中心城區(qū)橋梁快速化拆除的施工技術(shù)研究和實(shí)踐

張學(xué)進(jìn) 王 虓

1.上海建工集團(tuán)股份有限公司總承包部 上海 200080；2.上海市機(jī)械施工集團(tuán)有限公司 上海 200072

1 工程概況

上海北橫通道天目路高架地處天目西路、共和新路，緊鄰上?；疖囌?。主線橋梁全長1.65 km，同時需對原有轉(zhuǎn)盤的4根匝道進(jìn)行改建，拆除原有匝道，新建匝道連接北橫通道主線與南北高架?，F(xiàn)狀需拆除南北高架匝道為雙車道設(shè)計，橋?qū)?.5～10.5 m，橋面高程最高處11.06 m。橋梁上部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆混凝土箱梁與預(yù)制簡支混凝土板梁（圖1），下部結(jié)構(gòu)為“樁基承臺＋混凝土單柱＋混凝土蓋梁”形式，墩柱長1.7 m、寬1.0 m、最高6.5 m。

圖1 需拆除高架匝道上部結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

現(xiàn)有梅園路下匝道北側(cè)緊鄰蕃瓜弄小區(qū)，匝道與小區(qū)房屋外墻最近距離僅5 m；天目路為城市主干道，采用雙向7車道設(shè)計，早晚高峰車流量十分巨大，已經(jīng)接近飽和，施工期間必須保證車道數(shù)不少于現(xiàn)有車道數(shù)。因此，在匝道拆除過程中，僅能夠使用匝道投影面下方寬8 m的空間作為施工場地，作業(yè)空間十分有限，且施工期間不可產(chǎn)生噪聲、揚(yáng)塵等污染，避免對周邊居民產(chǎn)生影響（圖2）。

2 施工工藝比選

2.1 常規(guī)拆除方法

圖2 周邊環(huán)境現(xiàn)狀

在過去的橋梁拆除過程中，主要使用的拆除工藝基本為滿堂支架配合鎬頭機(jī)或者金剛鏈切割進(jìn)行拆除，比如延安路高架“亞洲第一彎”的拆除以及濟(jì)陽路快速化改造工程的盧浦大橋匝道拆除。采用此拆除工藝，實(shí)施期間對地面的交通影響較大，必須預(yù)留較大的操作面以及安全防護(hù)空間，且施工周期十分長，比如長450 m“亞洲第一彎”的拆除用了4個月的時間才完成。同時采用滿堂支架的方案，其安全控制點(diǎn)也較多，存在較大的施工風(fēng)險。

除了滿堂腳手架分塊拆除工藝外，國內(nèi)也采用過利用鎬頭機(jī)直接破除的方法進(jìn)行高架橋梁的拆除，比如江西南昌龍王廟立交，采用了200臺鎬頭機(jī)同時破除，用了3 d完成整座長589 m立交的拆除。采用此工藝拆除，雖然拆除速度十分快，但是拆除期間整個南昌主干道洪都大道完全封閉，且東西向主干道解放路也完全封閉，拆除期間對交通影響十分巨大。同時由于采用了大量鎬頭機(jī)進(jìn)行拆除，故現(xiàn)場產(chǎn)生了大量的粉塵，施工噪聲也十分巨大，對周邊居民產(chǎn)生了很大的影響。

2.2 快速化橋梁拆除方法

考慮到傳統(tǒng)拆除方法存在施工時間長、城市運(yùn)營干擾大、環(huán)境污染嚴(yán)重、施工風(fēng)險高等弊端，同時，針對本工程地處中心城區(qū)、交通繁忙、區(qū)域環(huán)境復(fù)雜的現(xiàn)狀，擬采用一種綠色、環(huán)保的快速化拆除工藝，即通過自行式模塊運(yùn)輸車（self-propelled modular transporter，SPMT）配合組合支架，達(dá)到大節(jié)段橋梁整跨拆除的目的[1-3]。該工藝具有施工速度快、無揚(yáng)塵、無噪聲污染的特點(diǎn)。目前，該工藝已在上海S26北翟路高架（圖3）落地段成功運(yùn)用，僅用1 h就完成了重達(dá)3 050 t橋梁的拆除工作。

