上跨既有高速連續(xù)箱梁天橋拆除技術(shù)

隨著交通工程的不斷發(fā)展，原有高速公路車道已不能滿足新時代下經(jīng)濟高速發(fā)展的需求，需要拓寬；由于車道的增加導致跨線天橋的跨徑不能滿足高速運營安全要求，跨線天橋需要拆除重建。京昆高速的交通現(xiàn)狀要求路段以“邊通車、邊施工”的方式實施改擴建工程，供拆除天橋的高速公路封閉時間僅有10 h。目前天橋拆除主要的施工方法有爆破法、機械破碎法、機械切割法等。爆破拆除橋梁凌空面比較多，防護比較困難，安全系數(shù)低，為避免飛石造成損害，平均炸藥單耗值比其他爆破偏小一些，要達到一定的爆破效果，需要布置炮眼數(shù)目較多［1］。機械切割法振動小，不會對附近的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響；且施工靈活，能對其他拆除方式不能施工的橋梁進行拆除；還具有噪音小、污染小，不會對環(huán)境造成破壞，可是較大尺寸的構(gòu)件或沉重的材料，必須使用起重機具及時吊下，結(jié)構(gòu)體系加長還需要在中間設(shè)置支撐。機械破碎法可多臺設(shè)備同時作業(yè)，施工速度快，節(jié)約工期，逐步破碎，風險較小，費用較低，技術(shù)要求低。

1 工程概況

京昆高速公路蒲城至澇峪段改擴建工程JK-C01標段位于陜西省渭南市蒲城縣內(nèi)，京昆高速跨線天橋為預應力連續(xù)箱梁，原有天橋跨徑不能滿足京昆高速改擴建施工完成后的運營要求，需要對既有高速跨線天橋進行拆除。S201省道跨線天橋上部結(jié)構(gòu)為：（15+2×20+15）m預應力連續(xù)箱梁；下部為柱式橋墩，樁基礎(chǔ)、肋板臺、樁基礎(chǔ)。

2 施工方案選擇

項目需要拆除的天橋其本身及跨越的京昆高速交通量大，施工過程中需要確保高速公路的安全。拆除過程中要求對高速公路的影響范圍小、安全風險低、施工速度快。

爆破法施工速率較快，但天橋周圍為居民區(qū)，環(huán)境復雜，采用爆破法施工需要控制爆破飛石，同時由于原橋為預應力混凝土梁，采用爆破法需要對炮眼精準定位，防止預應力鋼絞線應力釋放不均，局部較大概率會產(chǎn)生大破壞力。機械切割法對周圍環(huán)境影響小、施工噪音低，但施工速度慢，不能滿足施工進度要求。機械破碎法可以同時分段、分跨對橋梁進行拆除，拆除和清運建筑垃圾可同時進行，加快了施工進度，拆除時對周圍環(huán)境影響不大，僅需在作業(yè)處布置霧炮機降塵。通過對比選擇，機械破碎法施工具有速度快、安全性高、經(jīng)濟等優(yōu)點，方案比選見表1［2］。

表1 方案比選

3 施工準備

施工前需要對S201省道進行交通導改，S201省道作為白水縣經(jīng)蒲城縣到渭南市的必經(jīng)之路，天橋拆除重建期間需要對既有路先行導改，保證交通正常通行。橋梁范圍內(nèi)的管線涉及產(chǎn)權(quán)單位較多，施工前對各類管道及線路進行遷改，施工作業(yè)面內(nèi)不能存在未遷改的管線，影響施工。根據(jù)原有圖紙對橋跨結(jié)構(gòu)進行分析，確定橋跨結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，編制施工安全、技術(shù)方案，做好施工前技術(shù)、生產(chǎn)準備工作。渭南地區(qū)霧霾嚴重，施工前還須制定環(huán)保措施，防止揚塵過大，拆除范圍內(nèi)設(shè)置圍擋，作業(yè)區(qū)布置霧炮機降塵。根據(jù)地方相關(guān)部門文件要求辦理施工許可手續(xù)。

4 天橋拆除施工

4.1 施工總體原則

天橋?qū)咚俟氛路郊皟蓚?cè)鋪設(shè)素土，破碎錘分部位、分跨別將梁板破碎，碎塊掉落至素土上，裝載機配合清運混凝土塊。施工遵循“先中跨后邊跨”的順序和“由上至下，先外后內(nèi)”的原則。

天橋總體拆除順序：先拆除2、3跨，橋體結(jié)構(gòu)由連續(xù)變?yōu)楹喼Я?，再拆?、4跨。

單跨拆除：防撞護欄→翼板→頂板→腹板→底板→橋梁下部結(jié)構(gòu)→建筑垃圾外運。

4.2 施工工藝流程

施工工藝流程見圖1。

圖1 施工工藝流程

4.3 施工工藝

4.3.1 交通封閉、路面填土

配合交通部分封閉高速公路，拆除高速公路既有波形護欄；在橋址處正下方及兩側(cè)3 m范圍內(nèi)鋪設(shè)10 mm鋼板，兩側(cè)2 m范圍內(nèi)填筑1.5～2 m高素土，見圖2。提前計算好需要填筑的素土量，高速公路封閉前采用自卸汽車運至現(xiàn)場，待高速公路封閉完成，立即實施填筑。采用乙炔、氧氣等人工拆除廣告牌、防拋網(wǎng)等附屬設(shè)施。

