上跨鐵路橋梁拆除技術

張志強

(中鐵十八局集團第五工程有限公司，天津 300450)

2018年末全國公路總里程484.65萬km，比上年增加7.31萬km；全國公路橋梁85.15萬座、5 568.59萬m，比上年增加1.90萬座、342.97萬m。隨著我國社會經濟和交通運輸業的快速發展，公路交通量與日俱增，車輛承載顯著提高，橋梁擔負著十分沉重的交通荷載和繁重的交通量。運營中受到風、雨、水流、溫度變化和歲月的侵蝕，目前存在相當數量的帶病的“老齡橋”，其承載能力因混凝土老化、鋼筋銹蝕等原因逐漸下降。又因為城市擴建工程的增加，導致大量舊橋需要拆除。因為舊橋存在例如鋼筋銹蝕、混凝土開裂等眾多不確定因素，結構受力狀態不再明確，從而拆除工程更加困難。上跨鐵路橋梁的拆除涉及到運營中的既有鐵路安全，尤其是在鐵路不停車的狀態下拆除，對施工隊伍的素質和施工技術要求非常高。橋梁拆除的傳統方法就是人工剔鑿或機械破碎，更先進一點的就是采用靜態破碎或爆破拆除，但這些方法難以在人員密度較大的地方使用，且這些方法在拆除的過程中對合格的保留結構均會產生不同程度的擾動破壞。實踐證明，采用金剛石系列鉆孔和切割技術可以對鋼筋混凝土構筑物進行任意的無損性靜力鉆孔、分離、拆除，對保留結構不會產生任何擾動，施工過程中無振動、無噪音、無污染，不但施工效率高、安全性能好，而且改變了一些工程建設行業的傳統施工工藝流程，大大縮短了工程建設工期，節約了大量的人工、材料等資源。在施工過程中，為了保證安全、有效、快速地拆除橋梁，除了要求先進的施工方法以外，對施工安全的管控更是尤為重要，必須使安全在可控狀態下方可施工。

1 工程概況

項目位于河北省秦皇島市盧龍縣雙望鎮境內，橋址在102國道撫寧縣與盧龍縣交界處，橋址范圍內既有鐵路2股道(雙望至曹東莊區間)，走向為南北方向，自西向東分別是津山鐵路上行線和津山鐵路下行線，鐵路里程K368+310，線間距3.86 m，行車速度200 km/h，鐵路與既有橋斜交，斜交角度為62°。根據中鐵第五勘察設計院工程試驗檢測有限公司對既有雙望立交橋的檢測報告，該橋被評定為五類危橋，拆除重建。該橋建于1984年，全橋長33.04 m，橋型為1—20 m簡支T梁，橋寬14.4 m。上部橫向布置為9片T梁，梁高1.3 m，梁片間距1.6 m，單片重量約206 kN。下部結構采用U型橋臺，擴大基礎。橋梁兩側均設置雙層防護欄，外側為混凝土預制欄桿，內側為波形護欄，防護網設置在混凝土預制欄桿外側?，F場如圖1所示。

圖1 既有上跨鐵路橋現場

既有橋橋下鐵路凈空6.61 m，橋臺臺身距離津山鐵路中心線的最小距離4.88 m。梁底承力索最小凈空0.49 m，導線最小凈空0.94 m，回流線最小凈空0.23 m。

1.1 工程特點

該橋為上跨津山鐵路橋梁，保證鐵路行車安全，是工程施工的重中之重，也是制約工程施工的最不利條件。梁底距離接觸網承力索僅23 cm，操作空間?。慌c津山鐵路斜交62°，影響吊車站位，使吊車起吊距離加大；兩側引道高于鐵路6 m，路面寬度為12.5 m，場地狹窄。

