基于SPMT工藝的橋梁快速拆除施工技術(shù)應(yīng)用研究

陳雅雄　王衛(wèi)勝　祝衛(wèi)星

摘要：既有橋梁的拆除是高速公路改擴建工程中的關(guān)鍵性項目，采用常規(guī)的拆除方法需要在中斷交通的情況下進行封閉施工，不僅存在高空作業(yè)的風(fēng)險，對道路交通出行也將產(chǎn)生較大影響。文章結(jié)合泉南高速公路桂林至柳州段改擴建工程池頭天橋拆除施工實例，介紹了基于SPMT工藝的橋梁快速拆除施工技術(shù)方案，研究了該施工技術(shù)關(guān)鍵要點，為今后同類型工程項目施工提供參考。

關(guān)鍵詞：SPMT;高速公路改擴建;橋梁拆除

中國分類號：U445.6文章標識碼：A341334

0 引言

在高速公路改擴建工程中，不可避免地要對既有橋梁進行拆除。傳統(tǒng)的橋梁拆除方法需要在封閉交通條件下預(yù)留較大施工面進行拆除作業(yè)，不僅會影響高速公路的正常營運，對周邊正常出行產(chǎn)生負面影響，而且施工過程中產(chǎn)生的揚塵、噪音及安全隱患會給環(huán)保安全等方面帶來較大風(fēng)險。近年來，國外逐漸推行基于SPMT工藝的橋梁快速拆除施工技術(shù)，該方法能夠很好地規(guī)避傳統(tǒng)施工中帶來的問題，是一種環(huán)保高效的施工方法，目前已在許多危橋改造施工中得到成功應(yīng)用。而國內(nèi)對該技術(shù)引進較晚，且由于施工應(yīng)用環(huán)境差異較大，目前尚未形成規(guī)模化應(yīng)用。

本文依托泉州至南寧高速公路（G72）廣西桂林至柳州段改擴建工程中池頭天橋的拆除工程，詳細介紹了基于SPMT工藝的橋梁快速拆除施工技術(shù)如何在不中斷交通情況下進行應(yīng)用，為該技術(shù)在后續(xù)同類型施工的應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 工程概況

泉州至南寧高速公路（G72）廣西桂林至柳州段改擴建工程為舊路擴建工程（四車道擴建為八車道），設(shè)計時速為120 km/h，全長53.105 km。該路段是連接廣西南北的交通要道，日均通行量達到4萬輛次，沿線交通壓力巨大。池頭天橋位于K280+100處，采用鋼筋混凝土空心板簡支梁（每跨5片空心板梁，橋梁寬為5.65 m，橋梁跨徑為2×16 m，斜交角為0°），最大縱坡為0.3%，橫坡為2%，中央分隔帶處設(shè)置了橋墩。上部結(jié)構(gòu)單跨重170 t，下部結(jié)構(gòu)34 t。經(jīng)過現(xiàn)場勘察，池頭天橋防拋網(wǎng)上存有大量管線，且多數(shù)管線分布雜亂，對橋梁拆除有較大影響。其跨徑布置如下頁圖1所示。

2 施工方案

傳統(tǒng)的橋梁拆除方法主要有機械破碎法、支架分塊切割法、架橋機拆除法等。采用傳統(tǒng)方法需要封閉交通施工，預(yù)留較大的施工操作面，而且在施工過程中存在安全風(fēng)險多、施工揚塵多、施工噪音大等問題?？紤]到本項目地處交通要道，封閉施工對交通出行影響較大，為降低施工影響，實現(xiàn)在不中斷交通條件下的橋梁快速拆除，決定采用基于SPMT工藝的橋梁快速拆除施工技術(shù)。

