既有上跨高鐵及繁忙干線立交橋拆除方案優(yōu)化

吳懌華（南京上鐵地方鐵路開發(fā)有限公司，江蘇 南京 210003）

隨著地方經(jīng)濟(jì)地快速發(fā)展及交通流量地急速劇增，城市道路、公路交通等穿、跨越鐵路的既有立交橋日益顯現(xiàn)出其通行能力遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前通行的需求的問題。一方面，車輛通行不暢，高峰時(shí)段經(jīng)常處于擁擠狀態(tài)。另一方面，因既有立交橋當(dāng)初建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較低，建成后通行車輛的超速、超載以及維修養(yǎng)護(hù)未跟上，甚至因受鐵路的限制、部分上跨鐵路立交橋無(wú)法維修等諸多原因，近年來(lái)，穿、跨越鐵路的既有立交橋改造、拆除后新建立交橋的情況不斷增多。2015 ～2019 年，某公司管轄范圍內(nèi)穿、跨越鐵路的既有立交橋改造、拓寬、拆除新建的涉鐵項(xiàng)目約 16 項(xiàng)，其中，上跨 7 項(xiàng)、下穿 7 項(xiàng)、其他 2 項(xiàng)，代建合同價(jià)款最高約為 2.4 億元。

1 工程概況

1.1 建設(shè)必要性

江蘇省鎮(zhèn)江市谷陽(yáng)路上跨滬寧城際高鐵、京滬鐵路立交橋始建于 1996 年，設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為汽 — 超 20，掛 —100。經(jīng)過二十多年的運(yùn)營(yíng)，因通行車輛的超速、超載以及日常維修養(yǎng)護(hù)、受鐵路限制，以及車流量逐年連續(xù)不斷地增加等原因，橋梁逐漸出現(xiàn)了一系列病害。根據(jù)某公司提供的 2016 年橋梁檢測(cè)報(bào)告顯示，該橋評(píng)定為 C 類橋梁，存在的主要病害如下所示。① 空心板梁底面存在縱向裂縫、部分貫通，混凝土掉塊、脫落、破損。② 鉸縫開裂滲水、析白；蓋梁的豎向及擋塊存在裂縫、積水嚴(yán)重。③ 支座銹蝕、老化、剪切變形。④ 橋面、欄桿、伸縮縫、排水設(shè)施破損嚴(yán)重，路燈燈桿銹蝕。⑤ 橋梁防撞墻不滿足 JTG D 81—2017《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的 SS 級(jí)防撞等級(jí)要求，位于鐵路上方的防撞墻破碎，混凝土開裂、剝落掉塊嚴(yán)重。⑥ 左右幅橋之間縱橋向布置的市政管線槽道銹蝕嚴(yán)重，且有一Φ300 mm 的燃?xì)夤堋Ｔ摌虼嬖诘母黝愲[患對(duì)公路交通運(yùn)輸、鐵路運(yùn)輸安全造成了嚴(yán)重的威脅，某公司上海高鐵維修段、上海工務(wù)段近幾年均先后 3 次向鎮(zhèn)江市政府發(fā)函，要求盡快整治存在的安全隱患。該橋的拆除重建工作迫在眉睫。

1.2 即有立交橋現(xiàn)狀

即有立交橋橋梁全長(zhǎng) 491.5 m，跨徑組合從西向東依次為 8 × 21.5 ＋ 2×20.0 ＋ 20.1 ＋ 24.8 ＋ 22.1 ＋ 22.0 ＋ 2× 20.0 ＋ 7 × 21.5 m，共 23 跨。橋面總寬 32.0 m，機(jī)動(dòng)車雙向六車道。橋梁上部結(jié)構(gòu)采用空心板梁，下部結(jié)構(gòu)橋墩采用預(yù)應(yīng)力大懸臂 T 形蓋梁，雙矩形墩，承臺(tái)樁基礎(chǔ)，橋臺(tái)采用扶壁式橋臺(tái)，承臺(tái)樁基礎(chǔ)。上部結(jié)構(gòu)采用簡(jiǎn)支梁連續(xù)橋面形式，單幅每跨 12 ～ 14 片板梁不等。

1.3 即有立交橋與鐵路關(guān)系

即有立交橋跨越鐵路處對(duì)應(yīng)滬寧城際高鐵里程 K 231 ＋538、京滬鐵路里程 K 1 220 ＋ 700，交角分別約為 72°、74°，軌道分別為無(wú)砟、有砟軌道，均為路基段、電氣化鐵路。其中，第 12 跨（跨徑 24.8 m，共 24 片板梁）跨越滬寧城際高鐵，橋下凈空 7.61 m，承力索至梁底最小距離為71 cm；第 13、14 跨（跨徑分別為 22.1、22.0 m，均為 24片板梁）跨越京滬鐵路，橋下凈空 6.8 m。承力索至梁底最小距離為 42 cm；第 15 跨（跨徑 20.0 m，共 24 片板梁）跨越在建連淮揚(yáng)鎮(zhèn)高鐵鎮(zhèn)江聯(lián)絡(luò)線。

