基于架橋機和靜力切割的高速公路跨線橋組合拆除技術(shù)

湯 武

上海建工（浙江）水利水電建設(shè)有限公司 上海 200082

近年來，隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，公路交通對交通橋的通行流量、車輛荷載等級以及結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性提出了更高的要求。拆除重建作為提升橋梁性能參數(shù)最直接有效的手段，在市政公路改擴建工程中得到廣泛的應(yīng)用。

目前，公路橋梁拆除方法主要有爆破拆除法、機械鑿除法、分塊切割法、架橋機拆除法等[1-3]。高速公路跨線橋作為一種特殊的公路交通橋，由于其與下方的高速公路之間橫縱交叉、凈空有限，在拆除作業(yè)中面臨著交通導(dǎo)流復(fù)雜、施工安全要求高、作業(yè)空間有限等難題[4]。傳統(tǒng)的爆破拆除法爆破沖擊強、有飛石安全隱患，機械鑿除法粉塵污染嚴(yán)重、廢渣清理工作量大，滿堂支架分塊切割法需要長時間占用高速、中斷交通，均不能滿足高速公路跨線橋的拆除要求[5-6]。研究一種高效、安全的高速公路跨線橋拆除技術(shù)，是市政公路領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

本文以某道路改建工程為例，提出了一種綜合架橋機拆除法和靜力切割法的高速公路跨線橋拆除方法。

1 工程概況

1.1 工程背景

葉新公路（新工路—老黃橋港）道路改建工程一標(biāo)位于上海市松江區(qū)，S32高速公路以南、G1501高速公路以北，西起新工路、東至文工路。新建道路2.35 km，道路等級為一級公路，規(guī)劃紅線寬度45 m，設(shè)計速度80 km/h，采用雙向4快2慢。

本工程需要拆除、重建高速公路跨線橋一座?，F(xiàn)狀跨線橋位于葉新公路與G60滬昆高速相交處，為鋼筋混凝土簡支預(yù)應(yīng)力空心梁橋，共17跨，跨徑布置為25 m×4＋14.5 m＋14.38 m＋25 m×2＋14.38 m＋14.5 m＋25 m×7，全長為383.6 m。其中，第10跨、第11跨位于高速正上方，跨度均為25 m；第10跨與第11跨中間的墩柱位于高速中央隔離帶內(nèi)（圖1）。

圖1 跨線橋?qū)嵕?/p>

跨線橋采用瀝青混凝土面層，設(shè)鋼筋混凝土人非共板（拆除前先破除通長蓋板，僅保留底座）和護(hù)欄。單跨共計14片板梁，包含兩側(cè)各1片邊梁和中間12片中梁。下部結(jié)構(gòu)蓋梁采用C30混凝土，立柱為C30混凝土，承臺為C25混凝土，樁基為預(yù)制鋼筋混凝土方樁。

1.2 難特點分析

1）G60高速交通流量大，拆除過程中一旦出現(xiàn)飛石、落渣的情況，極易影響下方高速車輛通行，引發(fā)交通安全事故。因此，可控、安全是高速公路跨線橋拆除需要考慮的首先因素。

2）一般情況下，下部道路封閉后再實施跨線橋拆除能很好地保證施工安全，但G60高速公路為上海乃至長三角地區(qū)的交通運輸動脈，高速封閉帶來的社會影響大。跨線橋拆除應(yīng)盡可能避免占用高速公路空間，控制高速公路封閉時間，在施工安全和通行效率間取得均衡。

3）跨線橋沿線分布有河道、高壓電纜，施工作業(yè)環(huán)境復(fù)雜、作業(yè)空間有限。

4）本工程跨線橋拆除重建過程中，除機動車?yán)@行外，需要保證非機動車和行人正常通行，這就要求拆除工作需要分階段進(jìn)行，并保證期間的人非通行安全。

2 拆除方案總體設(shè)計

2.1 拆除工藝選擇

為了將跨線橋拆除對高速安全、穩(wěn)定通行造成的影響降到最低，考慮跨線橋尤其第10跨和第11跨與高速公路的空間位置關(guān)系，確定了架橋機拆除板梁、鏈鋸靜力切割分塊吊除蓋梁和立柱的拆除工藝。

2.2 施工階段劃分

為了滿足拆除期間人非正常通行需求，將跨線橋拆除劃分為2個階段：

第1階段，按照第1跨到第17跨的順序，依次拆除南側(cè)1#～7#板梁、一半的蓋梁以及南側(cè)立柱。此時，機動車外圍繞行，保留人非共板雙向混行。為保證通行安全，在9#板梁位置處設(shè)置1 m高隔離墩和2.5 m高防拋網(wǎng)進(jìn)行隔離。

第2階段，南幅新橋建成后，人非翻交至南幅橋通行，機動車道翻交至南幅橋，維持雙向2車道通行。同樣按照第1跨到第17跨的順序，拆除北側(cè)8#～14#板梁、剩下的一半蓋梁、中央及北側(cè)立柱。

