中心城區橋梁快速化拆除的施工技術研究和實踐

張學進 王 虓

1.上海建工集團股份有限公司總承包部 上海 200080；2.上海市機械施工集團有限公司 上海 200072

1 工程概況

上海北橫通道天目路高架地處天目西路、共和新路，緊鄰上海火車站。主線橋梁全長1.65 km，同時需對原有轉盤的4根匝道進行改建，拆除原有匝道，新建匝道連接北橫通道主線與南北高架。現狀需拆除南北高架匝道為雙車道設計，橋寬8.5～10.5 m，橋面高程最高處11.06 m。橋梁上部結構采用現澆混凝土箱梁與預制簡支混凝土板梁（圖1），下部結構為“樁基承臺＋混凝土單柱＋混凝土蓋梁”形式，墩柱長1.7 m、寬1.0 m、最高6.5 m。

圖1 需拆除高架匝道上部結構現狀

現有梅園路下匝道北側緊鄰蕃瓜弄小區，匝道與小區房屋外墻最近距離僅5 m；天目路為城市主干道，采用雙向7車道設計，早晚高峰車流量十分巨大，已經接近飽和，施工期間必須保證車道數不少于現有車道數。因此，在匝道拆除過程中，僅能夠使用匝道投影面下方寬8 m的空間作為施工場地，作業空間十分有限，且施工期間不可產生噪聲、揚塵等污染，避免對周邊居民產生影響（圖2）。

2 施工工藝比選

2.1 常規拆除方法

圖2 周邊環境現狀

在過去的橋梁拆除過程中，主要使用的拆除工藝基本為滿堂支架配合鎬頭機或者金剛鏈切割進行拆除，比如延安路高架“亞洲第一彎”的拆除以及濟陽路快速化改造工程的盧浦大橋匝道拆除。采用此拆除工藝，實施期間對地面的交通影響較大，必須預留較大的操作面以及安全防護空間，且施工周期十分長，比如長450 m“亞洲第一彎”的拆除用了4個月的時間才完成。同時采用滿堂支架的方案，其安全控制點也較多，存在較大的施工風險。

除了滿堂腳手架分塊拆除工藝外，國內也采用過利用鎬頭機直接破除的方法進行高架橋梁的拆除，比如江西南昌龍王廟立交，采用了200臺鎬頭機同時破除，用了3 d完成整座長589 m立交的拆除。采用此工藝拆除，雖然拆除速度十分快，但是拆除期間整個南昌主干道洪都大道完全封閉，且東西向主干道解放路也完全封閉，拆除期間對交通影響十分巨大。同時由于采用了大量鎬頭機進行拆除，故現場產生了大量的粉塵，施工噪聲也十分巨大，對周邊居民產生了很大的影響。

2.2 快速化橋梁拆除方法

考慮到傳統拆除方法存在施工時間長、城市運營干擾大、環境污染嚴重、施工風險高等弊端，同時，針對本工程地處中心城區、交通繁忙、區域環境復雜的現狀，擬采用一種綠色、環保的快速化拆除工藝，即通過自行式模塊運輸車（self-propelled modular transporter，SPMT）配合組合支架，達到大節段橋梁整跨拆除的目的[1-3]。該工藝具有施工速度快、無揚塵、無噪聲污染的特點。目前，該工藝已在上海S26北翟路高架（圖3）落地段成功運用，僅用1 h就完成了重達3 050 t橋梁的拆除工作。

本工藝的核心是自行式液壓模塊運輸車，其能夠實現360°轉動，通過選擇不同模塊，組合成各種載質量和形式的運輸車，用其頂升系統頂起負載并轉運到任何指定的地方，在整個過程中不需要吊機或任何其他起重設備。通過不同軸線模塊車的組合，配合梁體體系轉換支架與運輸車自身頂升與行走系統的協同工作，完成大節段橋梁的整體平移工作。

3 施工關鍵技術

3.1 SPMT裝載配車

天目路下匝道拆除的現澆梁共7跨，單跨長度25 m，寬8.5～10.5 m，單跨質量達450～500 t。為滿足運輸質量要求以及保證整體橋梁運輸的穩定性，現場采用SPMT進行梁體的平移運輸工作（圖4）。

圖3 上海S26北翟路高架拆除

圖4 天目路轉盤匝道拆除

SPMT是一種模塊化生產及組裝的自行式平板拖車（圖5），可調高程600 mm（1.2～1.8 m）。可以根據裝載貨物的不同需求被配置成各種結構、尺寸和質量。其基礎部件是一個4軸線或6軸線的模塊組以及1個動力頭。根據本工程載重需要，選用了中海廣瀛工程物流有限公司的6軸線地形車，一個6軸線模塊長8 400 mm，寬2 430 mm，高1 500 mm，單軸載40 t。

圖5 全地形模塊車

3.1.1 配車圖

匝道單跨長度25 m，為保證運輸穩定性，且考慮不同受力狀態（單跨以及分段切割狀態），現場采用了4組SPMT，兩兩一組，車輛間距7.25 m，均勻布置，保證兩組車的重心為跨中位置（圖6）。

