架橋機(jī)在山區(qū)高速公路改擴(kuò)建舊橋拆除中的應(yīng)用

伍圣華,楊家財(cái),張?jiān)鲚x

(1.廣西交通投資集團(tuán)有限公司,廣西 南寧 530022;2.廣西桂鹿高速公路有限公司,廣西 南寧 530022)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人民生活水平不斷提高,社會(huì)交通量大幅度增加,主干道高速公路需要改擴(kuò)建以滿足人民對美好生活的需要。在改擴(kuò)建的高速公路中,由于早期修建標(biāo)準(zhǔn)低,交通量大,原有橋梁病害較多,抗彎承載能力極限狀態(tài)不滿足要求,因此在改擴(kuò)建時(shí)需要拆除重建[1]。桂柳高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目波寨1號橋就是典型的山區(qū)高速公路橋梁,地形及交通均比較復(fù)雜。該橋采用架橋機(jī)逆作法對橋梁上構(gòu)進(jìn)行拆除,拆橋安全系數(shù)高,可為后期山區(qū)高速公路改擴(kuò)建類似橋梁的拆除提供依據(jù)。

1 工程概況

G72泉州至南寧高速公路廣西桂林至柳州段改擴(kuò)建工程項(xiàng)目起點(diǎn)位于桂林西樞紐互通,自北向南展線,止于鹿寨北樞紐互通,對既有的雙向四車道改擴(kuò)建為雙向八車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)[2]。該項(xiàng)目為廣西第一條高速公路,是連接桂林、柳州、南寧的重要運(yùn)輸大通道,車流量大且重載車輛多,重車比例超45%。波寨1號橋位于永?？h境內(nèi),該橋舊橋設(shè)計(jì)為5×30 mⅠ型梁+1×13 m空心板型梁橋。該橋址區(qū)屬構(gòu)造剝蝕侵蝕低山丘陵地貌,橋位位于斜坡、溝谷地貌,橋梁主要沿斜坡橫穿溝谷展布,高差在20～35 m,橋梁跨越?jīng)_溝內(nèi)可見常年流水,橋位西側(cè)第2跨橋下有一條G322國道通過,國道交通量較大。經(jīng)過勘察,該橋位于左右幅之間懸掛有通信光纜及國防光纜。經(jīng)過檢測,該橋梁片翼緣板及橫隔板等出現(xiàn)多處鋼筋銹脹現(xiàn)象;經(jīng)過檢測判定,該橋已不滿足當(dāng)前橋梁新標(biāo)準(zhǔn)及重載交通運(yùn)行要求,故需要拆除重建。

2 施工方案

桂柳高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目因邊建設(shè)邊通車,為了確保既有結(jié)構(gòu)物的安全以及當(dāng)前的運(yùn)營安全,減少因施工干擾對既有結(jié)構(gòu)物造成損壞,既有橋梁的拆除及周邊施工均不允許爆破作業(yè),又受到地形、光纜及國道G322正常運(yùn)營安全的影響,故常見橋梁拆除方式不適用。經(jīng)過多個(gè)方案對比,波寨1號橋采用架橋機(jī)逆作法施工工藝對上構(gòu)進(jìn)行拆除。

波寨1號橋上部結(jié)構(gòu)拆除采用40 m×180 t架橋機(jī)吊裝梁板。在位于波寨1號橋橋頭位置整修臨時(shí)梁片破碎場地,破碎后建筑垃圾可用于回填便道或拖運(yùn)至棄土場。該拆橋方案總體原則為:安全第一、施工有序、平衡對稱、化整為零、逆向施工。保通分階段拆除主線橋梁,對另半幅舊橋做好防護(hù)措施。施工思路與步驟如下:

(1)施工準(zhǔn)備。及時(shí)與相關(guān)產(chǎn)權(quán)單位進(jìn)行對接和辦理手續(xù),對通信光纜及國防光纜進(jìn)行遷改及采取保護(hù)措施。在橋下的G322國道上按要求搭建防護(hù)棚架,拆除第二跨在梁體吊裝時(shí)對G322國道進(jìn)行交通管制。本方案所需設(shè)備均要求提前進(jìn)場并進(jìn)行驗(yàn)收后方可投入使用,所有作業(yè)人員需提前做好安全教育培訓(xùn)。

(2)橋面系及附屬結(jié)構(gòu)拆除。采用繩鋸、小型鎬頭機(jī)與風(fēng)鎬配合人工進(jìn)行拆除,主要拆除防撞護(hù)欄及伸縮縫[3]。

