跨鐵路城市立交橋拆除還建工程經(jīng)濟性分析及方案優(yōu)化

李先業(yè)

摘 要：結(jié)合蘭州市東崗立交橋拆除還建工程，分析了舊橋拆除工程的特點，從安全性、經(jīng)濟性、工期等方面進行了分析，提出了合理的拆除方案，分析了新建跨鐵路線橋梁的特點和周邊環(huán)境，將跨線疊合梁橋優(yōu)化為鋼桁梁頂推技術(shù)，優(yōu)質(zhì)高效的完成了建設(shè)任務(wù)，取得了良好的經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：城市跨鐵路橋;拆除還建;優(yōu)化方案;經(jīng)濟性分析

0 引言

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市道路與鐵路的立交工程越來越多[1]。目前的立交工程分為三類[2]，一是通過下穿隧道的方式通過鐵路，二是建設(shè)跨線立交橋工程跨越鐵道，三是通過平面交叉道口的方式跨越鐵路，從安全和交通工程角度考慮，用的最多的為跨線橋梁和下穿隧道工程，由于鐵路的交通屬性和特點，跨線工程施工不能造成鐵路營業(yè)線的中斷，這對跨越鐵路橋梁工程的施工帶來了很高的要求，造成施工成本大，安全風險要求高，雖然部分技術(shù)人員研究了跨鐵路橋梁建造的方案和成本問題[2-6]，也提出了好多的方案，但是工程背景不一樣，設(shè)計和施工方案要因地制宜，切合實際。因此，合理的設(shè)計和施工方案是跨鐵路線建設(shè)的核心問題，既要保證安全和質(zhì)量，又要降低建設(shè)成本。本文結(jié)合蘭州市東崗立交橋拆除還建工程，對方案如何分析選擇進行了簡單介紹，為類似工程提供參考經(jīng)驗。

1 工程概況

蘭州市東崗立交橋位于蘭州東崗東路，西起甸子街，東至南山公路，全長約1 000 m，橋梁地處黃河南岸Ⅱ級階地，跨越既有的隴海鐵路和包蘭鐵路，由于建設(shè)年代久，設(shè)計標準低，在近些年大噸位和大流量車流的運營過程出現(xiàn)橋墩下沉，梁板開裂等質(zhì)量問題，不能滿足運營的要求，也對既有鐵路安全運營造成威脅，需要拆除重建，消除安全隱患的同時，解決蘭州東大門交通擁堵問題。

新建的蘭州市東崗立交橋工程為雙向六車道，全長595 m，橋面寬度35 m，橋跨結(jié)構(gòu)分為6聯(lián)，第一、二、三、五聯(lián)跨徑為3×30 m預應力混凝土等截面單箱多室直腹板箱梁，第四聯(lián)為3×35 m預應力混凝土等截面單箱多室直腹板箱梁，梁頂板設(shè)置橫坡，底板水平，梁頂寬25 m，挑臂端部厚度0.25 m，箱頂板厚度0.25 m，底板厚度0.25 m，腹板厚度0.4 m～0.6 m;第六聯(lián)采用23+42+35+30 m連續(xù)鋼箱梁上跨既有隴海鐵路和包蘭鐵路，鋼箱梁梁高1.8 m，外形與連續(xù)箱梁基本保持一致，頂、底板鋼板厚度均為16 mm，腹板厚度為14 mm。全橋基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁，其中跨鐵路橋樁徑為2.5 m，其余部分樁徑為1.5 m;立柱采用矩形截面獨柱墩，截面尺寸2 m×2 m?？缭借F路既有線拆除和新建工程是本項目施工的難點，也是本項目成本控制的重點。

2 工程經(jīng)濟性分析

2.1 拆除工程經(jīng)濟性分析

拆除的東崗立交橋為多跨簡支梁結(jié)構(gòu)，上跨既有包蘭和隴海鐵路，拆除過程中封閉交通，確保鐵路的安全運營和鐵路軌道及電力電氣化設(shè)施是拆除工程的最大安全風險，在拆橋過程中如何維持橋梁整體和局部穩(wěn)定性，如何利用短暫的鐵路天窗點完成跨線段結(jié)構(gòu)拆除是拆除工程的核心問題。結(jié)合立交橋特點，參照國內(nèi)同類工程的施工方法，征求鐵路運營單位意見，分析切割吊裝法、原位破碎法和爆破法拆除施工的安全性、經(jīng)濟性、工期和對環(huán)境的影響程度，選擇最合理的施工方案，在保證安全的同時取得良好的經(jīng)濟效益。

2.2 新建工程的經(jīng)濟性分析

上跨既有鐵路橋梁施工主要受到鐵路高敏感區(qū)域安全施工影響較大，經(jīng)過排查對比發(fā)現(xiàn)，跨既有線梁體存在設(shè)計不合理的情況，設(shè)計院的設(shè)計理念主要考慮城市立交橋設(shè)計方案和施工技術(shù)，對跨越既有鐵路線設(shè)計經(jīng)驗不足，采用了疊合梁設(shè)計方案，施工難度倍增。沒有從經(jīng)濟角度、施工風險方面考慮，對鐵路天窗點施工人員、設(shè)備、技術(shù)的成熟度、安全風險、工期考慮欠佳，需要結(jié)合現(xiàn)場情況，進行設(shè)計和施工方案的優(yōu)化，降低安全風險和建造成本。