該技術(shù)的核心是利用SPMT車組（自行式運輸機械，Self-Propelled Module Transporters）與上部馱梁支撐系統(tǒng)組成的橋梁快速馱運支撐系統(tǒng)，SPMT車組具有直行、斜行、橫行、八字轉(zhuǎn)向、中心回轉(zhuǎn)等不同轉(zhuǎn)向模式，可以通過頂升系統(tǒng)頂起預(yù)先切割分離的大噸位梁段并將其沿設(shè)定路徑快速移運至路外場地，整個轉(zhuǎn)運過程中不需要吊機或其他起重設(shè)備。在做好交通組織規(guī)劃前提下進行施工，能夠?qū)崿F(xiàn)不中斷交通條件下的橋梁快速拆除，具備綠色、高效、安全的特點。其總體施工流程如圖2所示。

3 施工技術(shù)關(guān)鍵要點

3.1 施工準備

（1）針對現(xiàn)場管線分布雜亂的情況，需對該部分管線進行改移。

改移前，聯(lián)系管線所屬部門進行溝通協(xié)商，主要采取臨時架空管線的改移措施，避免影響橋跨移運。

（2）在橋址一側(cè)設(shè)置存梁場地，該場地主要用于馱梁支架的加工安裝、舊橋跨存儲與破碎等，存梁場地需滿足模塊車行駛及梁體落架地基承載力要求。

存梁場地與高速公路邊緣同標高，采用30 cm碎石平整壓實后攤鋪20 cm厚水泥穩(wěn)定碎石（4%水泥含量）。依據(jù)落梁地基基礎(chǔ)設(shè)計在場地內(nèi)設(shè)置落梁支撐，用于支撐落梁。如圖4所示。

（3）對移運路徑上邊護欄、中央分隔帶、水溝等結(jié)構(gòu)物需進行拆除。針對存梁區(qū)側(cè)護欄的拆除，需要封閉應(yīng)急車道交通后，采用氧割切除立柱，解除護欄螺栓，平行于波形護欄設(shè)置水馬，之后恢復(fù)應(yīng)急車道交通。中央分隔帶移除護欄后，在移運路徑上墊20 mm厚鋼板。如圖3所示。

3.2 SPMT車組、馱梁支架及落梁支架設(shè)計

依據(jù)實際橋梁情況，對16 m跨梁采用雙排車作為移運模塊車組，每排車采用6軸線動力車+1個動力模塊進行拼接組合。車組拼接完成后在拼裝場地進行空載模擬試驗，以驗證其同步性和控制性。馱梁支架采用標準桿件拼裝，由標準鋼管立柱、標準連系桿、車頂分配梁及頂層分配梁組成?？紤]盡量不改變結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，設(shè)計將落梁支架與馱梁支架共用，即梁體馱運至存梁場地后，將馱梁支架落架于1.5 m高的標準鋼筒上，作為落梁支架，落梁支架下方設(shè)置條形基礎(chǔ)，保證其地基滿足承載力要求。為保證拆除施工過程中的橋梁結(jié)構(gòu)、馱運支撐系統(tǒng)、SPMT馱運動力系統(tǒng)及存梁場地地基基礎(chǔ)安全，須對各部分在移除、安裝全過程中可能出現(xiàn)的工況進行結(jié)構(gòu)計算分析，確認合格后方可進行下一步施工。具體如圖5、圖6所示。

3.3 交通組織規(guī)劃

為確保在不中斷交通條件下進行橋梁的快速拆除，需要制定嚴密的交通組織方案。交通組織方案經(jīng)過評審后需要向交警、路政、運營公司等單位報備，確認具備上路施工條件。具體分為兩階段施工：

第一階段：封閉左幅車道，中央分隔帶按照選定位置處開設(shè)臨時改道口，布置好相關(guān)警示標志，將交通導(dǎo)改至右幅車道。模塊車就位并準備好拆除梁板工作，左幅梁板完全落在模塊車上后，人工控制模塊車緩行至平行于西側(cè)場地，控制模塊車行駛至西側(cè)場地進行梁板卸落、鑿除;快速清理左幅橋下施工場地，做好封閉右幅車道開放左幅車道的交通導(dǎo)改工作。如圖7所示。

第二階段：模塊車從左幅西側(cè)場地行駛至右幅封閉區(qū)間，采用同左幅梁板相同的工藝拆除右幅梁板。將切割完的墩柱吊至路側(cè)，配合自卸汽車下放至存梁場地，采用炮機集中破碎處理。整個過程施工完成后，快速清理施工場地并開放交通。如圖8所示。