(3)梁片拆除。對中跨每片梁之間橋面鋪裝和鉸縫進(jìn)行鑿除,分離各板梁,然后采用架橋機(jī)拆除。

(4)使用運(yùn)梁車將拆除的梁體運(yùn)至破碎場,在破碎場使用一臺(tái)130 t和一臺(tái)200 t吊車將梁體從運(yùn)梁車落至破碎場,然后使用破碎錘對梁體進(jìn)行拆除破碎。

3 施工技術(shù)關(guān)鍵要點(diǎn)

3.1 防撞護(hù)欄拆除

防撞護(hù)欄采用切割機(jī)、繩鋸與汽車吊進(jìn)行吊裝拆除。先對護(hù)欄進(jìn)行豎向切割,間距為2 m一道,形成獨(dú)立單元。每個(gè)單元的護(hù)欄鋼筋混凝土最大重量為2.8 t(護(hù)欄混凝土+鋼筋),每個(gè)單元先提前進(jìn)行2個(gè)吊裝孔的鉆眼,吊裝孔孔徑為10 cm。每個(gè)單元切割時(shí)采用25 t汽車吊預(yù)吊,防止護(hù)欄外側(cè)傾覆。吊裝采用6×37 M-IWRC鋼絲繩,繩徑為φ16 mm,破斷力為145 kN。采用平板車運(yùn)輸至破碎場,并及時(shí)做好已拆除護(hù)欄橋梁的臨邊防護(hù)。

3.2 鉸縫切割

在橋面上找出各板梁之間鉸縫位置,沿橋面縱向劃線,定位出需破除位置,先用鎬頭機(jī)與風(fēng)鎬將橋面鋪裝層沿縱向線向兩側(cè)鑿除20 cm,再采用切割機(jī)將梁板的連接部位混凝土切割開,確保切斷鉸縫鋼筋及連接梁體的預(yù)埋件,使絞縫處無混凝土或其他連接物質(zhì),各板梁達(dá)到分離目的,并將梁板的表面清理干凈[4]。

3.3 梁板拆除

梁板拆除時(shí)濕接縫盡可能保證和原工字梁的整體性,保證單梁的穩(wěn)定性;由于濕接縫二次施工的特點(diǎn),起吊時(shí)吊裝孔穿過濕接縫和工字梁解除連接,不得環(huán)繞濕接縫吊裝[5]。吊裝Ⅰ型梁時(shí),保留端頭2個(gè)橫隔板不完全切斷,作為橫向聯(lián)系,拆除一片后剩余梁整體性較好,最后一邊Ⅰ型梁兩側(cè)采用三腳架角鋼固定,可防止Ⅰ型梁傾覆。

3.4 吊裝設(shè)置

波寨1號大橋梁板采用架橋機(jī)兜底吊裝,梁板最大重量為80 t,采用4根直徑為52.0 mm(6×37 S+IWR)的鋼絲繩,《鋼絲繩通用技術(shù)條件》(GB/T20118-2017)最小破斷力為1 530 kN,安全載重力為240.38 kN,單根鋼絲繩所受最大拉力為200 kN。鋼絲繩承載力滿足要求。為保證在起吊過程中梁板穩(wěn)定,吊點(diǎn)設(shè)置在距梁端80 cm處,以保證起吊后與現(xiàn)狀梁板受力情況基本相同。在吊點(diǎn)位置處,需鑿出長度為20 cm、寬度為10 cm的凹槽,以方便安裝鋼絲繩。為了避免鋼絲繩磨損,在板梁兩側(cè)凹槽內(nèi)設(shè)置橡膠墊。

圖1 邊梁穩(wěn)固措施示意圖

3.5 架橋機(jī)施工要點(diǎn)(圖2)

(1)先穿吊梁鋼絲繩,穿好后的吊梁扁擔(dān)必須水平。第一根繩子的一端拴在鋼絲繩對折端,將繩子的另一端從吊裝孔內(nèi)穿下,放至橋底。第二根繩子的一端從梁的外邊緣放至橋底,將兩根繩子拴在一起,人工在橋面拉動(dòng)第二根繩子的另一端,將鋼絲繩的對折端拉至橋面,掛在吊梁扁擔(dān)上,等待卷揚(yáng)機(jī)給力。

(2)啟動(dòng)架橋機(jī)的兩個(gè)起重天車(天車1、天車2),將鋼絲繩預(yù)緊,如發(fā)現(xiàn)吊具不水平必須重新松鉤調(diào)整。第一片梁的左右空間位置狹小,起吊時(shí)必須點(diǎn)動(dòng)起重天車將鋼絲繩預(yù)緊,然后點(diǎn)動(dòng)逐步增大鋼絲繩的張緊力。觀察預(yù)制梁是否有抬升,如有抬升才能連續(xù)起鉤。第一片梁抬升超過次邊梁高度20 cm時(shí)停止抬升。

