上跨既有鐵路混凝土拱橋拆除施工技術(shù)

王 花 妮

(中鐵電氣化局集團西安鐵路建設(shè)有限公司，陜西 咸陽 712000)

上跨既有鐵路混凝土拱橋拆除施工技術(shù)

王 花 妮

(中鐵電氣化局集團西安鐵路建設(shè)有限公司，陜西 咸陽 712000)

通過上跨既有鐵路混凝土拱橋拆除施工實例，介紹了采用靜力切割工法結(jié)合鋼桁架梁吊運設(shè)備，在鐵路封鎖點內(nèi)拆除混凝土拱橋的施工技術(shù)，實踐證明：該施工技術(shù)無震動、無灰塵、無噪聲，且安全、高效、環(huán)保，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

既有鐵路，混凝土拱橋，拆除，金剛石繩鋸

隨著科技的日新月異發(fā)展，用于既有鐵路混凝土拱橋拆除上的新工藝、新設(shè)備日益增多。根據(jù)混凝土拱橋上跨鐵路營運線以及凈空低等特點，為確保行車安全，不宜直接拆除或者搭設(shè)支架進行拆除?？紤]到既有鐵路營運安全、施工難度及各項費用等綜合因素，一些新設(shè)備和新技術(shù)的采用，不僅能大大縮短施工時間，而且還能在確保安全的前提下減小施工難度，節(jié)省拱橋拆除費用。本文以衡陽樞紐上跨京廣上行線混凝土拱橋拆除為例，介紹采用靜力切割工法結(jié)合鋼桁架梁吊運設(shè)備，在鐵路封鎖點內(nèi)拆除混凝土拱橋的施工技術(shù)。

1 老橋概況

該混凝土拱橋位于京廣上行線K1739+590處，與既有線正交，主要為解決村民進出鐵路三角地而設(shè)，不通行車輛，根據(jù)施工設(shè)計文件，需對該拱橋進行原位拆建。拱橋全長42.2 m，主橋長26.2 m，兩側(cè)引橋各長8.0 m，橋?qū)?.0 m；拱橋結(jié)構(gòu)形式為雙曲拱，凈矢高2.5 m，凈跨20 m，凈矢跨比1/8。主拱圈有4根拱肋，3道拱波。橋面及腹拱均為混凝土結(jié)構(gòu)，引橋及兩側(cè)橋臺為漿砌石結(jié)構(gòu)；拱頂內(nèi)弧距離既有線軌頂7.0 m，拱頂內(nèi)弧距離承力索0.5 m。同時兩橋臺位于深路塹坡頂，東端為鐵路三角地，車輛無法進出，西端橋臺側(cè)車輛可以進出。橋上空15 m處沿橋向有地方10 kV高壓線。

2 方案比選

2.1 吊拆、支撐方案比選

根據(jù)該橋現(xiàn)場地形和拱橋結(jié)構(gòu)特點，經(jīng)分析，嚴(yán)格按照與新建工藝反序、對稱拆除的原則，能適用于該跨鐵路拱橋的拆除方案，有承重拱圈支架方案、拱底支架結(jié)合汽車吊吊拆方案、拱底支架結(jié)合鋼桁架梁吊拆方案等。為優(yōu)選方案，對這三種施工方法可行性進行了綜合分析、比較。

1)承重拱圈支架方案:就本工程而言，由于拱頂內(nèi)弧距離承力

索凈距離較小，不能滿足設(shè)置承重拱圈的條件，該方案無法使用。

2)汽車吊拆除方案：兩橋臺位于深路塹坡頂，東端為鐵路三角地，施工車輛無法進出，汽車吊只能置于西端橋臺外安全位置；通過測算，汽車吊水平旋轉(zhuǎn)半徑需達到35 m以上才能滿足吊拆要求，汽車吊大臂扒桿高度受上空高壓線嚴(yán)重限制，由于工期緊，地方高壓線短期內(nèi)無法改遷，凈空滿足不了汽車吊吊拆要求，該方案無法使用。

3)鋼桁架梁吊拆方案：該方案通過在拱橋兩側(cè)設(shè)置臨時支墩，通過在既有橋面拼裝、架設(shè)鋼桁架梁，同時在橋下設(shè)置臨時支架，對拱橋進行吊拆，既能保證安全，又降低了施工難度，經(jīng)濟、合理可行。

通過以上方案分析、對比，根據(jù)“安全第一、施工有序、平衡對稱、化整為零”的拆除原則，采用“拱底支架結(jié)合鋼桁架梁吊拆方案”進行拱橋拆除，如圖1所示。

2.2 混凝土拆除方法比選

混凝土拆除的方法有很多種，比如靜態(tài)爆破拆除工藝、傳統(tǒng)敲鑿(鑿破機)工藝，均屬于破壞性拆除，就本工程而言無法使用。在確保既有線人身及行車安全的情況下，考慮采用拆除過程中混凝土塊不易飛濺的拆除工藝，比如金剛石繩鋸切割拆除工藝。其拆除方法對比如表1所示。