圖2 墊層布置示意

4.3.2 梁體拆除

在天橋兩側(cè)各布置2臺破碎機，按照“先中跨后邊跨，先上后下，兩側(cè)對稱進行”的原則進行梁體破碎拆除施工，施工過程中梁體混凝土盡量破碎為小塊，防止大塊掉落至路面對高速公路造成損傷；中跨拆除完成后，再進行邊跨拆除，同時組織清運建筑垃圾。見圖3。

圖3 梁體拆除示意

破碎混凝土的過程即為卸力過程，張拉應力釋放，待整跨均破碎后，再左右對稱采用液壓剪剪斷鋼絞線，注意對鋼絞線的保護。

在拆除的過程中，安排專人觀察預應力的變化，一旦出現(xiàn)險情，應立刻停止施工，要等到危險解除后再進行后續(xù)施工。

4.3.3 墩柱拆除

采用破碎錘拆除橋墩，標高拆至低于高速公路路面20 cm，回填素土與路面齊平。破碎過程中采用氣割割除墩柱鋼筋，破碎和氣割施工交叉進行。在施工中同步進行建筑垃圾的外運。見圖4。

圖4 墩柱拆除示意

4.3.4 場地清理、交通恢復

采用挖掘機、裝載機裝運路面素土及混凝土塊，自卸車清運，在時間有限的情況下可通過拉鋼板將廢料拖至高速公路外。人工配合打樁機恢復安裝高速公路護欄，掃地車清掃路面，配合高速交警恢復交通。在交警的指揮下恢復高速公路交通。

4.4 施工安全驗算

腹板拆除前，梁與梁之間通過中橫梁、端橫梁及橫隔板相連接，整體處于穩(wěn)定狀態(tài)；拆除中跨完成后，連續(xù)梁轉(zhuǎn)換成懸臂梁結(jié)構(gòu)（懸臂為鋼筋），橋梁整體抗傾覆能力最差，需進行受力驗算。最不利工況示意圖見圖5。

圖5 最不利工況示意

為了安全考慮，破碎錘的動力按YC2200型混凝土液壓沖擊鎬的工況進行驗算，工作壓力為15 MPa，鎬頭的橫截面積為0.052×π=0.007 85 m2（鎬頭直徑0.1 m）。

側(cè)壓力15 MPa×0.007 85 m2=117.8 kN

當破碎錘破碎箱梁腹板外邊緣時，最大作用力至支點軸線距離為2.5 m，產(chǎn)生的傾覆力矩為：117.8×2.5=294.5 kN·m。

頂板拆除后梁截面面積為：S=1.5 m2，鋼筋混凝土重度取26 kN/m3，梁體自重G=1.5×26×25=975 kN，梁體重心距支點軸線的距離為0.5 m，梁體抗傾覆力矩為M0＝975×0.5＝487.5 kN·m。

M0/M=487.5/294.5=1.66＞1.3，抗傾覆驗算通過。

5 施工安全環(huán)保措施

5.1 施工安全措施

1）施工道口及高速公路封閉處設(shè)置專職安全員24 h看守，每處同時值守人員不得少于2人，嚴禁非施工作業(yè)人員及車輛進出；特殊情況須征得交警許可方可進入。

2）值守人員工作期間須穿反光背心、戴紅袖章及安全帽，手持指揮旗［3］。

3）按照《道路交通標志和標線（GB 5768—2017）》的要求，設(shè)置交通導行標志（包含警告、禁令、指示、作業(yè)區(qū)、輔助等交通安全標志設(shè)施），保證交通導行有效進行，施工過程中無車輛擁堵情況出現(xiàn)。施工期間安排專人巡查標志標牌。

4）特種操作人員持證上崗，上崗前進行安全技術(shù)交底，施工前全面檢查所有機械設(shè)備。

5.2 施工環(huán)保措施

1）施工區(qū)域緊鄰居民區(qū)，施工前設(shè)置圍擋，防止梁體拆除時混凝土塊掉落至路面揚塵過高飄至居民區(qū)。

2）在施工區(qū)域布置霧炮機，施工過程中確保機器常開，達到降塵的目的。

6 結(jié)語

天橋拆除是高速公路改擴建施工過程中需要面對的一項危險性較大的工程，采用機械破碎法施工能夠高效、快速地完成拆除作業(yè)，施工過程中對周圍環(huán)境影響較小，能夠有效地保護周圍環(huán)境。該技術(shù)的成果應用達到了很好的效果，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。