本工藝的核心是自行式液壓模塊運(yùn)輸車，其能夠?qū)崿F(xiàn)360°轉(zhuǎn)動，通過選擇不同模塊，組合成各種載質(zhì)量和形式的運(yùn)輸車，用其頂升系統(tǒng)頂起負(fù)載并轉(zhuǎn)運(yùn)到任何指定的地方，在整個過程中不需要吊機(jī)或任何其他起重設(shè)備。通過不同軸線模塊車的組合，配合梁體體系轉(zhuǎn)換支架與運(yùn)輸車自身頂升與行走系統(tǒng)的協(xié)同工作，完成大節(jié)段橋梁的整體平移工作。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 SPMT裝載配車

天目路下匝道拆除的現(xiàn)澆梁共7跨，單跨長度25 m，寬8.5～10.5 m，單跨質(zhì)量達(dá)450～500 t。為滿足運(yùn)輸質(zhì)量要求以及保證整體橋梁運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定性，現(xiàn)場采用SPMT進(jìn)行梁體的平移運(yùn)輸工作（圖4）。

圖3 上海S26北翟路高架拆除

圖4 天目路轉(zhuǎn)盤匝道拆除

SPMT是一種模塊化生產(chǎn)及組裝的自行式平板拖車（圖5），可調(diào)高程600 mm（1.2～1.8 m）?？梢愿鶕?jù)裝載貨物的不同需求被配置成各種結(jié)構(gòu)、尺寸和質(zhì)量。其基礎(chǔ)部件是一個4軸線或6軸線的模塊組以及1個動力頭。根據(jù)本工程載重需要，選用了中海廣瀛工程物流有限公司的6軸線地形車，一個6軸線模塊長8 400 mm，寬2 430 mm，高1 500 mm，單軸載40 t。

圖5 全地形模塊車

3.1.1 配車圖

匝道單跨長度25 m，為保證運(yùn)輸穩(wěn)定性，且考慮不同受力狀態(tài)（單跨以及分段切割狀態(tài)），現(xiàn)場采用了4組SPMT，兩兩一組，車輛間距7.25 m，均勻布置，保證兩組車的重心為跨中位置（圖6）。

圖6 現(xiàn)澆梁配車示意

3.1.2 配載計算

根據(jù)配車圖，綜合考慮采用了4組6軸的SPMT配車，共計24軸，軸線車總重136 t。SPMT單軸載荷能力為40 t，24軸總載荷能力為960 t，最大橋及車輛配件總重約656 t，整體負(fù)載率66%，對地壓力60 kPa。

3.1.3 運(yùn)輸牽引力計算

質(zhì)量：500 t（橋面）＋136 t（車輛）＋20 t（運(yùn)輸支撐架）=656 t。SPMT滾動摩擦因數(shù)=0.02，啟動系數(shù)取1.5，則滾動摩擦力為656×10×0.02×1.5=196.8 kN，SPMT總驅(qū)動力8×12.5×10=1 000 kN＞196.8 kN，滿足水平牽引力的要求。

3.2 SPMT組合支架技術(shù)

為保證現(xiàn)澆梁能夠進(jìn)行快速化拆除，采用了定型化支架配合全地形液壓模塊車進(jìn)行箱梁的快速頂升、移位工作，使得現(xiàn)澆箱梁的拆除工效提升了50%以上。

3.2.1 運(yùn)輸工裝設(shè)計

由于橋梁下部與每列車板間凈空高度不一，并且存在3～6 m的階梯型高差，不滿足SPMT直接進(jìn)車運(yùn)輸?shù)囊?。為此，采用設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)輸工裝件進(jìn)行頂升運(yùn)輸，該工裝件由4根φ609 mm圓管及槽鋼等組成，下部通過鏈條及卡板與模塊車固定，上部則通過橡膠墊塊與現(xiàn)澆梁底板密貼。

3.2.2 整體橋面頂升

地形車到達(dá)位置后，需通過車輛本身的液壓系統(tǒng)完成整個橋面的頂升作業(yè)，頂升高度300 mm。為了保證橋梁本體的重心位置均勻分布，鋼結(jié)構(gòu)圓鋼作為運(yùn)輸剛體工裝，在其變形量不予考慮的前提下，盡可能保證SPMT每一組的液壓壓力值及頂升的油缸行程值相同，從而確保橋梁姿態(tài)不會發(fā)生太大的偏移。為了使橋梁在頂升過程中的變形情況在合理范圍內(nèi)，液壓鋼頂升時將以逐級加載的形式進(jìn)行增壓。事先計算出每一組液壓分組的受力值，然后置換成液壓油缸的壓力值，通過計算，每次頂升以20%的壓力值進(jìn)行頂升操作，頂升完成后確認(rèn)SPMT各組車板高度差值不大于10 mm，且滿足各組油缸壓力值偏差小于10%，從而完成橋梁受力體系的轉(zhuǎn)換。

