竖直布置的钢管桩对称布置在对应拱桥纵梁28的两侧。

每个所述钢管桩组的顶端设有一对支撑板34，分别水平布置在对应拱肋24的上、下端。

见图2，围堰1包括插设在河道上双排木桩11，双排木桩11的顶部对应设有一对圆木围檩12，且一对圆木围檩12之间通过一对拉钢筋13进行拉紧，使得双排木桩11的上部加固形成围堰坝体，围堰坝体内铺设高强度薄膜，并填筑黏土、打设钢管桩，围堰坝体内设有水平横向的工字钢横梁增加整体稳定性。

实施例2

见图7，上述拆除结构的系杆拱桥的拆除方法，具体包括以下施工步骤，见图5，为系杆拱桥的结构示意图，系杆拱桥被分为7段拆除段，利用已搭设的拆除支架3拆除每段，且按照先中间后两端的方式拆除7段，

具体见图4所示，拱桥吊杆27依次编号1~20，编号11~13为A1节段、编号14~17为B1节段、编号7~10为B2节、编号18~20为C1节段、编号21~23为C2节段、编号4~6为D1节段、编号1~3为D2节段，按照A1节段→B1节段→B2节段→C1节段→C2节段→D1节段→D2节段进行拆除。

步骤1）：围护结构；

S1：在河道的上、下游对应拱桥的两侧，河道的一侧河岸对应的拱桥一端均匀布置有围堰1，使得围堰1和河道的另一侧的河岸对应连接形成围护结构；

检查合格后，在双排木桩11中间形成的坝体内铺设高强度薄膜，再填筑黏土，以达到止水效果；组成的坝体内侧每隔3m打设长为18m、φ529cm的钢管桩，横梁紧靠双排木桩11与钢管桩；

S2：围护结构内抽水后冲洗清除河床淤泥，清淤后围堰坝体内侧抛石挤淤填筑施工便道，利用便道填筑土体平衡围堰外水压，以此起到加固围堰坝体的作用，围护结构内抽水后，对河床底淤泥进行固化处理，增加围护结构内土体的承载能力；

S3：围护结构内四周设置集水井，用同规格涵管埋入地面下，集水井中设置水泵，将围护结构内的渗水集中抽出，确保便道的稳定。

步骤2）：将拱桥的栏杆拆除，桥面铺装层进行破碎拆除；拱桥伸缩缝拆除时，用风镐逐个在伸缩缝两侧进行破除，待原浇筑混凝土凿除后，并将钢筋割断，再取出原伸缩缝装置；在凿除桥面铺装层时，要注意主桥两侧拱下的拱桥系杆23，由于拱桥系杆23布设大量预应力束，尽量采用人工及风镐凿除，避免损伤顶面预应力束。

步骤3）： 按照图4所述的顺序切割拆除拱桥两侧的人行道板21和非机动车行车道板，并用汽车吊吊装；再切除拱桥系杆23中不超过预应力束总数1/3的钢绞线；

要做到以下几点，

第一，人行道板21和非机动车行车道板拆除时，先将人行道板21和非机动车行车道板接缝凿除，人行道板21和非机动车行车道板打孔口，串引钢丝绳，按照先中部后端部拆除顺序的原则，用汽车吊进行吊装拆除，增加施工效率与安全性；

第二，为使拱桥系杆23内的预应力能得到部分释放，需先将拱桥系杆23内预应力束切断，对拱桥系杆23钢绞线相应位置处凿开槽口，将其暴露分段割断，槽口尽量的小，切割时遵循缓慢释放的原则，根据拱桥系杆23钢绞线的位置分布情况，在拱桥系杆23剖面按对称方式逐根切断钢绞线，拱桥两侧的拱桥系杆23同样对称切断钢绞线，分阶段释放索力，为避免拆桥过程由于拱桥系杆23索力释放造成的不稳定，每次切断的钢绞线数量不超过其所在系杆预应力束总数的1/3，并且钢绞线预应力释放应当遵循分阶段、对称、相互交错放张的原则。

步骤4）：在步骤1）中的围护结构内搭设拆除支架3；

根据拱肋受力分析，沿拱桥的桥身方向将拱桥均分成7段，即拱桥被分为7段的拱桥拆除段，每段的两端均布置有由钢管桩组成的临时支撑墩31，且相邻的临时支撑墩31上部通过上贝雷架32连接固定，且上贝雷架32对应拱桥的拱肋24下方布置；

