跨越運營鐵路預應力連續(xù)梁利用SPMT模塊車拆除方案研究

方帥

摘要 既有跨鐵路橋梁改造工程中，在確保鐵路運營安全的條件下，老橋拆除施工較復雜，因此在設計中需進行深入分析，根據(jù)鐵路運營情況、現(xiàn)場環(huán)境條件確定適用的拆除方案，并針對既有鐵路安全運營做好必要的安全措施。文章以實際上跨運營鐵路預應力連續(xù)梁拆除工程為例，提出一種針對預應力連續(xù)箱梁跨線橋利用自行式液壓模塊車（SPMT）的拆除方法，為今后類似拆橋工程的設計與施工提供參考。

關鍵詞 運營鐵路；連續(xù)箱梁；拆橋；模塊車

中圖分類號 U445.6文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）08-0034-04

0 引言

近年來，隨著經(jīng)濟的高速、高質量發(fā)展，城郊、城際間互聯(lián)互通的需求快速增長，早期修建的許多公路、市政道路出現(xiàn)了通行能力差、服務水平低的問題，不能滿足社會和經(jīng)濟發(fā)展的需要，需要進行改擴建，既有橋梁拆除工程日益增多。在跨鐵路橋梁拆除中，尚未采用SPMT模塊車進行拆除，但近年來，SPMT模塊車拆橋在市政、公路橋梁改擴建項目中已多次利用，基于其具有載重大、自動化程度高的特點，可在涉鐵項目中進行推廣應用。該文以某高速公路改擴建為背景，對上部預應力連續(xù)梁拆除方案進行研究。

1 工程概況

現(xiàn)狀高速公路采用分幅橋梁上跨在運營鐵路，左幅橋梁跨徑布置為（20+2×34+22）m，右幅橋梁跨徑布置為（22+2×34+20）m，長度均為110 m。跨鐵路聯(lián)上部結構采用預應力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)梁，單箱雙室，結構高度1.65 m。下部結構主墩采用獨柱墩接承臺加樁基礎，橋梁斷面見圖1。

既有鐵路等級為國鐵Ⅰ級，直線地段，混凝土軌枕，有砟軌道，路基填方，高約5.0 m，現(xiàn)狀高速公路梁底至鐵路軌頂凈空約6.75 m。

2 主要拆除方法

目前，既有跨越鐵路橋梁拆除方法主要有中斷鐵路爆破拆除、中斷鐵路機械破除、搭設臨時防護棚架拆除、SPMT模塊車馱運移除[1]。這些方法均有優(yōu)缺點并存在一定的局限性，方案比較見表1。

綜上分析，針對此類上跨鐵路橋梁荷載大、不具備分段拆除條件的項目，在不影響鐵路正常運營的條件下，SPMT模塊車拆橋工法與傳統(tǒng)拆橋技術相比，具有成本低、工期短、對環(huán)境影響小、不影響鐵路安全運營等技術優(yōu)勢，尤其是對于不能中斷運營的鐵路上方橋梁，SPMT模塊車拆橋方案具有得天獨厚的優(yōu)勢。

3 拆除施工步驟及關鍵技術措施

采用SPMT模塊車拆橋，在運營鐵路上方完成箱梁的頂升和馱運，綜合考慮SPMT模塊車頂升箱梁的方式、布車的合理性以及箱梁自身的受力和變形[2]。

3.1 設備選型

根據(jù)既有現(xiàn)澆箱梁重量估算：2 352.6 t，托架重量估算：220 t，總重約：2 572.6 t。模塊車配車如下：采用SPMT車組進行橋梁拆移，SPMT配置為8臺PPU+72軸線，分為8組，中間4組為每組1臺PPU+12軸線，兩側4組為每組1臺PPU+6軸線，每軸線載荷為40 t，則最大承重為2 880 t＞2 572.6 t。模塊車之上設置三排六根600 mm法蘭式鋼管支撐，鋼管外徑457 mm，壁厚15 mm，剪刀撐采用18號槽鋼連接，鋼管上設置3I40b分配梁，詳細布置見圖2。

3.2 行走區(qū)域基礎設計

SPMT模塊車行走區(qū)域地基采用分層回填的方式進行素土填筑，每層層厚約30 cm，壓實度≥96%，然后再填筑一層60 cm碎石土層+20 cmC30混凝土墊層作為行走面層，素土及碎石土除在靠近鐵路兩側及墩柱周圍采用小型打夯機夯實外，其余均采用機械壓實。

在鐵路路肩兩側澆筑混凝土條基，條基斷面尺寸為2×1.5 m，在條基上鋪設路基箱，鐵軌與路基箱之間架空，路基箱采用厚15 cm標準的6.5 m節(jié)段進行拼裝，在鐵路路基與路基箱之間鋪設沙袋。地基處理及鐵路路基防護斷面見圖3。

