城市立交橋拆除改造技術(shù)研究

蘇鑫、張俊

（聊城華鑫公路勘察設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，山東 聊城 252000）

0 引言

立交橋是市區(qū)的重要交通樞紐設(shè)施，它位于主干道上，有兩條街道穿過立交橋，一條是雙向六車道，另一條是雙向兩車道，且橋體下方也有一條雙向兩車道交通樞紐設(shè)施。根據(jù)規(guī)劃的需要，新建立交橋、拆掉橋面結(jié)構(gòu)、保留立柱、橋墩等。立交橋周邊是居民樓、寫字樓、賓館、商鋪等建筑工地，施工條件十分苛刻。拆掉的建筑不能妨礙交通。在不破壞周圍環(huán)境的情況下，傳統(tǒng)的爆破、破碎等拆除方法均不能適應(yīng)工程的需要，需要采用高強(qiáng)度、高安全性的金剛石系列工具進(jìn)行靜態(tài)切削。立交橋?yàn)橐环N具有2.5m 寬、0.1m厚的預(yù)應(yīng)力四箱梁，最大跨度為1.46m，寬12.5m。上橋面厚度為0.16m，下橋面厚度為0.18m，隔板厚度為0.5m，總長(zhǎng)度為245m。

1 交通導(dǎo)行方案

由于立交橋兩側(cè)出入的車輛、行人多，住宅區(qū)密度大，彼此之間距離很近，所以在拆除橋面之前，必須對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行圍護(hù)，并做好引導(dǎo)兩端交通繞行的工作，以傳單的方式，向鄰近城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村對(duì)拆除橋梁進(jìn)行宣傳，對(duì)給群眾帶來的交通不便，取得大家的諒解與支持。在拆除橋梁時(shí)，采取半封閉式、寬式雙向通行的施工方法。車輛在靠近施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)警告信號(hào)，讓駕駛員放慢車速；為了防止意外，強(qiáng)行降低車速。按照設(shè)計(jì)圖紙和施工要求，在原有的中間隔離區(qū)內(nèi)設(shè)置兩個(gè)開口，該開口的長(zhǎng)度不低于60m，以滿足超長(zhǎng)超寬汽車的轉(zhuǎn)彎半徑。首先拆掉中間墻，然后在中墻孔加固段填入32cm 厚C15 的低水泥混凝土基層，28cm 厚的R5.0 水泥混凝土表面，并安裝軟質(zhì)隔熱（反光桶）。在入口和出口的轉(zhuǎn)角安裝了兩層隔熱裝置，以保證汽車行駛的安全性。在拆除箱梁、架設(shè)施工時(shí)，要與交通部門協(xié)調(diào)，做好車輛的疏導(dǎo)工作。為了防止因施工而導(dǎo)致的交通堵塞，及時(shí)提醒黃牌貨車及7 座以上的車輛駕駛員在交警指揮下分流。在施工過程中，要在工地和繞行地點(diǎn)設(shè)立相應(yīng)的指示標(biāo)志，提示駕駛員選擇正確的交通樞紐設(shè)施。在施工場(chǎng)地內(nèi)，應(yīng)配備專職的安全人員和向?qū)?，以保證施工場(chǎng)地的安全與暢通。

2 立交橋拆除施工方案

第一，切割法拆除工藝。這種切割方法可以用來切割薄的結(jié)構(gòu)，也可以用鏈子把其他的結(jié)構(gòu)切成小塊。為了避免滾刀套脫落，吊架必須有一個(gè)整體的地面支架來支持。這些切割機(jī)要求起重機(jī)和運(yùn)輸工具把他們從工地上運(yùn)走。金剛石鏈鋸機(jī)，是一種以金剛石微粒為主要磨料的機(jī)械，可對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土進(jìn)行切削、粉碎，無振動(dòng)，無噪音，無粉塵，效率高，安全環(huán)保。

