上跨運營線獨塔斜拉大跨徑鋼箱梁拆除施工技術

孫振堂

(四川交投建設工程股份有限公司, 四川成都 610041)

由于結構壽命的終止，安全性、耐久性或適用性不足等因素，橋梁拆除工程日益增多。針對不同結構形式的橋梁拆除工程，國內外很多學者開展了相關研究，如對拆除新技術地開發和新機具設計等方面[1-3]。現有拆除施工技術可大致分為人工拆除、機械拆除、爆破拆除、直接拆除、支撐拆除和吊裝拆除等。此外，既有案例報道表明上述技術能夠成功應用于實際橋梁拆除工程[4-6]。然而，由于拆除過程中存在環境復雜等因素，橋梁坍塌事故仍時有發生，對生命財產安全造成重大威脅，比如昆明市小莊立交橋部分匝道垮塌事故和株洲紅旗路高架橋坍塌事故等[2]。可見，采用科學合理的施工技術對于保證橋梁拆除工程的安全具有重要意義。本文依托某上跨運營線獨塔斜拉大跨徑鋼箱梁拆除工程，研究并提出采用定型化索塔輔助支撐與受力體系轉換等技術，以期為今后類似工程提供一定的經驗參考。

1 工程概況

本工程為獨塔斜拉人行天橋，位于成都市繞城高速G4201東服務區北側入口處，橫跨繞城高速，拆除前狀況如圖1所示。其中，橫梁主梁采用單箱三室連續箱梁，箱梁高度80 cm，頂底板厚度10 mm，鋼板加勁肋；頂板寬度450 cm，底板寬度260 cm，設置10 mm厚橫隔板，斜拉索處設置14 mm厚加勁橫隔板。索塔采用勁性骨架外包矩形截面鋼板，內部澆筑C30混凝土。橋臺處設置板式橡膠支座，橋面自然排水，上鋪塑膠地板。現因成都繞城高速公路改造工程，擬對該人行天橋進行拆除，包括橋面欄桿拆除、鋼箱梁拆除、索塔拆除、下部結構墩柱及橋臺支座和橋臺、主墩承臺及部分樁基的拆除。此外，由于其下跨繞城高速，拆除過程應盡量減小對交通運營的影響。

圖1 拆除前的獨塔斜拉人行天橋

2 拆除施工技術

圖2為本工程拆除施工工藝流程圖。由圖可見，拆除施工順序大體可描述為：索塔支架搭設并臨時支撐墩柱，橋下臨時支撐搭設并頂升固定，從上往下拆除斜拉索，切割拆除索塔，拆除橋面塑膠鋪裝，拆除欄桿，分段割斷鋼箱梁并吊運出場，拆除臨時支架，最后切割拆除鋼筋混凝土墩柱，清場后恢復交通。其中，索塔和連續鋼箱梁作為主體結構，本文將對其關鍵拆除技術予以重點研究。

圖2 拆除施工工藝流程

2.1 受力體系轉換技術

本橋為拱拉結構組合，索塔傾角約為70°，橋面以上長度約27 m。為了盡量減少拆除過程對繞城高速交通的影響，索塔擬采用一次性拆除，切割位置設在橋面板上方50 cm塔身處，此時索塔拆除部分重量達100 t，因此需要定型化索塔輔助支撐。此外，考慮到斜拉索拆除時的突然卸荷作用，索塔容易發現傾覆，導致斜拉橋被拉起。基于此，在拆除之前，本工程提出采用斜拉橋受力體系轉換技術，即先搭設索塔輔助支撐用于頂升并臨時支撐索塔，再搭設連續梁臨時支撐頂起并固接連續鋼箱梁，此時連續鋼箱梁即由斜拉索的拉力作用承擔轉換為由臨時支撐體系承擔，從而完成斜拉橋受力體系的轉換。圖3為本工程采用的所有輔助臨時支撐示意圖。

圖3 定型化輔助臨時支撐示意(單位: m)