具体包括，在预先处理好的围堰1内按照预设位置打设钢管桩形成临时支撑墩31，钢管桩入土深度26m，钢管桩打设在围堰1内地基处理前完成，拱肋24中间两个临时支墩31分别由4根φ400×8mm钢管组成，其余四个临时支墩31分别由2根φ400×8mm钢管组成，相邻钢管桩组的上部通过上贝雷架32连接固定，位于拱桥中部的相邻钢管桩组的下部通过下贝雷架33连接固定，上贝雷架32和下贝雷架33均采用φ200×6mm钢管制作而成，增加整体刚度，在每个钢管桩组的顶端设有一对支撑板34，分别水平布置在对应拱肋24的上、下端，以此限制钢管混凝土拱肋24拆除时本身的水平力释放导致的位移。

步骤5）：拆除拱桥横梁25；

S1：见图9，按照图4所述的顺序切割拆除拱桥横梁25两侧的悬臂段，汽车吊吊装悬臂段；并同时切除拱桥系杆23中不超过预应力束总数1/3的钢绞线，释放部分索力；

S2：见图8，按照按照图4所述的顺序拆除拱桥中间的行车道板22，汽车吊吊装行车道板22；并同时切断拱桥系杆23中不超过预应力束总数1/3且相同数量的钢绞线，继续释放部分索力；

S3：见图10，按照按照图4所述的顺序切割拆除拱桥横梁25的中间段，并配合履带吊车位于围护结构地面上吊装中间段，切断拱桥系杆23中的剩余全部钢绞线。

步骤6）：按照图4所述的顺序拆除5段以上的拱桥拆除段，并拆除每段的拱桥吊杆27、拱桥系杆23和拱桥纵梁28，且每段按拱桥两侧对称式拆除；履带吊位于围护结构地面上吊装。

步骤7）：见图11，按照图4所述的顺序拆除拆除拱肋24；

S1：拆除一对拱肋的连接风撑241，围护结构地面上的履带吊通过钢丝绳将连接风撑241吊住，使钢丝绳处于刚刚绷紧状态，防止连接风撑241切断后滑落，对连接风撑241两侧连接端同步进行切割拆除；

S2：在每段拱肋24的吊点位置预先焊接三角板防止钢丝吊绳在拱肋24表面滑动，将用于吊装的钢丝绳扣套在履带吊吊钩上，先切割拱肋24外圈钢管，再采用绳锯切断拱肋24内部混凝土，围护结构地面上的履带吊将拆除结构段吊离桥身并运送处理。

步骤8）：将拆除支架3切割，并利用布置在围护结构地面上的汽车吊配合液压振动锤将钢管桩逐根拔出，无法拔出的钢管桩在河面底标高位置进行割断。

步骤9）：拆除拱脚26，破除拱脚26上层混凝土后，再割断竖向预应力束，最后再破除端横梁29与拱脚26结构。

步骤10）：拆除主墩承台41，先将主墩承台41周围土方开挖，再将主墩承台41破碎至河底标高。

步骤11）：对于引桥42的桥面附属结构、引桥行车道板和引桥桥墩均采用和主桥相同的方法与顺序进行拆除。

在步骤7）中，见图12，当起吊的拱肋24位于拱桥的中部，即水平布置时，拱肋24的下底面的两端对应设有一对三角板242，使得钢丝吊绳下端勒紧在一对三角板242的相对外侧边上；

见图13，当起吊的拱肋24位于拱桥的两端，即倾斜布置时，拱肋24的下底面的两端对应设有一对分隔三角板243，每个分隔三角板的中间分隔开，使得钢丝吊绳下端嵌入分隔缝内。

拱桥拆除完成后，将围堰1内老桥拆除的剩余作业完成并进行清理，为新桥建设提供施工作业平台；采用上述拆除方法，避免在水中架设支架，减少在水中施工的风险，也为老桥拆除后的新桥建设提供了支架架设等施工平台，减少施工工期，为桥梁拆建类似工程提供施工借鉴。拟解决拱桥拆除时支架架设难度大，安装拆除步骤繁琐的问题，保证施工的安全性，提高拆除效率。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。