(3)架橋機(jī)兩個(gè)起重天車先橫向移動(dòng)到架橋機(jī)的中心位置,待天車停穩(wěn)、預(yù)制梁不晃動(dòng)后,架橋機(jī)整體橫移到橋面中心位置。架橋機(jī)橫移的過程中監(jiān)控橫移軌道的平穩(wěn)性。

(4)運(yùn)梁臺(tái)車開進(jìn)架橋機(jī)腹腔內(nèi)開始接梁。架橋機(jī)的天車1行走到運(yùn)梁車車頭位置時(shí)落鉤。梁頭位置完全放穩(wěn)并且捆綁完畢后拆除天車1吊梁鋼絲繩。天車2和車頭配合往后退,后退的過程中兩車司機(jī)配合好同步行走防止出現(xiàn)天車滑移。待天車2走到運(yùn)梁臺(tái)車副車位置時(shí)停止。天車2停止位置嚴(yán)格控制在中支腿后3.0 m處,防止前支腿上翹。天車2卸梁完畢捆綁好后方可拆除吊梁鋼絲繩。

(5)運(yùn)梁臺(tái)車把拆除的預(yù)制梁運(yùn)出架橋機(jī)腹腔。兩天車前進(jìn)至中支腿位置時(shí),第一片梁拆除完畢。之后,兩天車重新回至安全范圍內(nèi),對架橋機(jī)走行軌道進(jìn)行鎖定,同時(shí)對已拆除板梁兩側(cè)舊梁采取臨時(shí)支護(hù)措施;撤銷軌道防護(hù)枕木,排查施工現(xiàn)場,消除安全隱患。

圖2 架橋機(jī)拆橋示意圖

3.6 架橋機(jī)退孔

(1)拆除最后一片梁后,啟動(dòng)運(yùn)梁臺(tái)車將副車停在架橋機(jī)尾部。架橋機(jī)天車1開到運(yùn)梁臺(tái)車副車位置時(shí)停止。天車1的吊梁鋼絲繩重新掛到副車梁頭的位置作為架橋機(jī)的配重。

(2)配重后退架橋機(jī)。天車1收緊吊梁鋼絲繩讓前支腿抬起離開前蓋梁50 mm。拔掉前支腿銷子,啟動(dòng)前支腿油缸收起前支腿。啟動(dòng)架橋機(jī)的中支腿、后支腿往后走,兩天車同步向前走形成配重。前支腿退到后蓋梁上方時(shí)完成跨線拆除任務(wù)。每拆除完成一孔Ⅰ型梁就需完成一次退孔。

3.7 梁片運(yùn)輸與破碎

拆除的舊梁片采用運(yùn)梁車進(jìn)行運(yùn)輸,舊梁片在運(yùn)梁車上的支撐位置應(yīng)該為梁片支座支撐的位置,并支承牢固,避免因受力不均出現(xiàn)意外。用導(dǎo)鏈將梁體與運(yùn)梁車?yán)壚喂淘龠M(jìn)行梁片運(yùn)輸,避免在運(yùn)輸過程中出現(xiàn)梁體倒斜事故。梁片運(yùn)輸至臨時(shí)破碎場后,采用吊車將梁體落至破碎場,梁體放在破碎場時(shí)要做好支撐,防止梁體出現(xiàn)傾倒現(xiàn)象,采用破碎機(jī)對拆除的Ⅰ型梁進(jìn)行破碎,同時(shí)采用隔離防護(hù)措施,防止碎渣飛濺,并進(jìn)行噴霧降塵,避免揚(yáng)塵污染環(huán)境。破碎完通過渣土車將建筑垃圾運(yùn)至指定棄土場。

4 結(jié)語

桂柳改擴(kuò)建項(xiàng)目波寨1號橋采用了架橋機(jī)逆作法對橋梁上構(gòu)進(jìn)行成功拆除,在實(shí)施過程中,基于架橋機(jī)在架梁工藝上的成熟使用,安全系數(shù)較高,既能避免拆橋?qū)扔袠蛄航Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定的影響,也能保證既有高速公路的正常運(yùn)營安全,交通管制時(shí)間短,交通組織壓力小,有效提高交通安全。架橋機(jī)逆作法拆橋工藝適用于橋梁高度較高,周邊環(huán)境要求較高,沒有場地架設(shè)大型吊車,也不能采用爆破和原位破除的橋梁;該工藝當(dāng)前的難點(diǎn)在于梁片吊裝的鋼絲繩安裝以及架橋機(jī)退孔,在后續(xù)的應(yīng)用中可采用自動(dòng)化以及智能化等工藝進(jìn)行輔助施工,以提高該工藝的施工安全及施工效率,促進(jìn)該工藝的成熟應(yīng)用。