(1)定型化索塔輔助支撐。

定型化索塔輔助支撐采用兩根直徑630 mm，壁厚8 mm的螺旋鋼管，沿索塔軸線對稱布置。為了安裝索塔輔助支撐，首先需要在其位置橋面上下搭設腳手架平臺，利用腳手架平臺在與輔助支撐接觸的塔身處焊接牛腿，牛腿采用4塊Q325厚度20 mm鋼板組合焊接而成。同時在地面澆筑尺寸為150 cm×150 cm×120 cm的混凝土基礎，在基礎頂面設置支撐預埋件。然后利用吊車安裝索塔輔助支撐，底部與基礎預埋件焊接，頂部則用千斤頂將其與牛腿間連接頂緊，頂升力不大于5 t。最后，將預先備好的鋼制墊塊塞入索塔輔助支撐頂部與牛腿之間，在將二者完全焊接固定后方可拆除千斤頂，索塔輔助支撐即安裝完成。

(2)連續梁臨時支撐。

如圖3所示，連續梁臨時支撐主要包括由3組采用型鋼組焊而成的支架。其中支架立柱采用28a型槽鋼，間距200 cm對稱布置，槽鋼腹板順橋向布置，立柱間采用20a槽鋼作為平斜撐連接桿件。支撐頂端與墩柱之間采用徑向拉板連接，拉板通過在墩柱上植筋鉆孔埋設化學錨栓錨固。為了不影響內側高速公路服務區功能，①號臨時支撐采用斜置。在連續梁臨時支撐搭設完成后，通過在頂部安置千斤頂使其連接并頂升鋼箱梁，固接后再拆除千斤頂。

2.2 索塔拆除

為了便于起吊，需要在索塔塔身焊接兩組捆綁吊繩限位裝置，分別位于距離索塔頂部6 m和22 m處，前者作為300 t主吊車的吊點位，后者作為100 t輔助吊車的吊點位。在斜拉橋受力體系轉換完成后，即可進行索塔拆除：(1)首先切開索塔底部與橋面連接處的弧形鋼板，再沿切割線位置上下25 mm處用割炬將索塔外包鋼板割除，露出50 mm寬度的混凝土面；(2)安裝導軌及電動鏈鋸開始切割塔身內混凝土，同時完成吊點安裝和預吊，保持鋼絲繩拉緊；(3)當混凝土切割厚度超過2/3時，在已切割面一側用角鋼將上下節段焊接固定，切割縫內加塞鋼板，避免因混凝土壓力對切割設備產生較大阻力；(4)當切割即將結束時，在完畢端切口兩側對稱打入鋼板楔塊，防止混凝土下墜；(5)緩慢抬吊索塔，移至安全區域。

2.3 連續鋼箱梁拆除

考慮到連續鋼箱梁的長度較大，采取分段切割的方法。即以索塔和連續梁臨時支撐為界線，將其劃分為4節自右至左依次切割吊離，每節鋼箱梁長度分別為29.74 m、30.04 m、4.48 m和23.48 m，如圖3所示。吊點位置一般選取在梁段兩端約1/4的橫隔板處，橫向設置于中間間距約2.0 m處。需要注意的是，在切割連續鋼箱梁完成前應拆除全部欄桿及其附屬構件。

2.4 墩柱、承臺及樁基拆除

墩柱采用鏈鋸進行一次性拆除，吊點位設置在墩柱頂面以下約80 cm處，采用在墩柱前后鉆對穿孔，內穿鋼絲繩作為吊點。為了防止因混凝土壓力對切割設備產生較大阻力，可采取與上述切割索塔混凝土時相似的手段。

考慮到承臺及樁基均為埋置式鋼筋混凝土結構，在墩柱拆除期間即可利用挖掘機和人工氧割鋼筋的方式進行破碎拆除，最后可將廢棄物轉移再利用。

3 結束語

上跨運營線獨塔斜拉大跨徑鋼箱梁拆除的不安全因素較多，對施工技術的要求也高。本文通過采用定型化索塔輔助支撐和受力體系轉換等技術，成功對索塔實行了一次性拆除和連續鋼箱梁的分段拆除，有效提高了工作效率，對既有交通的影響也顯著降低。