2.3 拆除流程

整個跨線橋拆除流程如圖2所示。

圖2 跨線橋拆除總體流程

架橋機拆除板梁前先做好橋面瀝青銑刨，并拆除鉸縫、欄桿和蓋板。板梁采用鋼絲繩捆綁，架橋機吊除，最大起吊質(zhì)量58.1 t。第1階段按照3#→2#→1#→4#→5#→6#→7#的順序拆除板梁；第2階段拆按照12#→13#→14#→11#→10#→9#→8#的順序拆除。板梁拆除順序如圖3所示。

圖3 板梁拆除順序

拆除板梁等橋梁上部結(jié)構(gòu)后，采用鏈鋸對下部蓋梁、立柱切割分塊，按45°斜切法，共切割9次，分7塊，再用汽車吊吊除。蓋梁、立柱分切割塊和吊除順序如圖4所示。

圖4 蓋梁、立柱分塊吊除順序

3 橋面附屬結(jié)構(gòu)拆除技術(shù)

3.1 防拋網(wǎng)拆除利用

橋梁防拋網(wǎng)為鋼結(jié)構(gòu)，并采用管箍和螺栓固定于欄桿上。橋梁南側(cè)防拋網(wǎng)直接擰松螺栓后拆除，并重新安裝、固定在隔離墩位置。

3.2 人非共板拆除

人非共板位于現(xiàn)狀老橋兩側(cè)，寬度為2.8 m。在拆除過程中，先將表面100 mm厚的混凝土面板破除，然后將人非共板2個鋼筋混凝土臺階利用手持沖擊鉆破除后運離施工區(qū)域，護(hù)欄下臺階保留暫不做處理，待拆除板梁時，再整體吊運。

人非共板拆除過程中，為防止構(gòu)件墜落影響高速通行安全，在原有橋梁欄桿外側(cè)設(shè)置防護(hù)兜箱。兜箱采用20 mm×20 mm方管焊接成骨架，上口設(shè)置彎鉤，便于鉤住欄桿，下口設(shè)置橫桿，擱置在欄桿基礎(chǔ)上，然后在骨架外側(cè)面和下口鉚釘上白鐵皮，白鐵皮每側(cè)寬出骨架10 cm（便于2只兜箱間搭接），下口白鐵皮兜底20 cm，欄桿基礎(chǔ)外側(cè)距欄桿6 cm。

3.3 鉸縫拆除

鉸縫采用片鋸切割，切割至鉸縫鋼筋斷裂。鉸縫切割的同時進(jìn)行吊點孔洞的打設(shè)，孔洞直徑為10 cm，位于板梁與板梁鉸縫位置處。

3.4 欄桿拆除

欄桿為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其中跨G60高速欄桿為格柵＋立柱式。欄桿采用片鋸分段切割，用鉤鏈將欄桿上口拉?。ǚ乐雇獾梗葘⑸峡谛M梁分小段切斷，然后將格柵片逐片在下口切斷，人工將小段欄桿慢慢放倒到橋面上，由鏟車裝車后外運至破碎區(qū)進(jìn)行處理；最后拆除欄桿立柱，用鉤鏈將欄桿上口拉?。ǚ乐雇獾梗?，用手動切割鋸將立柱四周鋼筋切斷，人工將立柱放倒，由鏟車裝車后外運至破碎區(qū)進(jìn)行處理。

4 板梁架橋機拆除技術(shù)

采用WJQ140-30A3型公路架橋機拆除板梁，架橋機額定起重量為2×70 t，適宜跨度30 m。按照支架安裝、支腿安裝、主梁架設(shè)、吊裝機構(gòu)裝設(shè)、電氣裝置安裝的順序組織架橋機安裝。

由于本跨線橋為小鉸縫板梁，梁間間隙僅1 cm，故吊梁前在2片梁鉸縫間用開孔器開孔，孔徑為10 cm，為吊裝時鋼絲繩捆綁板梁創(chuàng)造條件。

4.1 架橋機吊梁

架橋機安裝調(diào)試完成后，如圖5所示，分4個步驟實施吊梁。

圖5 架橋機吊梁示意

1）架橋機就位。架橋機在待拆除的板梁上按架梁狀態(tài)站位，前支腿支撐在蓋梁上，后托架和后支腿支撐在橋面上，中支腿收起，運梁車?？吭?支腿與后支腿間的梁架中間。此時，1#、2#天車下的鋼絲繩穿過鉸縫間的開孔，完成對板梁的捆綁，如圖6所示。

圖6 3#板梁起吊工況

2）板梁起吊。1#、2#天車在原位同步提升，將板梁吊離橋面。然后，兩天車同步橫向移動至橫梁中間位置處。

3）1#天車落梁。1#、2#天車同步向后支腿方向移動，當(dāng)1#天車接近1#運梁車時，1#天車橫向微調(diào)位置，保證天車和運梁車位置一致，然后1#天車平緩落梁、去鉤。