1.2 工程難點

通過工程特點分析，施工中的難點主要體現在以下四點：①9片T梁通過橫隔板兩兩相連，8道連接梁縫，每道梁縫通過5道橫隔板相連，共計40道，每道橫隔板有兩處鋼板連接，橫聯拆除過程復雜。②T梁吊離受到斜交角度影響，使吊距加大，按照保險系數不低于2.0計算，不得不使用500 t吊車，大噸位吊車作業是工程施工的另一個難點。③既有鐵路安全保障要求高，施工過程中必須確保既有鐵路運營安全。④兩端橋臺承受吊梁時最大荷載不確定，T梁的破損程度使其受力極限不明確，需要施工過程中驗證，因此需對兩端橋臺和T梁進行加固，確保施工安全。

2 拆除原則及拆除順序

2.1 橋梁拆除總體原則及方案

該橋梁結構簡單，為解決拆除過程中的安全隱患，應在施工前制定嚴格的整體控制思路，對施工過程的每個工況提供科學精確地數據參考。由于該橋建造時間較早，確定橋梁拆除總體原則為：安全第一、施工有序、平衡對稱、化整為零、逆向施工[1]。該橋的拆除方案會對橋梁安全和既有鐵路安全產生極大影響，其基本設計是先拆除橋梁附屬結構，然后將每片T梁單獨相對于橋臺固定后，再拆除梁與梁間的縱橫向聯系，最后用大型吊車將梁片吊離橋位，裝到平板車上運至指定地點。

2.2 橋梁拆除流程

受外部環境侵蝕和內部結構老化的影響，橋梁現有的承載能力未知。為確保施工安全，需要在施工前進行全面檢測，主要包括混凝土強度檢測、混凝土碳化深度檢測、鋼筋位置及混凝土保護層厚度檢測。

拆橋采用一臺500 t吊車，全橋拆除的基本順序為：拆除橋面附屬結構并設臨時護欄→拆除引道→拆除T梁聯結部及對主梁兩端臨時穩固防止傾覆→依次自右至左拆除9片T梁→采用吊車吊離,完成橋梁拆除施工[2]。

3 拆除關鍵技術

橋梁拆除工程量為：鋪裝層288 m2，防拋網20片，砼預制護欄40 m，波形護欄40 m，人行道蓋板及條形梁40 m；鉆吊裝孔16個，切割梁縫160 m，吊除T梁9片。

3.1 拆除橋面附屬結構

瀝青混凝土路面破除清理干凈后拆除橋面附屬結構，以便拆除到位，減少吊裝荷載；整體工藝應從外到內依次拆除金屬防拋網、砼護欄、波形護欄、人行道蓋板。

3.2 設臨時護欄

橋面附屬拆除完畢后，分別在第1片及第9片T梁上做臨時防護欄桿。在外側縱向植入?20 mm鋼筋10根，高出梁面30 cm，利用外露鋼筋用鋼管搭設臨時防護欄，并布設密布網防止后續施工雜物沿兩側掉落至橋下[3]，影響鐵路正常運營。

3.3 修建吊車作業平臺

試驗人員對橋臺后面的吊車支腿位置進行地基承載力檢測，地基承載力系數K30=130 kPa，符合要求后，在吊車支腿范圍內澆筑30 cm厚的混凝土并滿鋪2 cm厚的鋼板[4]，確保吊車工作時有足夠的地基承載力，保證吊車安全作業。

3.4 切割梁縫

T梁間的梁縫用混凝土盤鋸進行切割，同時配備兩臺繩鋸，對盤鋸切割不到的地方采用繩鋸切割，每條縫用兩臺盤鋸同時切割，切割完畢后將橋面清理干凈，同時在橋面上每道梁縫縱向設置T梁橫向聯結。每道梁縫設置4道聯結，避免T梁傾覆，保證T梁的穩定。

3.5 鉆吊裝孔

切割梁縫的同時，測量人員在橋面上標明吊裝孔的位置，在每一片T梁的兩側距離梁端2 m，翼緣板根部，使用水鉆從梁縫處鉆邊長10 cm×30 cm吊裝孔，用以穿插吊裝鋼絲繩，每條梁縫有2處吊裝孔，共計16個工作孔。