第二，支護(hù)方案。鋼板直接鋪設(shè)在原有的地面上，鋼板上鋪有槽鋼，支架為“卡扣”型。在架設(shè)支架時(shí)，要考慮到實(shí)際交通狀況，把橋梁分為四個(gè)相應(yīng)的區(qū)域。詳細(xì)規(guī)劃：封閉區(qū)域1 交通，在區(qū)域2 交界區(qū)域設(shè)置腳手架進(jìn)行支撐，在正午或傍晚，將一列腳手架置于起始泊位右邊封閉的平臺(tái)3 上，并在平臺(tái)3 與平臺(tái)4 之間設(shè)置兩列腳手架。

第三，翼板及護(hù)欄切割拆除。為減少吊橋的吊重，增加吊運(yùn)的安全，在起重之前，先剪掉橋翼和欄桿，然后在吊桿上鑿15cm 的起重孔，然后用50t 吊車進(jìn)行初步吊裝。切割工序切完后立即將部件吊裝至拖車并分批運(yùn)送。特定的切削方案：封閉區(qū)1 運(yùn)動(dòng)，切斷區(qū)1 保護(hù)和翼，關(guān)閉區(qū)3 運(yùn)動(dòng)，切斷區(qū)3 保護(hù)和機(jī)翼；2、4 區(qū)預(yù)設(shè)的槽口下面設(shè)置導(dǎo)流槽，用于收集污水，避免水濺到交通樞紐設(shè)施上，影響交通。需要在不進(jìn)行修剪的情況下保持1m 左右的長(zhǎng)度[1]。

拆除橋梁不僅要對(duì)原橋進(jìn)行全面、細(xì)致的分析，還要充分考慮到拆除過程中對(duì)交通和環(huán)境的影響。通過對(duì)立交橋順利的拆除，表明對(duì)于箱梁橋拆除采取的安全第一、施工有序、化整為零、半幅封閉、支架法拆除等原則的綜合拆除方法進(jìn)行工作是安全可靠的。

3 城市立交橋拆除改造實(shí)踐探析

3.1 施工部署

第一，施工分段。保證橋的剪切沖程，將橋一分為二，從中間向兩邊同時(shí)施工。

第二，布局和施工。在橋下安裝了具有碗形的腳手架和門座的鋼制支架，并進(jìn)行了驗(yàn)收。在交叉路口設(shè)置警示牌。用破碎器拆卸橋面罩和防撞罩。混凝土切塊采用汽車起重機(jī)吊裝，用半板車運(yùn)輸?shù)较{地點(diǎn)后進(jìn)行破碎。

3.2 橋面結(jié)構(gòu)切割

3.2.1 翼緣板切割

在每一施工區(qū)處，都要安裝兩塊金剛石圓鋸，并在橋面上進(jìn)行均勻的切割。先沿著橋中心垂直方向進(jìn)行切割，再順著橋橫向方向進(jìn)行切割分離。每個(gè)翼片的裁剪尺寸是2.25m×8m，零件重量是11.25t。

第一，金剛石圓盤鋸的特性。金剛石圓鋸的切割表面平滑、平整，鋸切時(shí)采用履帶來控制鋸條的切向，使切割點(diǎn)精確，能很好地控制切割線的偏移，不產(chǎn)生振動(dòng)、噪聲小、環(huán)保、無污染，可以更換鋸床來調(diào)整切割深度。

第二，生產(chǎn)流程。支撐架驗(yàn)收—測(cè)量放線—鉆吊裝孔—固定軌道—安裝設(shè)備—切割—吊裝[2]。

第三，技術(shù)上的需求。用12mm 的電錘，打80mm的球洞，然后用M10 內(nèi)的螺釘把鋸子引導(dǎo)到橋面上。軌道的安裝要牢固、可靠、緊密。把鋸片裝在導(dǎo)軌上，試運(yùn)轉(zhuǎn)順利。在切割結(jié)構(gòu)前，必須先做一次停機(jī)測(cè)試，以確認(rèn)鋸條和鋸條的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。如果在施工中發(fā)現(xiàn)電鋸機(jī)的電火花和鋸片擺動(dòng)等安全隱患，必須馬上停用。