滬寧城際高鐵丹徒站至鎮(zhèn)江站間運(yùn)行速度最高為 300 km/h，共 124 對(duì)/d 高鐵列車通過；京滬鐵路鎮(zhèn)江東站至丹陽(yáng)站間線路速度等級(jí)為 160 km/h，通過的客貨列車共 120對(duì)/d。即有立交橋 12 號(hào)墩位于滬寧城際上行線外側(cè)，橋墩中心與線路中心距離為 10 m；13 號(hào)墩位于滬寧城際下行線和京滬鐵路上行線之間，橋墩中心與滬寧城際下行線、京滬鐵路上行線線路中心距離分別為 9、10 m；14 號(hào)墩位于京滬鐵路上下行線之間，橋墩中心與京滬鐵路上下行線線路中心距離分別為 7.2、7.8 m。

2 優(yōu)化方案

2.1 原設(shè)計(jì)方案既有橋拆除順序

（1）封閉既有谷陽(yáng)路。

（2）拆除既有立交橋全部左幅橋及部分右幅橋（K 13 ～K 23 跨）。從小里程往大里程方向順序拆除，保留右幅 K 1～ K 12 跨，作為滬寧城際高鐵與京滬鐵路間新建橋梁 11 號(hào)墩下部結(jié)構(gòu)施工期間人員、機(jī)具、設(shè)備、材料等進(jìn)出的施工通道。

（3）新建橋梁 11 號(hào)墩下部結(jié)構(gòu)施工完成后，拆除右幅剩余的 K 1 ～ K 12 跨橋梁。

2.2 優(yōu)化后方案既有橋拆除順序

（1）封閉既有谷陽(yáng)路。

（2）拆除既有立交橋 K 13 ～ K 23 跨左右幅橋梁，從大里程往小里程方向順序拆除，保留 K 1 ～ K 12 跨左右幅，作為滬寧城際高鐵與京滬鐵路間新建橋梁 11 號(hào)墩下部結(jié)構(gòu)施工期間人員、機(jī)具、設(shè)備、材料等進(jìn)出的施工通道。

（2）新建橋梁 11 號(hào)墩下部結(jié)構(gòu)施工完成后，拆除既有立交橋左右幅剩余的 K 1 ～ K 12 跨橋梁。

2.3 方案比較

2.3.1 拆除既有立交橋滬寧城際高鐵和京滬鐵路之間13 號(hào)墩

（1）原設(shè)計(jì)方案為在右幅 K 12、K 11 跨板梁拆除后，采用 600 t 履帶吊吊裝拆除。將蓋梁切割成 4 段，每段重量約為 60 t，蓋梁分段吊離后切割立柱，單個(gè)立柱重量約為 22 t，同樣通過履帶吊吊離。

（2）優(yōu)化后方案采用架橋機(jī)吊裝拆除，新建橋梁 K 19 ～K 12 跨左右幅箱梁架設(shè)完成后，架橋機(jī)前支腿設(shè)置在新建的 10 號(hào)墩上，中支腿設(shè)置在已架設(shè)完成的 K 12 跨橋面上，將既有橋 13 號(hào)墩拆除。

（3）根據(jù)上述前后兩個(gè)方案對(duì)比情況可知，履帶吊進(jìn)出場(chǎng)費(fèi)用、臺(tái)班費(fèi)及對(duì)地基的要求均較高。優(yōu)化后方案系利用正在架梁的架橋機(jī)在架設(shè) K 12 跨箱梁完畢后即將 13 號(hào)墩拆除。同時(shí)，原設(shè)計(jì)方案在蓋梁、立柱的切割過程中，履帶吊吊臂從開始至吊離均需吊住蓋梁或立柱，這意味著整個(gè)過程均需在封鎖點(diǎn)內(nèi)進(jìn)行。蓋梁（立柱）每段采用鏈鋸切割的時(shí)間約為 100 min，加上施工準(zhǔn)備、接觸網(wǎng)停送電及施工防護(hù)等相關(guān)工作，滬寧城際的一個(gè)封鎖點(diǎn)僅能吊裝一段蓋梁（立柱），13 號(hào)墩左右幅總共至少需要 12 個(gè)封鎖點(diǎn)。優(yōu)化后方案在新建橋梁 K 19 ～ K 12 跨左右幅箱梁架設(shè)完成后，架橋機(jī)前移穩(wěn)固，將天車移至 13 號(hào)墩上方，封鎖點(diǎn)內(nèi)切割、吊離即可。因架橋機(jī)拆除時(shí)蓋梁分為 3 段且一個(gè)封鎖點(diǎn)內(nèi)可切割、吊裝兩個(gè)立柱，總共最多需要 8 個(gè)封鎖點(diǎn)，較原設(shè)計(jì)方案節(jié)約 4 個(gè)封鎖點(diǎn)。此外，履帶吊吊臂從蓋梁（立柱）切割開始至吊離均需跨過滬寧城際高鐵上下行吊住蓋梁或立柱，且需移動(dòng)。優(yōu)化后方案整個(gè)施工過程中，僅架橋機(jī)天車在滬寧城際、京滬線之間的 13 號(hào)墩上方與已架設(shè)完畢的 K 12 跨橋面間走行，優(yōu)化方案明顯更降低鐵路的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.3.2 拆除既有立交橋 K 13、K 14 跨左幅板梁