3.3 SPMT平面運(yùn)輸技術(shù)

橋梁頂升完成后，通過SPMT進(jìn)行水平移運(yùn)，借助車輛自身的動力及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，使車輛完成水平移動、轉(zhuǎn)身等動作，將整跨橋梁移動至落梁場地。

為保證SPMT行走的精度，提前在行走路線上進(jìn)行尺寸標(biāo)定，并畫出軌跡線。實(shí)際運(yùn)輸時采用鉛垂儀，保證SPMT行走時按照既定路線行走，當(dāng)出現(xiàn)誤差時，由人工修正SPMT行走方向。由于工程橋梁高度普遍在7～10 m，因此運(yùn)輸過程中基本處于高重心狀態(tài)。在進(jìn)行運(yùn)輸前，還需要對超高、超寬構(gòu)件的穩(wěn)定性進(jìn)行計算。

支架系統(tǒng)采用4點(diǎn)支承系統(tǒng)，形成的裝載區(qū)域就是ABCD的面積（陰影區(qū)域，見圖7），橋梁的重心落在平板車的承載區(qū)域內(nèi)，可通過監(jiān)視液壓系統(tǒng)的壓力表確保裝載水平度。根據(jù)圖7運(yùn)輸穩(wěn)定性計算模型得：tan α=L/H，其中H=7 281 mm、L=2 100 mm，則tan α=0.288，穩(wěn)定角α=16°。

圖7 穩(wěn)定性計算模型

根據(jù)德國GL-Noble Denton集團(tuán)中TECHNICAL POLICY BOARD編制的《GUIDELINES FOR LOAD-OUTS》0013/ND版第14.2.2條規(guī)定，運(yùn)輸穩(wěn)定角必須大于7°才安全。在本工程最不利工況下，運(yùn)輸穩(wěn)定角為16°，確認(rèn)安全。

3.4 大節(jié)段橋梁落梁技術(shù)

本工程單跨現(xiàn)澆箱梁質(zhì)量達(dá)500 t，且由于現(xiàn)場施工作業(yè)面狹小，圍擋寬度僅10 m，要實(shí)施單跨現(xiàn)澆梁整跨落梁作業(yè)的難度十分巨大。因此，現(xiàn)場綜合場地等因素，采用了雙機(jī)抬吊落梁方式進(jìn)行大節(jié)段橋梁落梁施工。箱梁水平移動采用了SPMT進(jìn)行，因此可保證采用最小半徑進(jìn)行橋梁的大節(jié)段落梁。根據(jù)計算，單跨橋梁分為2段長12.5 m大節(jié)段梁體，每段質(zhì)量約250 t，現(xiàn)場采用2臺250 t履帶吊進(jìn)行落梁作業(yè)，控制吊裝半徑在8 m以內(nèi)，單機(jī)質(zhì)量達(dá)160 t。落梁作業(yè)采用8根φ85 mm鋼絲繩，單根鋼絲繩最大工作負(fù)荷43.5 t，總負(fù)荷量滿足吊裝要求?，F(xiàn)場為加快鋼絲繩綁扎速度，采用了捆吊法，預(yù)先進(jìn)行吊裝孔的開設(shè)，并通過腹板、底板進(jìn)行鋼絲繩捆扎。

4 結(jié)語

橋梁快速化拆除施工技術(shù)已成功應(yīng)用于上海天目路高架現(xiàn)澆箱梁的拆除工作，僅用7個晚上就完成了7跨現(xiàn)澆混凝土梁的拆除工作，總拆除質(zhì)量達(dá)3 500 t。

工程應(yīng)用表明：快速化橋梁拆除工藝具有施工速度快、綠色無污染、城市運(yùn)營干擾低等特點(diǎn)，是一種適應(yīng)城市中心區(qū)復(fù)雜環(huán)境的新型綠色化施工方法。隨著綠色施工理念的進(jìn)一步實(shí)施，該工藝將在城市橋梁基礎(chǔ)設(shè)施更新改建中得到進(jìn)一步推廣和發(fā)展。