3.2.2 箱梁切割

每一施工段均配有4 臺(tái)鉆石線鋸，可同時(shí)進(jìn)行。將箱形橫梁整體剪斷為若干段。每個(gè)箱梁的寬度為2.3m，混凝土質(zhì)量為3L。

第一，金剛石繩鋸能切割、分離各種硬物，用液壓電機(jī)進(jìn)行切割，使液壓泵工作順暢，并能用高壓油管對(duì)電機(jī)進(jìn)行遙控，在切削時(shí)，振動(dòng)和噪聲都很低。該方法可以在固定的情況下進(jìn)行靜力分離，不受被切割對(duì)象的形狀、尺寸等因素的影響，可以沿著對(duì)角線、垂直、水平等任意方向進(jìn)行切割。

第二，施工工藝。確定切割斷面—安裝固定導(dǎo)向輪—固定繩鋸機(jī)—安裝金剛石繩索—連接相關(guān)操作系統(tǒng)—切割。

第三，施工的重點(diǎn)。其一，采用M16 化學(xué)錨栓將電鋸的主、次支撐件進(jìn)行緊固。導(dǎo)輪的安裝要平滑，輪緣要與鋼索孔的中心線對(duì)齊，這樣才能確保鋸片的切割效率。金剛石絲按特定的切削形態(tài)在主、副兩個(gè)車輪上按一定的次序進(jìn)行纏繞，線的方向應(yīng)與主動(dòng)輪的傳動(dòng)方向一致。其二，發(fā)動(dòng)引擎，用控制臺(tái)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)輪的提升拉力，保證金剛線張緊到位，供給循環(huán)冷卻水，再由另一臺(tái)馬達(dá)帶動(dòng)傳動(dòng)輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和切削。在切削時(shí)，應(yīng)注意觀察刀架的穩(wěn)定情況，并及時(shí)調(diào)節(jié)導(dǎo)輪的移動(dòng)，保證切斷繩處于同一水平面上。其三，切割時(shí)禁止站著觀看箱梁的分離面。其四，拆塊的分割應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)次序，按照塊的次序進(jìn)行，并在任何時(shí)候都要觀察未切割箱梁的穩(wěn)定性，并及時(shí)上報(bào)裂紋和裂縫。施工計(jì)劃的制訂要與實(shí)際情況相適應(yīng)。其五，塊體尺寸按吊機(jī)的提升能力進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)考慮到吊鉤自身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，以確保單件吊裝的安全。為了減少建造周期，可以把這些構(gòu)件分成幾個(gè)小塊，只要它們的安全和生產(chǎn)能力允許。

3.3 吊裝及運(yùn)輸

翼緣板每個(gè)切塊的重量為11.25t，由四個(gè)點(diǎn)吊裝。每節(jié)箱梁重量為31t，由箱梁的底部懸掛纜繩。根據(jù)工地上的吊車條件，采用150t 的汽車吊車，由大型拖車將混凝土塊運(yùn)送到堆場(chǎng)進(jìn)行粉碎。

3.4 支撐設(shè)計(jì)及施工

3.4.1 鋼管腳手架

橋下的無壁板部分由全屋框架及杯形鋼管腳手架支承。通過計(jì)算，得出的設(shè)計(jì)參數(shù)是：長(zhǎng)寬0.6m，節(jié)距1.5m。支架+100mm×100mm 的木材。齒形支架，在碗形腳手架的基礎(chǔ)上，用200mm×50mm 的木板作為踏板，在設(shè)置木制桁架時(shí)，要盡量避開切線。

3.4.2 鋼結(jié)構(gòu)門式支撐架

第一，雙向鋼柱結(jié)構(gòu)的6 車道。為確?？鍢蚬返恼Ｍㄐ?，從原來的六車道改為上三下二，共5 條車道，每條車道的凈間距大于3.5m，高度至少為4.5m。根據(jù)荷載參數(shù)，計(jì)算出6 根鋼管、沿橋?qū)挾?列、沿橋長(zhǎng)度3.6m 的長(zhǎng)度。為了確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，采用了支撐框架和焊接桁架I20。下部為800mm×600mm 的C30 混凝土梁，與12@200 兩層雙面鋼網(wǎng)片連接。工字鋼采用手動(dòng)葫蘆吊裝就位，安裝完成后，將其與鋼管進(jìn)行焊接。在次梁的頂端，采用鋼板墊片，以保證其與橋面的連接。