3 工程經(jīng)濟性優(yōu)化

3.1 拆除方案優(yōu)化

結(jié)合拆除工程的實際情況，綜合分析[7]切割吊裝法、原位破碎法和爆破法拆除施工的安全性、經(jīng)濟性、工期和對環(huán)境的影響程度，如表1所示。

原位破碎法在經(jīng)濟上優(yōu)于切割吊裝法，主要原因是吊車使用時間短、減少人工切割時間及費用。如：切割吊裝法需兩臺50 t吊車，每臺月租賃價格9萬元左右，兩個月需要36萬元。人工使用神鋸將梁體一片一片切割需要360個工日，需花費10萬元，工期長，安全性低。而原位破碎法將整個梁體與橋墩分割后落地，破碎錘進行原地面破碎，不需將梁體分解吊落，施工工藝相對簡單，安全性較高，主要經(jīng)濟指標見表2所示。

綜合比選中，優(yōu)先考慮安全風險低且對鐵路影響小的方案，兼顧其它指標后，認為原位破碎法的指標比較均衡，鐵路運營部門也同意臨近既有線部分采用原位破碎法施工。

3.2 新建工程的經(jīng)濟性分析

新建東崗立交橋跨越隴海鐵路和包蘭鐵路段設(shè)計為簡支疊合梁，大跨度跨線疊合梁橋的施工難點如下：（1）基礎(chǔ)采用Φ1.5 m鉆孔灌注樁，臨近既有鐵路線，場地受限，大型機械無法開展工作;（2）隴海鐵路和包蘭鐵路行車量較大，天窗點不足，疊合梁橋工期較長，不能滿足天窗點要求;（3）因東崗立交橋為城市道路橋梁，連接城市主干道，同時也是蘭州的東大門，周邊施工場地有限，沒有條件設(shè)置制梁場，建設(shè)成本非常高;（4）疊合梁跨越既有干線鐵路吊裝只能在天窗點施工，鐵路天窗為2小時，不能滿足施工需要，且機械作業(yè)半徑大，會影響鐵路電氣化設(shè)備，安全風險極大;（5）現(xiàn)澆梁板仍然為既有鐵路天窗點施工，施工功效太低。

經(jīng)過分析設(shè)計方案，綜合考慮技術(shù)難度、施工效率、裝備水平及安全風險，采用鋼箱梁頂推施工，可以很大程度上避免疊合梁橋施工的種種弊端。鋼箱梁施工方案特點如下：（1）鋼箱梁采用節(jié)段拼裝，可在既有鐵路影響范圍外施工，安全風險低，質(zhì)量有保障;（2）該方案施工時，僅在天窗點內(nèi)施工導梁，施工工序簡單，安全風險低，成本較低;（3）頂推技術(shù)成熟，使用千斤頂頂推，避免大型機械干擾鐵路電氣化設(shè)備，施工工期較短，相對較為經(jīng)濟;（4）該方案施工避免建設(shè)制梁場，節(jié)省臨時用地，能夠滿足市政工程綠色施工要求。

經(jīng)過兩種方案的對比分析，鋼箱梁施工方案的安全風險更低，可以節(jié)約制梁場臨時用地2畝，節(jié)約工期7個月，減少鐵路天窗點施工180小時，節(jié)約直接建設(shè)成本98萬元，間接成本約240萬元，安全措施費約60萬元，主要經(jīng)濟指標對比如下表3所示。

以上論述不難看出，疊合梁與鋼箱梁建設(shè)成本的優(yōu)劣。疊合梁從樁基、支墩及梁體澆筑所花費直接費成本較鋼箱梁高;疊合梁比鋼箱梁施工工期長，間接費用相對增加;由于疊合梁既有線施工，安全措施成本高于鋼箱梁施工。

4 結(jié)論

通過對工程實際情況，結(jié)合安全、對交通影響程度、既有鐵路影響因素、施工技術(shù)水平、方案的合理性、工期、建設(shè)成本等因素的綜合分析，優(yōu)化了原有的設(shè)計和施工方案，優(yōu)質(zhì)高效的完成蘭州市東崗立交橋拆除還建工程，取得了良好的經(jīng)濟和社會效益，總結(jié)出了以下結(jié)論：

（1）跨越鐵路等高風險橋梁工程的拆除工程，首先要考慮安全風險因素，采用原位破碎法拆除橋梁的方法更適合鐵路跨線橋拆除施工需要，節(jié)約建設(shè)成本約210萬元。

（2）跨越既有鐵路線橋梁建設(shè)中，要盡量采用鋼箱梁+頂推的方案，能夠保證鐵路安全的同時，降低施工風險，降低建設(shè)成本，本項目采用鋼箱梁頂推方案代替疊合梁方案，節(jié)約綜合成本約400萬，節(jié)約工期約7個月，取得了最大效益。

（3）在激烈的建筑市場環(huán)境中，要重視技術(shù)手段，充分發(fā)揮專業(yè)優(yōu)勢，綜合分析設(shè)計方案的合理性和經(jīng)濟性，在確保安全的條件下，盡量采用成熟的施工方案，降低建設(shè)成本，使得建設(shè)工程項目效益最大化。

參考文獻：

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[7]劉新忠，王森林，陳宇.城市立交橋拆除方案比選[J].發(fā)展與創(chuàng)新，2019（2）：179-180.