4）2#天車落梁。1#運梁車與2#天車同步后移，當(dāng)2#天車接近2#運梁車時，2#天車同樣橫向微調(diào)位置，然后平緩落梁、去鉤。最后1#、2#運梁車同步運梁至卸梁點，完成板梁吊裝。此外，由于邊梁上有一道欄桿基礎(chǔ)梁，鉸縫及連續(xù)縫切斷后，為保證邊梁的穩(wěn)定性，在梁端蓋梁耳墻上設(shè)置臨時鋼支架，支撐邊梁的翼緣，避免邊梁偏心受力。

4.2 架橋機過孔

待一跨板梁拆除完成后，架橋機過孔開展下一跨的板梁拆除。

過孔時，首先將后托架及中支腿支撐在橋面上，前支腿和后支腿收起，天車位于后托架與中支腿間，隨梁架前移同步后移，始終位于后托架與中支腿間。

待架橋機前移1/2跨后，后支腿受力支撐到橋墩上，中支腿懸空；中支腿前移至后支腿附近。接著，中支腿受力支撐在橋面上，后支腿收起，驅(qū)動梁架前移，前支腿至預(yù)定蓋梁位置，天車位于后托架與后支腿間，隨梁架前移同步后移，始終位于后托架與后支腿間。

最后，將前支腿支撐在蓋梁上，后支腿受力支撐在橋面上，后托架收起，驅(qū)動前移至中支腿附近，完成架橋機過孔。

5 蓋梁、立柱切割拆除技術(shù)

蓋梁、立柱拆除采用重型電動鏈鋸分塊切割，由50 t汽車吊吊至平板車上外運。

5.1 鉆孔

用水磨鉆打孔機在待切割塊上對稱鉆4個φ60 mm的吊裝孔，深度約20 cm。為了防止吊裝過程中鋼絲繩滑移，在吊裝孔內(nèi)設(shè)置φ48 mm×3.5 mm鋼管作為防護(hù)措施。

同樣用水磨鉆打孔機沿圖4中的切割縫鉆切割孔，切割孔之間的間距為1 m。

5.2 切割吊運

切割前汽車吊吊鉤下的2條鋼絲繩分別穿過吊裝孔，形成兜底捆綁吊。此時50 t汽車吊占據(jù)高速內(nèi)側(cè)2條車道及中央綠化帶邊緣，支腿下鋪設(shè)6 m×1.2 m×0.14 m路基箱，支腿橫向長度為7.4 m。調(diào)整汽車吊姿態(tài)，保證切割期間鋼絲繩對稱、繃直。

切割時金剛石鏈條穿過預(yù)留的切割孔，利用高速運轉(zhuǎn)的金剛石鏈條破壞切割面處的鋼筋混凝土。待切割塊完全切斷，由鋼絲繩承擔(dān)塊體的質(zhì)量。汽車吊平緩地將切割塊轉(zhuǎn)運至高速公路旁的平板車上，完成蓋梁、立柱的分塊切割吊運。

6 拆除對高速交通的影響分析

按照前述架橋機和靜力分塊切割組合工藝拆除上跨G60高速的第10跨和第11跨時，為保證施工安全，仍需局部、間歇封閉高速。拆除作業(yè)對高速交通的影響見表1。

表1 拆除作業(yè)對高速交通影響分析

1）橋梁鉸縫切割時，需要封閉單側(cè)2條車道1 h：首先封閉應(yīng)急車道及內(nèi)側(cè)第3車道，對車道上方進(jìn)行鉸縫切割，高速上安排2名專人進(jìn)行清掃；切割完成后開放應(yīng)急車道及內(nèi)側(cè)第3車道，封閉內(nèi)側(cè)第1、第2車道，再次切割車道上方鉸縫。

2）架橋機拆除板梁時，每片板梁需要封閉單側(cè)高速20 min，單跨拆除預(yù)計間歇性封閉單側(cè)高速5 h：首先封閉應(yīng)急車道和內(nèi)側(cè)第3車道，封閉施工長度50 m，剩余內(nèi)側(cè)第1、第2車道供車輛通行；待架橋機進(jìn)入施工區(qū)域準(zhǔn)備好后，臨時封閉剩余的2條車道，時間20 min；施工完成后立即開放內(nèi)側(cè)第1、第2車道，并視G60高速流量情況適時安排下一片板梁拆除。

3）分塊切割吊運蓋梁和立柱時，需要封閉部分單側(cè)2條車道和對向1條車道3 h：拆除時汽車吊占用內(nèi)側(cè)第1、第2車道，應(yīng)急車道和內(nèi)側(cè)第3車道作為通行車道，同時封閉對向的內(nèi)側(cè)第1車道作為安全保護(hù)車道。

7 結(jié)語

本文針對高速公路跨線橋拆除面臨的安全施工要求高、作業(yè)空間有限的難題，采用架橋機拆除橋梁上部板梁，采用靜力分塊切割拆除橋梁蓋梁和立柱，形成了高速跨線橋組合拆除方法，詳細(xì)分析了上述工藝對高速交通的影響。該技術(shù)的提出為葉新公路G60跨線橋的安全、高效拆除提供了技術(shù)保障，對類似工程具有一定的指導(dǎo)意義。