第二，采用鋼制支架的橋梁下路。為了確保橋梁的正常運(yùn)行，應(yīng)對(duì)行車線進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以確保橋梁的凈間距不大于4m，高不大于4.5m。通過設(shè)計(jì)和計(jì)算，確定了鋼管柱的縱向間距為4m，橫向間距為5m。主梁沿橋的長(zhǎng)度和次梁沿橋的寬度分別設(shè)置。次梁沿橋?qū)掃M(jìn)行布置，其間距為500mm。為了確保基礎(chǔ)框架的穩(wěn)定，在鋼管和立柱間使用焊接桁架，下端用800mm×600mmC30 混凝土梁進(jìn)行連接，并設(shè)置12@200 雙面鋼筋網(wǎng)片。

3.5 安全防護(hù)措施

3.5.1 廢水收集

橋下車輛和行人比較密集。為了防止在切割時(shí)芯料從繩孔中脫落，采用水泥砂漿冷卻結(jié)構(gòu)，集水槽對(duì)下層的車輛及行人造成污染。該裝置位于橋面下部切口的連接處，用以有組織地排出施工污水，并在鉆孔時(shí)為纜繩提供臨時(shí)支撐。集水罐采用3mm 厚鋼板，專業(yè)制造。直徑200mm×400mm，M12 螺桿之間的間距為400mm，集水槽和結(jié)構(gòu)用瀝青油膏進(jìn)行密封。

3.5.2 安全防護(hù)措施

第一，在橋面結(jié)構(gòu)的外部設(shè)置一個(gè)鋼管防護(hù)框架，該框架與橋梁底板的鋼架焊接或與整個(gè)房屋的承重框架相結(jié)合。由一張密網(wǎng)加一張的大網(wǎng)掛在護(hù)罩外面。

第二，支架的安裝與拆除要嚴(yán)格遵守技術(shù)規(guī)范，并允許工人進(jìn)行作業(yè)，并且安排人員進(jìn)行安全防護(hù)。

第三，工地上的工人都要著裝標(biāo)識(shí)，晚上要穿著有反光標(biāo)識(shí)的衣服。

第四，在基架外鋼管柱上就位，將防撞桿用鋼管固定，鋼管上涂黃色和黑色相間的顏色。

4 全套管鉆機(jī)拔樁施工要點(diǎn)

4.1 制作套管

全套套管的長(zhǎng)度為6.0m，調(diào)整段的長(zhǎng)度可分為2m 和1m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體條件，合理地選取和調(diào)節(jié)裝配長(zhǎng)度，采用高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行連接。在回轉(zhuǎn)器上將備好的殼體與旋轉(zhuǎn)機(jī)械上的旋轉(zhuǎn)支撐互相連接，并將其緊固。在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，本體是通過一個(gè)液壓電機(jī)來驅(qū)動(dòng)的。支撐旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的力矩由楔形夾持機(jī)構(gòu)傳至軸套，使軸套旋轉(zhuǎn)。在鉆機(jī)的固定部位上安裝有夾緊氣缸。液壓管道不會(huì)隨著機(jī)身的轉(zhuǎn)動(dòng)而保持持續(xù)。在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，不需要將夾具和油管分離，從而極大地提高了鉆機(jī)的工作效率。

4.2 測(cè)量放線及機(jī)械組裝

按照設(shè)計(jì)指導(dǎo)方針，將目標(biāo)對(duì)準(zhǔn)地面上的障礙中心，并涂上紅色的顏料。在全套鉆井和吊車運(yùn)轉(zhuǎn)或停泊時(shí)，地面會(huì)變得堅(jiān)硬，以達(dá)到平衡壓力。裝配整套套筒及150t 的履帶式起重機(jī)，經(jīng)測(cè)試后方可投入使用。場(chǎng)地條件：在使用全部設(shè)備重量時(shí)，每平方米1.12kg。地板厚25cm，鋪路板15～17cm，工地吊車作業(yè)半徑30m。

