鐵路橋梁箱梁拆除方法研究

文/余斌

1 前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施、交通路網(wǎng)以前所未有的規(guī)模在全國(guó)鋪展建設(shè)開(kāi)來(lái)。大跨徑預(yù)應(yīng)力連橋梁具有整體性能好、結(jié)構(gòu)剛度大、變形小、抗震性能好的特點(diǎn)，特別是具有主梁變形撓曲線平緩、橋面伸縮縫少、行車舒適等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，其結(jié)構(gòu)形式較其他類型橋梁相對(duì)簡(jiǎn)易、工程施工難度不高、造價(jià)偏低等，種種優(yōu)勢(shì)使得該類橋型在公路、城市和鐵路橋梁工程建設(shè)中被廣泛采用。目前，由于設(shè)計(jì)規(guī)劃等原因，部分鐵路橋梁已不能滿足正常的使用要求，因此我們需要對(duì)既有的鐵路橋梁進(jìn)行拆除，以滿足正常的使用要求。

2 工程概況

某鐵路橋梁32m 單線簡(jiǎn)支箱梁，梁體截面為單箱單室、直腹板、等高等寬簡(jiǎn)支箱梁，梁高為2.6m（不含排水坡高度）。另外，箱梁頂寬7.6m，底寬3.8m；頂板厚25～45cm，底板厚28～60cm，腹板厚30～90cm；支座中心線至梁端0.75m。因擴(kuò)能改造，需對(duì)原有橋梁進(jìn)行拆除后重新施工雙線橋梁[1]。

3 施工工藝

根據(jù)橋址所處區(qū)域，采用支架法進(jìn)行梁體拆除，主梁分為三個(gè)節(jié)段，每個(gè)節(jié)段下放設(shè)置單獨(dú)的支架，以保證梁體拆除時(shí)的安全。梁體切割采用繩鋸切割的方式，梁體切割完成后，用吊車將每個(gè)節(jié)段的梁體吊離至支架，待平穩(wěn)放到地面上后，再采用破碎錘破碎完成的方式。

梁體拆除施工工藝流程圖如下：支架搭設(shè)→清除道砟及鋼軌拆除→線鋸分塊切割梁體→梁體吊裝及卸落。

3.1 施工支架設(shè)計(jì)

根據(jù)吊車的起吊能力及梁體每延米的重量，將這32m 簡(jiǎn)支箱梁等分成3 塊進(jìn)行切割；另外，需等間距搭設(shè)鋼管柱支架4 排，具體的支架布置詳見(jiàn)圖1。

圖1 拆除支架側(cè)面圖

施工載荷：根據(jù)原設(shè)計(jì)圖紙，單跨簡(jiǎn)支箱梁混凝土方量178.97m3，重474.27t。分3 節(jié)拆除，每節(jié)重量為158.09t，計(jì)算時(shí)考慮1.2 的分項(xiàng)系數(shù)，并按189.708t 考慮。臨時(shí)支架單側(cè)設(shè)置2 個(gè)支點(diǎn)，單點(diǎn)載荷為P=189.708/2/2=47.42t[2]。

3.2 基礎(chǔ)施工

支架施工前，在兩個(gè)橋墩之間增加四個(gè)條形基礎(chǔ)支撐平臺(tái)（1m×4.5m×0.5m），鋼管立柱通過(guò)法蘭與基礎(chǔ)連接牢固，法蘭盤采用20mm 鋼板加工，加勁肋采用12mm 鋼板。條形基礎(chǔ)采用C25 鋼筋混凝土，設(shè)計(jì)條形基礎(chǔ)地基承載力為300KPa，條形基礎(chǔ)上下兩層主筋為HRB400Φ16 鋼筋，間距15cm，鋼筋保護(hù)層厚度5cm。箍筋采用HPB300ф8 鋼筋，間距30cm，上下層鋼筋之間設(shè)置HPB300ф8 鉤筋，間距30cm，梅花形布置[3]。

圖2 拆除支架計(jì)算滿足要求

拼裝支架處的地基平整度要求無(wú)明顯起伏不平、凹坑、突起等，且臨時(shí)基礎(chǔ)能與臨時(shí)支架底板鋼板面良好接觸、承受支架壓力。拼裝支架與臨時(shí)混凝土基礎(chǔ)采用地腳螺栓連接。支架計(jì)算可知立柱最大的軸向力為17.7t 時(shí)，擬定此時(shí)支架立柱下面墊一塊1000mm×1000mm×16mm 鋼板，鋼板與臨時(shí)素混凝土基礎(chǔ)采用M24×650 地腳螺栓固結(jié)；素混凝土臨時(shí)基礎(chǔ)采用C30 混凝土，素混凝土臨時(shí)基礎(chǔ)采用C30 混凝土，規(guī)格為1m×4.5m×0.5m[4]。C30 混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fC= 14.3N/mm2，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft= 1.43N/mm2。

3.2.1 基礎(chǔ)地基換填后，需分層壓實(shí)處理，并采用觸探儀進(jìn)行檢驗(yàn)，其基礎(chǔ)承載力特征值f＞180Kpa。

3.2.2 基底承載力計(jì)算：P=(35.4×9.8+5.625×9.8)/（4.5×0.5）=162.3kpa＜180KPa， 穩(wěn) 定 性 滿 足要求。

3.3 支架搭設(shè)