3.4 梁體及墩柱防撞擋塊切割

梁體移運拆除前，需封閉橋面交通，對橋面伸縮縫進行拆除，并切割拆除橋面連續(xù)段，使各橋跨分離，保證各跨間有5～8 cm間隙。交通封閉前，需對墩柱防撞擋塊進行切割，切割線與蓋梁頂面平齊。

3.5 梁段同步頂升

為保證各組之間模塊車的軸壓基本一致，在正式頂升之前，應(yīng)進行試頂升。依據(jù)試頂升確定好相關(guān)控制參數(shù)后對梁體進行預(yù)頂升。為防止梁體下沉被卡，采取分級頂升的方式，梁體頂升軸壓按最大105%載荷進行控制。待梁體切割后進行正式頂升，為保證上部梁體能夠橫向移出，控制梁體整體向上頂升20 cm，控制頂升速度在20～50 mm/min之間。梁體同步頂升過程中，橋梁整體結(jié)構(gòu)體系由簡支梁轉(zhuǎn)換為帶懸臂端的簡支梁體系，因此需要在整個同步頂升過程中對模塊車、馱梁支架及梁體進行施工監(jiān)控，確保整個頂升過程中結(jié)構(gòu)安全。

3.6 梁段移運

梁段移運是整個施工過程中的重要環(huán)節(jié)。為確保梁段的順利轉(zhuǎn)運，現(xiàn)場需設(shè)置分工明確的工作小組，工作小組應(yīng)涵蓋機械、結(jié)構(gòu)、電氣等各方面的技術(shù)人員，并設(shè)一名總指揮全面負責(zé)梁段快速移運的相關(guān)事務(wù)。在移運過程中，要對移運路徑、移運速度、道路自適應(yīng)狀況、梁體姿態(tài)及應(yīng)力等方面實施全過程安全控制。

3.7 梁段平穩(wěn)落梁

模塊車將梁段按照預(yù)定的移運路徑托運到臨時存梁場地后，需要將其放置在臨時搭設(shè)的落架上面，完成體系轉(zhuǎn)換，隨后模塊車返回進行下一階段工作。

3.8 破碎鑿除

梁體及下構(gòu)全部穩(wěn)定落架后，即可進行二次分解等工作。梁體采用直接破碎的方式拆除，鑿除前沿臨時場地邊緣搭設(shè)防護支架。

3.9 施工監(jiān)控

在橋梁拆除施工過程中需嚴格做好施工監(jiān)控，利用監(jiān)測數(shù)據(jù)指導(dǎo)下一步施工。主要監(jiān)測包括對各種工況下結(jié)構(gòu)內(nèi)力、位移的變化及對移運期梁段的影響并進行驗算分析。同時，在拆除馱運施工過程中實時監(jiān)測，反饋梁體姿態(tài)、相對位移及應(yīng)力等實時變化的數(shù)據(jù)信息，并與橋梁實際狀況進行驗證分析，確保施工過程中結(jié)構(gòu)受力和變形始終處于安全可控的范圍。主要監(jiān)控內(nèi)容如表1所示。

4 結(jié)語

基于SPMT工藝的橋梁快速拆除施工技術(shù)成功應(yīng)用于池頭天橋的拆除施工中，僅歷時2 h便完成拆除工作，實現(xiàn)了在不中斷交通條件下的橋梁快速拆除。這也是廣西區(qū)內(nèi)首例跨高速公路大型橋梁一次性整體移動拆除工程，對今后同類型工程項目的實施具有一定的參考價值。從本項目的實施可得知，基于SPMT工藝的橋梁快速拆除施工技術(shù)具備施工簡單、環(huán)保高效的技術(shù)特點，但是在項目前期必須做好充分的技術(shù)論證及施工過程中的各項安全控制以及風(fēng)險監(jiān)控。在后續(xù)應(yīng)用過程中，需要不斷累積施工技術(shù)的相關(guān)標準，以對該技術(shù)推廣應(yīng)用起到良好的促進作用。

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