4.3 全套管鉆機(jī)拔樁要點(diǎn)

該工程使用RT-200HH 全旋掘機(jī)（CD 機(jī)）清障，主要用于有擴(kuò)、斷樁的老樁基礎(chǔ)，由150t 級(jí)的專用履帶樁完成。

第一，把機(jī)器放好。在放樣完畢后，根據(jù)放樣的要求，將整個(gè)套管設(shè)備安裝到位，并對(duì)以后的工作進(jìn)行指導(dǎo)。

第二，減少鋼套筒的使用。把套管接好，用全套鉆頭緩慢地向下壓，把主體附近的障礙或樁子砍下來。

第三，安裝一個(gè)增強(qiáng)型的燃燒室。這是整個(gè)鉆機(jī)的重要組成部分，它直接關(guān)系到整個(gè)施工質(zhì)量。

第四，將樁身一節(jié)一節(jié)地旋下，將翻蓋桶清洗干凈，將樁身從鉆孔中移出。在安裝了自產(chǎn)的噴嘴之后，用旋轉(zhuǎn)套管將樁身旋下，以便隨后的捕捉。同時(shí)，利用螺桿式射孔機(jī)清理井壁，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，清理完畢后再進(jìn)行回填。

5 全套管鉆機(jī)拔樁施工質(zhì)量控制措施

為了有效地解決全套問題，該項(xiàng)目采用了如下質(zhì)量控制。

第一，第一次切割量最大，占樁總?cè)莘e的2/3，鋪面較大，厚度較大，在施工之前，應(yīng)選用底板，以減小對(duì)樁身周邊土壤的干擾。在密閉的情況下，防止發(fā)生坍塌。

第二，將50～80mm 厚的合金齒焊于套管下側(cè)，以減小管道與樁體之間的摩擦力。盡管鉆井速度有所下降，其悶管的概率也是大幅度下降。

第三，每次打樁之前，要檢查齒面、內(nèi)外坡度和地面齒槽的磨損情況，避免在施工過程中出現(xiàn)拔管現(xiàn)象。

第四，嚴(yán)格按照計(jì)劃進(jìn)行分段（約3～5m 一段），清理坑道中的障礙物，越接近樁底，其分段就越短。

第五，在地下水位較低、地面較硬的區(qū)域，在鉆進(jìn)之前逐一注滿水。每鉆1m，井筒就會(huì)升高到井眼上方，通過井壁滲透到井底，達(dá)到油井和樁體的潤(rùn)滑，減小了兩者間的摩擦力，減小了管道內(nèi)壁與樁體的摩擦力。

第六，如果管道阻塞，必須將套管拔出，應(yīng)預(yù)先預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)段，然后再進(jìn)行開挖和回填。待到套管拔出地面之后，迅速將標(biāo)準(zhǔn)節(jié)吊放入孔中，并輔以套管機(jī)鉆到與井口高度一致（防止井眼坍塌），并及時(shí)回填樁孔到地面。

6 結(jié)語

由于立交橋的拆除和改建工作的復(fù)雜性和多變性，所以使用整體式打樁鉆機(jī)能使施工的質(zhì)量得到最大的保障。同時(shí)，在拆除樁基的過程中，必須對(duì)樁基進(jìn)行控制，一旦出現(xiàn)誤差超出允許值，就必須立即停止施工，直到問題得到徹底的解決。同時(shí)，回填液一定要致密，以確保充填的質(zhì)量。在立交橋拆除工程中，使用了金剛石鋸刀具進(jìn)行了切削和吊裝。在施工過程中，為橋梁下的行人、車輛提供了安全保障。該工程噪聲小、無粉塵，對(duì)周邊居民的生活生產(chǎn)基本沒有產(chǎn)生影響，其市場(chǎng)前景很好。