3.3 拆除順序

3.3.1 準備工作

SPMT模塊車行走區(qū)域內進行地基處理，并對鐵路路基進行防護。6組SPMT模塊車拼裝及車上馱運支架組裝，機械設備調試及性能檢測，利用第一個封鎖點將6組SPMT模塊車移至左幅110 m現(xiàn)澆梁正下方。

3.3.2 箱梁頂升

為保證各組之間模塊車的軸壓基本一致，在正式頂升之前，應進行試頂升。按80%的載荷控制油壓進行試頂升，觀察各分組油壓差，反復幾次后調節(jié)各組油壓差在3 MPa內。荷載調整均勻后，對現(xiàn)澆箱梁按105%載荷開展預頂升。

為保證上部梁體能夠橫向移出，梁體整體向上頂升20 cm。采取分級頂升的方式，共分四級進行頂升，每級頂升高度為5 cm，頂升速度控制在每分鐘20～50 mm。整個同步頂升過程中對SPMT模塊車、支架及現(xiàn)澆梁進行施工監(jiān)控，確保頂升過程中現(xiàn)澆梁結構安全。頂升立面見圖4。

3.3.3 快速移運

根據(jù)鐵路封鎖時間、施工場地范圍劃定等特點，規(guī)劃可行的移運路線。在充分了解SPMT模塊車馱運系統(tǒng)性能的基礎上，結合該工程的實際需求，選取落梁拆解區(qū)域兼做現(xiàn)澆箱梁的存放地點，馱運就位后在存放地點直接進行梁體拆解，以此減少移運的時間。

3.3.4 二次分解

現(xiàn)澆箱梁運至后場落梁拆解區(qū)域，箱梁和馱梁支架整體卸落于后場支撐基礎上，模塊車退出，馱運結束。箱梁分解采用鑿巖機破碎，破碎后的梁體分解后裝車運走。

3.3.5 軌道上設施的清理

現(xiàn)澆箱梁運至后場落梁拆解區(qū)域后，安排汽車吊、工人進行軌道上方設施的清理工作，路基箱采用汽車吊裝車運走，確保鐵軌上不存有其他雜物。路基箱基礎采用人工鎬頭的方式鑿除路肩以上部分，經(jīng)工務部門驗收同意后及時恢復鐵路兩側的臨時硬隔離。

4 連續(xù)梁體系轉換計算

現(xiàn)澆箱梁頂升過程中存在支點位置的調整，箱梁因內部預應力和自身重力作用，結構受力體系發(fā)生變化，在結構受力變化后，易出現(xiàn)鋼筋混凝土結構破壞、梁體過度下?lián)系葐栴}，對運營鐵路造成安全風險。因此，對既有梁體建模分析和計算，需在體系發(fā)生轉換后，分析箱梁結構的受力姿態(tài)、預應力筋分布等情況[3]，具體分析如下。

4.1 計算建模

按照桿系單元進行箱梁體系轉換計算，共計梁單元63個，節(jié)點64個，有限元計算模型見圖5。

分別對既有現(xiàn)澆箱梁現(xiàn)狀及模塊車頂升過程兩種工況進行分析、計算，體系轉換兩個工況約束布置見圖6～7。

4.2 結果分析

根據(jù)計算結果，在箱梁頂升過程中，上下翼緣法向應力結果見圖8，最大為11.6 MPa，滿足規(guī)范要求。

根據(jù)計算結果，箱梁頂升過程中，撓度結果見圖9，最大為7.4 mm，滿足規(guī)范要求。

5 結論

為鄰近鐵路施工安全提供保障，需要對鐵路加強監(jiān)測，判別拆橋過程中各測量值是否超過控制標準，并根據(jù)各測量值隨時間變化規(guī)律預測發(fā)展趨勢，保證鐵路運營安全。對于既有跨越運營鐵路橋梁，其拆除施工對周圍既有結構、環(huán)境、居民、交通等均有很大不利影響，拆除舊橋面臨著影響行車安全、機械傾覆、高處墜落的較大風險，以往常用拆橋方法均存在需中斷鐵路、影響環(huán)境等局限性。該文針對跨越運營鐵路拆除面臨的各項風險及難點，結合SPMT模塊車快速、高效、安全的特點，首次在跨越運營鐵路橋梁工程中應用SPMT模塊車完成拆橋工作，對類似工程具有一定的指導意義。

參考文獻

[1]王浩， 魏建東. 橋梁拆除中的一些新技術和新機具[J]. 中外公路， 2010（2）： 164-166.

[2]李洪斌， 李富春， 張克浩， 等. 75 m大型預制混凝土箱梁SPMT轉運施工技術[J]. 施工技術， 2020（17）： 17-21.

[3]李亞民. 跨高速連續(xù)梁主跨整體拆除施工技術[J]. 世界橋梁， 2018（5）： 74-78.