吊裝拆除運營高速公路跨線天橋施工技術

李耀宇

（中鐵十五局集團城市建設工程有限公司，河南 洛陽 100855）

0 引 言

隨著高速公路交通量的日益增長，越來越多高速公路的服務水平和通行能力已不能滿足需求，對現(xiàn)有高速公路的改擴建逐漸成為熱點，在改擴建過程中要對高速公路運營的影響降到最小。拆除運營高速跨線天橋是高速公路改擴建中的重要環(huán)節(jié)，分析和研究在保障現(xiàn)有高速公路運營的情況下，對其上跨天橋進行拆除具有重要意義。連霍高速洛陽至三門峽段 18 座鋼構(gòu)天橋拆除［1］，太長高速公路上 K30+530 處跨線天橋拆除［2］，均對跨線天橋拆除的施工技術和施工組織進行了研究，在查閱文獻時發(fā)現(xiàn)對天橋的爆破拆除和機械拆除研究較多，對吊裝拆除運營高速公路跨線天橋施工技術的較少。因此，有必要對已有的高速公路梁板式跨線天橋拆除施工進行總結(jié)，以促進高速公路改擴建過程中，梁板式跨線天橋拆除技術的發(fā)展。下面將對連霍高速洛陽至三門峽段改建工程中的馮佐 1# 天橋梁板拆除施工進行討論。

1 工程概況

1.1 運營高速公路概況

本段高速公路為雙向四車道，平原微丘區(qū)計算行車速度 120 km/h，路基寬度 26 m，山嶺重丘區(qū)計算行車速度 100 km/h，路基寬度 24.5 m，目前進出口交通量為 40 000 輛/每晝夜。本次改擴建采用設計速度平原微丘區(qū) 120 km/h 山嶺重丘區(qū) 100 km/h 的雙向八車道標準進行改擴建。

1.2 待拆天橋工程概況

連霍高速洛陽至三門峽段改擴建工程 TJ-18 標馮佐 1# 天橋，為 2h 20 m 簡支梁橋，橋梁寬度均為 8 m，橋下凈空為 4.7 m。主要拆除工程量有：拆除梁板 12 片、拆 除橋臺2處、靜力切割 220 m2、吊裝孔 40 個、機械破除 12 片。該段路基為雙側(cè)拼寬，在原有高速公路兩側(cè)各拼寬 8.25 m。根據(jù)改擴建工程設計該天橋為全拆，為減少拆除施工對高速公路正常運營的影響，計劃采用無振動靜力切割設備先對梁板進行切割分離、頂升，然后集中時間進行梁板的吊裝運輸及橋臺的機械破除。

1.3 天橋現(xiàn)場情況

該天橋已斷行，過往車輛繞行其小里程 180 m 處的馮佐東天橋，天橋兩端高速公路拼寬部分（已開挖至與運營高速公路路面大致水平，并已將兩端橋臺搭板拆除。具體布置如圖1所示。

圖1 馮佐1#施工場地示意圖（單位：mm）

2 施工要點

天橋拆除施工要點主要分為梁板的縱橫向切割分離、頂升；梁板的吊裝拆除；吊裝過程中的交通組織。具體施工步驟如下。

2.1 梁板的縱橫向切割分離

2.1.1 切割前準備

1）施工前應充分了解天橋施工圖紙［3］及現(xiàn)場情況調(diào)查。

2）切割設備、鉆孔設備及發(fā)電設備的準備，在施工前對切割設備進行常規(guī)保養(yǎng)，保證設備正常工作，本次施工計劃投入喜利得 LP-32 片鋸 2 臺，由于吊裝孔數(shù)量多、施工難度大、施工速度慢，計劃投入 4 臺鉆機進行施工，并備用 4 臺。切割設備需要 380 V 動力電源，經(jīng)現(xiàn)場考察電力條件不能滿足施工要求，需配備 150 kW 發(fā)電機 1 臺（自有），在施工前進行檢修，保證正常運轉(zhuǎn)。

3）清除橋上雜物、泥土并拆除混凝土防撞護欄上的防拋網(wǎng)；在兩側(cè)橋頭設臨時護欄及“施工重地、閑人免進”的警示牌，防止閑雜人員及車輛進入現(xiàn)場發(fā)生危險。