圖6 現澆梁配車示意

3.1.2 配載計算

根據配車圖，綜合考慮采用了4組6軸的SPMT配車，共計24軸，軸線車總重136 t。SPMT單軸載荷能力為40 t，24軸總載荷能力為960 t，最大橋及車輛配件總重約656 t，整體負載率66%，對地壓力60 kPa。

3.1.3 運輸牽引力計算

質量：500 t（橋面）＋136 t（車輛）＋20 t（運輸支撐架）=656 t。SPMT滾動摩擦因數=0.02，啟動系數取1.5，則滾動摩擦力為656×10×0.02×1.5=196.8 kN，SPMT總驅動力8×12.5×10=1 000 kN＞196.8 kN，滿足水平牽引力的要求。

3.2 SPMT組合支架技術

為保證現澆梁能夠進行快速化拆除，采用了定型化支架配合全地形液壓模塊車進行箱梁的快速頂升、移位工作，使得現澆箱梁的拆除工效提升了50%以上。

3.2.1 運輸工裝設計

由于橋梁下部與每列車板間凈空高度不一，并且存在3～6 m的階梯型高差，不滿足SPMT直接進車運輸的要求。為此，采用設計鋼結構運輸工裝件進行頂升運輸，該工裝件由4根φ609 mm圓管及槽鋼等組成，下部通過鏈條及卡板與模塊車固定，上部則通過橡膠墊塊與現澆梁底板密貼。

3.2.2 整體橋面頂升

地形車到達位置后，需通過車輛本身的液壓系統完成整個橋面的頂升作業，頂升高度300 mm。為了保證橋梁本體的重心位置均勻分布，鋼結構圓鋼作為運輸剛體工裝，在其變形量不予考慮的前提下，盡可能保證SPMT每一組的液壓壓力值及頂升的油缸行程值相同，從而確保橋梁姿態不會發生太大的偏移。為了使橋梁在頂升過程中的變形情況在合理范圍內，液壓鋼頂升時將以逐級加載的形式進行增壓。事先計算出每一組液壓分組的受力值，然后置換成液壓油缸的壓力值，通過計算，每次頂升以20%的壓力值進行頂升操作，頂升完成后確認SPMT各組車板高度差值不大于10 mm，且滿足各組油缸壓力值偏差小于10%，從而完成橋梁受力體系的轉換。

3.3 SPMT平面運輸技術

橋梁頂升完成后，通過SPMT進行水平移運，借助車輛自身的動力及轉向系統，使車輛完成水平移動、轉身等動作，將整跨橋梁移動至落梁場地。

為保證SPMT行走的精度，提前在行走路線上進行尺寸標定，并畫出軌跡線。實際運輸時采用鉛垂儀，保證SPMT行走時按照既定路線行走，當出現誤差時，由人工修正SPMT行走方向。由于工程橋梁高度普遍在7～10 m，因此運輸過程中基本處于高重心狀態。在進行運輸前，還需要對超高、超寬構件的穩定性進行計算。

支架系統采用4點支承系統，形成的裝載區域就是ABCD的面積（陰影區域，見圖7），橋梁的重心落在平板車的承載區域內，可通過監視液壓系統的壓力表確保裝載水平度。根據圖7運輸穩定性計算模型得：tan α=L/H，其中H=7 281 mm、L=2 100 mm，則tan α=0.288，穩定角α=16°。

圖7 穩定性計算模型

根據德國GL-Noble Denton集團中TECHNICAL POLICY BOARD編制的《GUIDELINES FOR LOAD-OUTS》0013/ND版第14.2.2條規定，運輸穩定角必須大于7°才安全。在本工程最不利工況下，運輸穩定角為16°，確認安全。

3.4 大節段橋梁落梁技術

本工程單跨現澆箱梁質量達500 t，且由于現場施工作業面狹小，圍擋寬度僅10 m，要實施單跨現澆梁整跨落梁作業的難度十分巨大。因此，現場綜合場地等因素，采用了雙機抬吊落梁方式進行大節段橋梁落梁施工。箱梁水平移動采用了SPMT進行，因此可保證采用最小半徑進行橋梁的大節段落梁。根據計算，單跨橋梁分為2段長12.5 m大節段梁體，每段質量約250 t，現場采用2臺250 t履帶吊進行落梁作業，控制吊裝半徑在8 m以內，單機質量達160 t。落梁作業采用8根φ85 mm鋼絲繩，單根鋼絲繩最大工作負荷43.5 t，總負荷量滿足吊裝要求。現場為加快鋼絲繩綁扎速度，采用了捆吊法，預先進行吊裝孔的開設，并通過腹板、底板進行鋼絲繩捆扎。

4 結語

橋梁快速化拆除施工技術已成功應用于上海天目路高架現澆箱梁的拆除工作，僅用7個晚上就完成了7跨現澆混凝土梁的拆除工作，總拆除質量達3 500 t。

工程應用表明：快速化橋梁拆除工藝具有施工速度快、綠色無污染、城市運營干擾低等特點，是一種適應城市中心區復雜環境的新型綠色化施工方法。隨著綠色施工理念的進一步實施，該工藝將在城市橋梁基礎設施更新改建中得到進一步推廣和發展。