（1）原設(shè)計(jì)方案采用架橋機(jī)拆除左幅 K 11、K 12 跨后，前、中支腿分別后退移至 13 號(hào)、15 號(hào)蓋梁上拆除上跨京滬線上下行的 K 13、K 14 跨左右幅板梁。

（2）優(yōu)化后方案采用架橋機(jī)拆除 K 15 跨后，前、中支腿分別后退移至 15 號(hào)、13 號(hào)蓋梁上拆除上跨京滬線上下行的 K 13、K 14 跨左右幅板梁。

（3）根據(jù)上述前后兩個(gè)方案對(duì)比情況可知，原設(shè)計(jì)方案在拆除左幅 K 13、K 14 跨時(shí)，架橋機(jī)前端（前導(dǎo)梁）勢(shì)必要伸入滬寧高鐵上方。因上跨滬寧高鐵的 K 12 跨左幅已拆除，故在拆除 K 13、K 14 跨左幅板梁時(shí)必須在滬寧高鐵封鎖點(diǎn)（0:00 ～ 4:00）內(nèi)進(jìn)行，但京滬上（下）行線 0:00 ～4:00 間運(yùn)輸繁忙、列車較多，每天最多只能安排一個(gè)封鎖點(diǎn)且時(shí)間相對(duì)較緊，僅能吊裝一片板梁。這意味著 K 13、K 14跨左幅板梁（各 12 片，共 24 片）拆除時(shí)滬寧高鐵需要封鎖 24 次，期間京滬上、下行分別各封鎖 12 次，共需 24 d的封鎖。考慮到京滬線每周僅周一至周四可安排封鎖施工，左幅兩跨板梁的拆除約需 42 d 方可完成。優(yōu)化后方案因上跨滬寧高鐵的 K 12 跨左右幅均尚未拆除，滬寧高鐵無(wú)須封鎖，僅京滬鐵路 V 停即可（上行封鎖時(shí)拆除 K 13 跨左幅、下行封鎖時(shí)拆除 K 14 跨左幅），且京滬線當(dāng)期的天窗修時(shí)間段為上行 9:00 ～ 11:00、下行 15:30 ～ 17:30。這意味著京滬線上下行每天可各封鎖一次，每次 120 min，每個(gè)點(diǎn)分別拆除 K 13、K 14 跨左幅板梁至少各 2 片合計(jì) 4 片，共需 6 d 的封鎖。同樣考慮京滬線每周僅周一至周四可安排封鎖施工，左幅兩跨板梁的拆除約需 9 d 即可完成。此外，原設(shè)計(jì)方案所有施工均在夜間進(jìn)行，不僅對(duì)照明的要求高，夜間施工帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)顯然較優(yōu)化后方案均在晝間進(jìn)行的要高。

2.3.3 施工滬寧城際高鐵和京滬鐵路之間新建 11 號(hào)墩

（1）原設(shè)計(jì)方案需在拆除既有立交橋左幅 K 11、K 12跨，K 13、K 14 跨左右幅合計(jì)單幅 6 跨計(jì) 74 片板梁及 2 個(gè)蓋梁（14 號(hào)墩左右幅）后，方可進(jìn)行新建 11 號(hào)墩的施工。

（2）優(yōu)化后方案在拆除既有立交橋 K 13、K 14 跨左右幅合計(jì)單幅 4 跨計(jì) 48 片板梁后，即可進(jìn)行新建 11 號(hào)墩的施工。