3.6 穩梁、拆除T梁聯結部

梁縫兩側螺紋鋼采用鋼板連接，吊拆T梁時再解除相應的聯結。既有橫隔板的聯結是用兩片預埋的鋼板通過焊接連接到一起的，用繩鋸連同混凝土和預埋鋼板一起切割，解除既有橫向聯結[5]。

3.7 活梁

用4臺50 t千斤頂在T梁兩端懸臂根部的橋臺上穩定好，4臺千斤頂工作壓力相同，并同時頂起進行活梁，活梁時只需將梁頂起2～3 cm后再放下即可；同時，測量人員觀察相鄰T梁是否移動，若動則說明兩片梁間還有連接，查明后斷開連接?；盍汉笠鹨粰z查T梁的穩固情況，避免因活梁造成T梁穩固措施失效，使T梁失穩。

活梁的另一個重要作用是驗證單片T梁的受力和吊離過程中的穩定情況，也是單片T梁是否需要加固的依據，同時也是能否順利拆除的重要保障。

通過活梁，驗證了9片T梁均不需要重新加固，自身能夠承受吊離過程中的自重和穩定。

3.8 T梁拆除

3.8.1 安全系數

依據既有橋數據進行吊梁的安全系數計算[6]：單片梁寬1.6 m，梁厚0.2 m，梁高1.3 m，梁長20 m，梁重206 kN；隨T型梁鋪裝層(橋面)G2=0.1 m×1.6 m×20 m×25 kN/m3=80 kN；吊除總重286 kN。

采用500 t汽車吊吊離，最大回轉半徑22.0 m，臂長30 m，取臂長31.7 m，此時額定吊重620 kN。T梁吊除時最大吊重286 kN，安全系數為2.16。

3.8.2 吊裝鋼絲繩檢算

圖2 鋼絲繩受力示意圖(單位：cm)

3.8.3 吊前準備

吊裝孔鉆好后，點內施工時，橋下2人每人拿一根鋼絲繩，橋上安排4人每人拿1根纜繩，將纜繩一端穿過吊裝孔放到地面，將纜繩綁在鋼絲繩套上拉到橋面以上，并用鐵絲拴緊；9片T梁全部套上鋼絲繩，共計18根。

500 t吊車支設在橋臺后已經處理好的基礎上，調整好回轉半徑和臂長，將鋼絲繩套掛在吊鉤上，橋上和橋下施工人員全部退出吊車回轉范圍以外，準備工作完成。

3.8.4 T梁吊除

一切準備就緒后先進行試吊，確認沒有問題后進行正式吊除，吊車旋轉將T梁放在引道上的拖車上運走。

給點前，500 t汽車吊車已經支設在已處理好的基礎上，吊車回轉半徑和臂長都已設置完畢，最大回轉半徑22.0 m，臂長31.7 m，此時額定吊重620 kN，最大吊重286 kN，安全系數2.16，施工人員都已到位。待給點后，進行T梁的吊除，穿繩的同時需在靠近吊車的梁端捆綁兩根纜繩，以便在吊梁過程中控制T梁在空中的姿態。在T梁吊起后，吊車向西旋轉180°，將T梁放置在引道的拖車上。

T梁吊起后，垂直起繩2 m，經計算此時梁端距離吊車臂水平距離為2.8 m，吊除過程中梁體不會碰到吊車吊臂。

由于既有路面寬度僅為12.5 m，吊車站位于路面中間，逐一吊除所有待拆T梁。

4 結束語

拆除施工方法最大特點：一是將大噸位混凝土結構化整為零；二是采取支撐和加固措施保證鐵路營業線施工的安全。通過1個月的緊張裝備，在1個鐵路天窗點內完成了本橋的拆除，期間既保證了施工作業人員的人身安全，也確保了既有鐵路的運營安全。