表1 混凝土拆除工藝對比

通過以上3種切割方法比較，金剛石繩鋸切割拆除最安全、高效，且具有無震動、無灰塵、無噪聲、環(huán)保等特點，優(yōu)先選用金剛石繩鋸切割拆除施工工藝。本工程配重2臺金剛石繩鋸，同時配置2臺金剛石薄壁鉆、2臺金剛石圓盤鋸予以輔助完成。

3 金剛石繩鋸靜力切割工法特點

3.1 設(shè)備易置放

切割設(shè)備輕便，在工作面相對緊張的橋面，根據(jù)施工分塊切割情況，可通過有效規(guī)劃，進行合理置放設(shè)備，同時能為其余工序留出更多工作面。

3.2 切割無震動

金剛石繩鋸切割是一種靜態(tài)切割，靠剛石繩在高速轉(zhuǎn)動、冷卻系統(tǒng)的保護下對混凝土進行磨削、分割，不存在震動問題，不會危及橋下鐵路設(shè)備安全。

3.3 環(huán)保

金剛石繩鋸切割工藝，在切割過程中，采用冷卻水將磨削掉的鐵屑和混凝土粉屑攜帶入污水收集罐內(nèi)，致使切割過程中，無揚塵現(xiàn)象，對大氣無污染；同時切割破壞性聲音小，整個施工中沒有刺耳的聲音，產(chǎn)生的音量可以控制在40 dB以下。

3.4 高效

金剛石繩鋸切割工藝，切割速率在1.5 m2/h左右，在有力安全措施保障下，通過合理分塊切割，既快捷，又方便，能保證開通節(jié)點工期要求。

3.5 經(jīng)濟實用

金剛石繩鋸切割工藝能適應(yīng)各種不同環(huán)境的切割施工，具有較強的靈活性，經(jīng)濟實用性高，尤其是對不規(guī)則造型物體、大面積及大體積物體、水下不易切割的等結(jié)構(gòu)物的拆除施工，具有較高的使用價值。

4 拱橋拆除施工

4.1 施工工藝流程

4.1.1 拱橋整體拆除順序

橋面系、橋面板拆除→拱頂填充物拆除→空腹小拱以及空腹中拱拆除→第一段2號拱波拆除→第一段主拱圈拆除→第二段2號拱波拆除→第二段主拱圈拆除→第三段2號拱波拆除→第三段主拱圈拆除→兩橋臺及基礎(chǔ)拆除，如圖2，圖3所示。

4.1.2 金剛石繩鋸切割施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→切割位置劃線標(biāo)識→鉆孔穿繩→鋼桁架梁起吊就位→縱、橫向分離切割→吊運至安全位置→混凝土塊破碎→渣土消納。

4.2 施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備必須做到：管理人員到位、勞力到位、機具到位、材料到位、技術(shù)工作到位、防護工作到位及水、電接引安裝到位。

4.2.1 防電方案

鐵路封鎖點內(nèi)，在鋼桁架梁就位后，緊貼拱頂內(nèi)弧位置，懸掛專用絕緣防電板對接觸網(wǎng)進行隔離防護。防電板尺寸規(guī)格為寬×長=2 m×10 m，由型鋼骨架和專用絕緣板(規(guī)格為100 cm×200 cm×5 mm)組成，型鋼骨架兩端懸吊于對應(yīng)鋼桁架梁處，并采用螺栓固定于拱橋拱頂內(nèi)弧位置；同時，除機車受電弓接觸供電線外，其余該段30 m范圍內(nèi)所有裸線采用專用絕緣進行專業(yè)包裹防護。

4.2.2 防護罩/板設(shè)置

線路兩側(cè)：在鋼桁架臨時支撐外側(cè)(臨近線路側(cè))，除按照要求做好防電防護外，還采用竹膠板用鐵絲固定于支架最外側(cè)(必須保證限界滿足行車要求)，防止拆除時雜物落入線路上或者道床上，危及行車安全。

線路頂端：臨空面再懸掛物件墜落防護網(wǎng)，以此保證線路行車安全。

4.2.3 鋼桁架梁兩端臨時支點設(shè)置

結(jié)合現(xiàn)場實際情況，拱橋左右兩側(cè)各設(shè)2個混凝土臨時支墩，作為鋼桁架梁兩端臨時支點。

4.2.4 切割塊平面劃分

切割塊平面劃分：根據(jù)拱橋結(jié)構(gòu)特點，采用與新建嚴(yán)格反序的施工順序進行切割拆除。切割塊劃分：將拱橋主拱部分分6大平面板塊進行切割拆除，即沿橋縱向分割為3段(5.6 m+10 m+5.6 m)，每段沿橫向平均分割為2塊，編號為：右1、右2、右3及左1、左2、左3，如圖2所示。

4.3 施工放樣

按照4.2.4條切塊劃分要求，在拱橋?qū)?yīng)鉆孔、切割位置進行放線，用墨線標(biāo)示出切割方塊位置線、切割分離線，用紅油漆標(biāo)示出穿繩孔和吊裝孔位置。