條形基礎(chǔ)支架立柱采用單排2 根Φ630mm 無(wú)縫鋼管，壁厚為8mm。無(wú)縫鋼管與條形基礎(chǔ)連接方式為膨脹螺栓連接，膨脹螺栓直徑24mm、300mm 長(zhǎng)，按鋼管柱位置打孔埋設(shè)膨脹螺栓，并通過(guò)膨脹螺栓將法蘭盤和條形基礎(chǔ)連接起來(lái)。Φ630mm 無(wú)縫鋼管下端與法蘭盤進(jìn)行焊接，并在四周焊接加勁肋以加固；法蘭盤采用20mm 鋼板，長(zhǎng)寬為87cm。各條形基礎(chǔ)上的兩根Φ630mm 鋼管柱之間設(shè)置3 道[14 槽鋼焊接連接，間距4m，水平連接之間斜向同樣采用[14 槽鋼焊接連接，每個(gè)切割點(diǎn)附近的兩排鋼管柱之間水平方向、斜向同樣用[14 槽鋼水平連接。各接觸面之間進(jìn)行滿焊，且焊接牢固，從而保證焊接質(zhì)量[5]。

鋼管柱垂直度保證措施：根據(jù)鋼管立柱平面布置圖，對(duì)鋼管柱位置進(jìn)行測(cè)量放樣，鋼管柱每安裝一節(jié)，測(cè)量人員立即對(duì)鋼管柱進(jìn)行復(fù)測(cè)，測(cè)量鋼管柱位置有無(wú)偏位。安裝完成后，對(duì)鋼管柱再次進(jìn)行復(fù)測(cè)，以保證鋼管柱的垂直度。鋼管柱的搭設(shè)高度，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)條形基礎(chǔ)頂面與梁底的高差，再扣除I40 工字鋼及鋼管柱頂面1cm 厚鋼板高度，即現(xiàn)場(chǎng)每排鋼管柱的搭設(shè)高度。

鋼管柱及縱橫向連接安裝完成后，在鋼管柱頂部安裝70cm×70cm 的1cm 厚鋼板，再安裝I40a 雙拼工字鋼橫梁（工字鋼要求進(jìn)行整體焊接，焊縫距離為1m，每道焊縫長(zhǎng)度為10cm），長(zhǎng)為5.5m。橫梁限位方式：鋼管柱在砂桶頂面設(shè)置2 排4 塊三角鋼板擋塊，三角鋼板與砂桶頂面鋼板兩側(cè)進(jìn)行滿焊。

3.4 拆除鋼軌及清除道砟

支架搭設(shè)完成后，聯(lián)系重慶工電段及各設(shè)備管理單位再次對(duì)橋上的設(shè)施設(shè)備進(jìn)行排查，確保所有的線纜設(shè)備等遷改完成。安排專業(yè)工人利用鋸軌機(jī)對(duì)3#～4#跨、4#～5#跨梁面的6 道的鋼軌進(jìn)行拆除，拆除后轉(zhuǎn)運(yùn)至安全地點(diǎn)統(tǒng)一保管存放。另外，安排人工對(duì)梁面道砟進(jìn)行清理，并利用軌道車等設(shè)備將道砟轉(zhuǎn)運(yùn)至營(yíng)業(yè)線外進(jìn)行存放。

3.5 線鋸分塊切割梁體

根據(jù)已搭設(shè)完成的鋼管柱的位置，確定線鋸開(kāi)始切割的位置。切割的時(shí)候按照順序①→②→③進(jìn)行切割，每片梁切割2 次。切割時(shí)利用灑水車從施工便道進(jìn)入，停在橋下，以降低線鋸損耗、灑水降塵[6]。此外，先切割的梁體應(yīng)先放置在鋼管柱上，待所有的梁體全部切割完成后，再統(tǒng)一安排吊車進(jìn)行吊裝。

圖3 線鋸施工分塊示意圖

3.6 梁體吊裝及卸落

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)吊裝高度等實(shí)際情況，擬采用1 臺(tái)300T汽車吊配合1 臺(tái)220T 汽車吊負(fù)責(zé)梁體的吊裝及卸落，2 臺(tái)吊車每吊可卸落量約250t，切割后單塊梁體重量約180t，滿足要求。吊裝前，先對(duì)兩側(cè)橋梁翼緣板靠近腹板處進(jìn)行取芯鉆孔，作為吊點(diǎn)；并對(duì)鋼絲繩的狀態(tài)進(jìn)行仔細(xì)檢查，檢查其是否存在斷絲、是否安裝防脫掛鉤等問(wèn)題。吊裝時(shí)，采用“一機(jī)一人”防護(hù)安排，專人進(jìn)行看守，加強(qiáng)與吊裝司機(jī)的溝通指揮，并配合牽引繩進(jìn)行牽引控制，避免吊物擺動(dòng)造成既有設(shè)備或者構(gòu)筑物損傷。吊裝之后的梁體統(tǒng)一卸落至8 道外的空的場(chǎng)坪上進(jìn)行存放。

4 結(jié)語(yǔ)

該橋目前已完成拆除，拆除時(shí)采用支架法繩鋸切割的方式，確保了橋梁拆除施工的安全。該拆除方法對(duì)相關(guān)梁體拆除施工具有一定的指導(dǎo)作用。同類型橋梁施工時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)梁體節(jié)段和梁體重量、合理設(shè)計(jì)支架形式、吊裝方式等，能夠具有較好的適用性且科學(xué)合理。