4）緊貼橋梁底部懸掛防護網(wǎng)及防水布，防止切割過程中有泥水、雜物落下影響車輛通行，寬度覆蓋超車道、行車道和緊急停車帶。

2.1.2 切割分離施工

1）用鉆孔設備在橋面上鉆出吊裝孔（可用于梁板吊裝時穿鋼絲繩），同時找出梁板接縫的準確位置，吊裝孔應設在距梁端 1 m 左右的位置，每道接縫 4 個吊裝孔，分別設置在兩端，保證每塊梁板都能同時安裝鋼絲繩，以保證在吊裝時的速度及梁板安全。

2）切割鋸片使用順序：80 0 cm→1 20 0 cm→1 600 cm，最大切割深度在 75 cm 以上，以保證梁板間的連接鋼筋全部切斷。

3）先將中墩蓋梁處梁板間連接切斷，使兩孔橋梁梁板完全分離，每處切兩道橫縫，間距 5～8 cm，用喜利得電錘將縫間混凝土剔鑿干凈，使梁板之間完全分離，便于頂升和吊裝。

4）縱向切割時沿梁板接縫進行縱向直線切割，切割深度≥75 cm，以保證將梁板接縫處的橫向連接鋼筋切斷，使頂升工作能夠順利進行。

2.2 梁板的頂升施工

馮佐 1# 天橋 20 m 空心板厚度 80 cm，路面混凝土鋪裝層 7～13 cm，總厚度為 87～93 cm，靜力切割深度 75 cm，有 12～18 cm 的濕接縫混凝土沒有完全切透（根據(jù)文獻［3］，其中 10 cm 為砂漿抹縫），因此需要采用頂升的方法使梁板之間完全分離。要將梁板完全分離，頂升的力除了要克服單片中梁的重力N外，還要克服梁板未切透部分的抗劈裂力P。

為更切合實際地指導施工，保障頂升過程順利進行，在頂升前先進行單片中梁重量計算、梁板未切透部分的受力分析，并根據(jù)計算、分析出的結(jié)果選擇合理的機械及方法。

2.2.1 受力計算

以馮佐 1# 天橋施工圖紙（文獻［3］）為依據(jù)，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，計算如下。

1）單片中梁質(zhì)量。計算單片中梁質(zhì)量時，除了表1中所列鋼筋、混凝土的質(zhì)量外，還應根據(jù)原洛三高速公路跨線天橋施工圖及現(xiàn)場調(diào)查情況，還應考慮鉸縫、封端、橋面鋪裝的質(zhì)量，如式（1）所示。

表1 馮佐1#天橋單片中梁主要工程數(shù)量表

2）混凝土未切透部分的受力分析。根據(jù)現(xiàn)場情況及參考文獻［3］在梁板“企口縫”處取芯樣用于試驗。

參照文獻［5］、［6］進行試驗，檢測混凝土力學性能，為施工方案提供依據(jù)。

式中：fts為混凝土劈裂抗拉強度，MPa；P為破壞荷載，N；A為試件劈裂面面積，mm2；

根據(jù)表2試驗統(tǒng)計本次計算混凝土抗劈裂強度采用 2.71 MPa，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查濕接縫處未切透厚度為 12～18 cm（根據(jù)圖紙，其中 10 cm 為砂漿抹縫），采用平均值 15 cm 進行計算分析，混凝土有效連接面為 15-10 cm=5 cm=50 mm。由式fts=2P/Aπ=0.637P/A 得出

表2 混凝土抗劈裂強度試驗分析成果表

2.2.2 梁板頂升

由式（1）、式（3）的計算結(jié)果N+P=283.2 kN+ 8 508.6 kN=8 791.8 kN 小于 4 臺 250 t 千斤頂?shù)墓ぷ髯畲罅α?250h 4h 9.8=9 800 kN；采用 4 臺千斤頂同步頂升的方案，每個千斤頂與液壓泵站連接，由泵站統(tǒng)一控制，千斤頂上安裝工字鋼支架，由鋼絲繩通過吊裝孔進行固定，分別架設在梁板兩端。

頂升采用隔一頂一的方法，使所有梁板之間徹底分離沒有任何粘連，保證吊裝工作順利進行（見圖2）。

圖2 采用頂升的方法使梁板之間完全分離

2.3 吊裝設備選擇及場地布置

現(xiàn)場利用加寬部分路基作為主要吊裝場地，汽車吊車作為主要吊裝設備，所以在路基加寬部分路基開挖（填筑）時，先臨時將加寬部分路床與老路路面進行順接、整平、碾壓，同時為保證吊裝的順利進行，還需臨時占用老路邊溝及老路的部分緊急停車帶（實施交通組織）。