4.4 鋼桁架梁設(shè)置及支架安裝

鋼桁架梁在既有橋面進行組裝，鐵路封鎖點內(nèi)橫移就位，通過測算，鋼桁架梁最大起重量為60 t，大于單個切塊最大20 t重量，滿足要求；橋下支架在相關(guān)基礎(chǔ)處理完畢后，采用∠125×125×2 000標(biāo)準(zhǔn)角鋼進行拼裝、搭設(shè)，同時與橋臺進行固結(jié)，以防傾覆。

4.5 拱橋切割施工

1)切割設(shè)備固定：根據(jù)切割總體布局，在劃定位置采用M16膨脹螺栓對切割設(shè)備進行固定，同時確保切割輪組邊緣盡量與穿繩孔中心對準(zhǔn)，尤其是繩索的方向和大飛輪驅(qū)動方向一致，避免切割過程中飛輪間輪對不共面造成繩鏈掉落現(xiàn)象，在保證安全的情況下，以充分發(fā)揮設(shè)備的良好性能，高效利用。

2)鉆孔、穿繩：根據(jù)提吊孔眼布置，采用金剛石薄壁鉆鉆提吊孔，同時采用麻繩兜穿提吊鋼絲繩。鉆孔過程中，在所需鉆孔位置正下方，采用竹膠板兜接鉆孔芯樣，以防直接掉落砸傷、損壞鐵路設(shè)備。

3)縱橫向切割及注意事項：

a.繩鏈初始切割位置控制：為有效控制切割位置精度，在繩索切割位置剔鑿溝槽，將繩鏈置于溝槽中，防止初始切割繩鏈滑移的隱患，保證切割精度。

b.輔助系統(tǒng)連接：水、電、液壓系統(tǒng)等管路的連接應(yīng)正確、規(guī)范，各個系統(tǒng)管路擺放平順，嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程，以防止機械事故隱患。

c.切割作業(yè)：通過液壓馬達驅(qū)動大飛輪帶動金剛石繩索轉(zhuǎn)動切割。切割過程中必須密切觀察機座穩(wěn)定性，注意觀察繩索的繃緊度，切割時壓力宜控制在12 MPa～14 MPa。

d.切塊吊運：每一切塊約15 t，采用四點吊裝，切割前，鋼絲繩穿過吊裝孔捆綁混凝土塊，鋼桁架梁起重設(shè)備預(yù)先施以30%的起重力，在切割過程中，切割、吊裝相關(guān)人員應(yīng)密切配合，嚴(yán)格控制預(yù)給力情況：若起重預(yù)給力小于混凝土塊自重時，會出現(xiàn)卡繩現(xiàn)象；預(yù)給力大于混凝土切塊的自重，切斷瞬間會出現(xiàn)反彈現(xiàn)象。因此，切割過程中，必須做到吊裝、切割協(xié)調(diào)統(tǒng)一，以確保橋下鐵路設(shè)備、切割設(shè)備以及人身安全。最后，將切割塊緩慢吊運至安全位置。

4.6 渣土破碎處理

將切塊轉(zhuǎn)運至破碎場進行破碎，并采取灑水降塵等措施，回收廢舊鋼材等，對不能再次利用的渣土進行消納處理。

4.7 鋼桁架拆除

待新橋架設(shè)完畢，鐵路封鎖點內(nèi)將鋼桁架梁橫移至新橋面上，進行分解、拆除。

4.8 拱橋切割拆除鐵路限行條件

拱橋切割拆除均按照鐵運[2012]280號鐵路營業(yè)線施工安全管理辦法有關(guān)要求，在鐵路封鎖點內(nèi)完成。

5 結(jié)語

上跨鐵路混凝土拱橋拆除，在采用鋼桁架梁做起吊設(shè)備基礎(chǔ)上，使用金剛石繩鋸進行切割拆除，在當(dāng)前鐵路工程施工安全壓力加大的情況下，不僅保證了安全，而且高效、環(huán)保，不影響周邊居民的生活和工作，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

[1] 既有拱橋竣工圖[Z].

[2] JTG TF50-2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3] JTG/T J23-2008，公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范[S].

[4] GB 50017-2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[5] 鐵道部部令第29號，鐵路技術(shù)管理規(guī)程[S].

[6] 鐵運[2012]280號，鐵路營業(yè)線施工安全管理辦法[S].

The construction technology of concrete arch bridge demolition across existing railway

WANG Hua-ni

(Xi’anRailwayConstructionLimitedCompany,ChinaRailwayElectrificationGroup,Xianyang712000,China)

Through the construction examples of concrete arch bridge demolition across existing railway, this paper introduced the construction technology of concrete arch bridge demolition into railway lock-up point using static cutting method and combining with steel truss beam handling appliances, the practice proved that, the construction technology no vibration, no dust, no noise, and safe, efficient, environmental protection, had good economic benefit and social benefit.

existing railway, concrete arch bridge, dismantling, diamond wire saw

1009-6825(2014)03-0181-03

2013-11-25

王花妮(1976- )，女，工程師

U448.22

A