（3）新建 11 號(hào)墩的施工是整個(gè)工程關(guān)鍵線路中的關(guān)鍵。根據(jù)上述前后兩個(gè)方案對(duì)比情況可知，根據(jù)上一節(jié)“既有立交橋 K 13、K 14 跨左幅板梁的拆除”所述， K 13、K 14 跨左幅板梁的拆除原設(shè)計(jì)方案約需 42 d，優(yōu)化后方案約需 9 d。加之原設(shè)計(jì)方案較優(yōu)化后方案還需增加左幅 K 11、K 12 兩跨計(jì) 26 片板梁以及 2 個(gè)蓋梁（14 號(hào)墩左右幅）的拆除后方可施工新建的 11 號(hào)墩。如此，優(yōu)化后方案將較原設(shè)計(jì)方案至少提前 2 個(gè)月開始施工新建的 11 號(hào)墩。此外，原設(shè)計(jì)方案僅將右幅 K 1 ～ K 10 跨預(yù)留為新建 11 號(hào)墩的施工通道，而優(yōu)化后方案將左右幅 K 1 ～ K 10 跨均預(yù)留為施工通道，在很大程度上為新建 11 號(hào)墩的施工提供了強(qiáng)有力的條件，且安全可靠性更高。

3 方案優(yōu)化效果

由上述比較結(jié)果可知，方案優(yōu)化前后切實(shí)效果如下。

（1）建設(shè)單位在代建合同簽訂后未增加任何投資。對(duì)當(dāng)?shù)卣畞?lái)說，一次性投資兩億多的資金將既有立交全部拆除，原址新建并將既有道路拓寬，確實(shí)是一件大事、一項(xiàng)重要決策。如增加少許優(yōu)化方案的投資，建設(shè)單位及當(dāng)?shù)卣y以接受。但事實(shí)上，實(shí)施過程中工程的直接成本在一定程度上是有所降低的。

（2）優(yōu)化后的方案節(jié)省了大量的工期，直接有益于所有參建單位，尤其建設(shè)單位更是。一是對(duì)于本工程建設(shè)單位來(lái)說，代建合同簽訂后，除例行的安全、質(zhì)量管理外，更重要的是高度關(guān)注工程工期。谷陽(yáng)路是鎮(zhèn)江市區(qū)主干路，亦是中心城區(qū)間東西向的重要交通通道。施工期間需將該道路進(jìn)行封閉，由此給當(dāng)?shù)鼐用癯鲂袔?lái)了很大的不便，封閉前當(dāng)?shù)卣严蚴忻癯兄Z了開通的日期，故而建設(shè)單位在該工程上工期的壓力很大、要求極高。二是新建立交橋 K 13 跨上跨在建的連淮揚(yáng)鎮(zhèn)高鐵鎮(zhèn)江聯(lián)絡(luò)線，連淮揚(yáng)鎮(zhèn)高鐵聯(lián)調(diào)聯(lián)試前 K 13 跨及其鄰跨必須完成所有工作量，這同樣對(duì)本工程的工期提出了高要求。三是立交橋所在的城區(qū)征地拆遷工作難度非常之大，建設(shè)單位極其希望通過方案的優(yōu)化、施工單位增加各方面的投入、相關(guān)參建單位積極配合等多項(xiàng)措施并舉，全力趕工搶進(jìn)度，以彌補(bǔ)征地拆遷影響而耽誤的工期。

（3）方案優(yōu)化的過程中，營(yíng)業(yè)線（鄰近）施工減少了部分大型機(jī)械施工，封鎖施工、停電配合次數(shù)大幅減少，盡力減少了夜間吊裝作業(yè)施工，關(guān)鍵線路中的新建 11 號(hào)墩盡早提前施工，避免后續(xù)趕工搶進(jìn)度而易帶來(lái)的安全隱患。故上述方案的優(yōu)化關(guān)鍵的關(guān)鍵是在很大程度上有效降低了營(yíng)業(yè)線施工安全風(fēng)險(xiǎn)，切實(shí)可行地確保營(yíng)業(yè)線施工安全。

4 結(jié) 語(yǔ)

既有上跨鐵路立交橋的拆除、改造，既有其復(fù)雜性、單一性，更有其特殊性、可變性。要使設(shè)計(jì)方案既可實(shí)施又經(jīng)濟(jì)合理，關(guān)鍵是確保營(yíng)業(yè)線施工安全，必須要結(jié)合既有立交橋竣工文件對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面、細(xì)致地調(diào)查，注重結(jié)合立交橋現(xiàn)狀、地質(zhì)條件、線路狀況、行車條件、周邊建筑物構(gòu)筑物情況，特別是建設(shè)單位的要求等。同時(shí)，設(shè)計(jì)方案應(yīng)符合鐵路特別是高鐵的營(yíng)業(yè)線施工相關(guān)要求，全面考慮施工方案的安全性、可操作性。如此方可確保既有立交橋拆除、改造設(shè)計(jì)方案的全面、完整并具有針對(duì)性，從源頭上抓好安全控制，確保營(yíng)業(yè)線工程施工的絕對(duì)安全。