2.3.1 吊裝設備初選

根據(jù)現(xiàn)場考察情況及《河南省高速公路管理條例》，為保證在吊裝期間不影響高速公路運營，經(jīng)現(xiàn)場初步測算（由于已經(jīng)進行過切割、頂升，吊裝測算只考慮單片邊梁、護欄自身質(zhì)量）為安全起見，計劃 200 t 和 300 t 吊車同時站在兩側(cè)加寬路基上，如圖3所示，可直接把梁板吊至運梁車上。

2.3.2 對初選方案的驗證

1）熟悉圖紙，了解老橋結(jié)構(gòu)并計算單片邊梁的質(zhì)量T。

圖3 吊車站位布置圖（單位：mm）

表3 馮佐1#天橋單片邊梁主要工程數(shù)量表

計算單片邊梁質(zhì)量時，除了表3中所列鋼筋、混凝土的質(zhì)量外，還應根據(jù)原洛三高速公路跨線天橋施工圖及現(xiàn)場調(diào)查情況，還應考慮護欄、鉸縫、封端、橋面鋪裝的質(zhì)量，如式（4）所示。

表4 200t汽車吊車性能表

表5 300t汽車吊車性能表

2）根據(jù) QAY200型、QAY300型汽車吊車使用說明，分析出吊車選擇及站位是否合理，表4表5為 200 t、300 t 汽車吊車性能表。

圖4 汽車吊車吊裝示意圖（單位：mm）

結(jié)合表4、表5、圖4得出200 t 吊車在吊裝距離最遠吊點的邊梁時最大起吊質(zhì)量為T2=42.5～36.5 t、T/2=49.2/2=24.6 t（邊板質(zhì)量/2），T1>T/2，200 t 吊車選擇及站位合理。

300 t 吊車在吊裝距離最遠吊點的邊梁時最大起吊質(zhì)量為T1=32～28.3 t、T/2=49.2/2=24.6 t（邊板質(zhì)量/2），T1>T/2，300 t 吊車選擇及站位合理。

2.4 吊裝拆除及交通組織

梁板頂升后應盡快對頂升過的梁板進行吊裝拆除，由于頂升后的梁板間處于完全分離狀態(tài)，在吊裝前還應做好梁板間的臨時連接及邊梁支撐，吊裝時再對臨時連接及支撐拆除，按照先邊梁后中梁、先兩邊后中間的順序進行逐片梁板的吊裝拆除。吊裝拆除的梁板直接裝車運出場外，并進行破除清理。吊裝拆除時還應做好交通組織及吊裝過程中各個環(huán)節(jié)間的銜接。

1）待切割、頂升及其他準備工作完成后，向高速交警、路政單位報告，確定具體吊裝拆除時間。

2）在吊裝拆除點的前后和高速收費站的前方 2 km 的醒目處設置告“施工告知牌”，并在距吊裝拆除點 2 kg 處依次設置“限速 80、減速慢行、道路變窄”等警示牌。

3）為確保交通安全及吊裝安全順利進行，梁板吊裝起吊時采用臨時封閉交通，間歇性斷行的方法進行。

4）為盡量縮短吊裝及封閉交通的時間，需在吊裝前將所有梁板用鋼絲繩捆綁好，根據(jù)馮佐 1# 天橋吊裝的情況，每片梁的吊裝時間如表6所示。

表6 吊裝拆除時間表

3 關鍵技術分析

通過分析馮佐 1# 天橋的吊裝拆除過程，總結(jié)出以下主要施工步驟及技術要點。

1）進行加寬部分土石方開挖，平整出吊裝施工場地，場地平整時應注意在老路排水邊溝處埋設臨時排水管。

2）梁板的縱橫向切割分離、頂升，施工過程中要注意橋下采取適當?shù)姆雷o措施及施工廢水的收集排放，避免施工過程中影響高速公路上的車輛正常通行。

3）梁板的吊裝拆除，應組織好施工過程高速公路的保通工作，設置應有的道路標識，安排相應保通人員協(xié)同高速路政人員進行現(xiàn)場指揮。

4 結(jié) 語

梁板式跨線天橋的拆除作為既有高速公路改擴建中的一個重要環(huán)節(jié)，應根據(jù)施工方法的優(yōu)勢及不足合理選擇。此施工方法在實際施工中對橋梁的結(jié)構(gòu)形式及施工場地，仍存在一定局限性，但高速公路跨線天橋的結(jié)構(gòu)類型繁多、施工場地更是復雜多變，仍需進一步深入研究，實現(xiàn)營運建設雙贏。