基于SPMT的跨線橋梁快速拆建施工技術應用分析

張婭玲

(陜西高速公路工程咨詢有限公司，陜西 西安 710061)

0 引 言

我國高速公路經過30余年的高速發展，一些早期修建的高速公路已不能適應國家和當地的經濟和社會發展需要，邁入了改擴建階段[1-6]。上跨既有高速線路的天橋拆除與重建成為改擴建工程中技術難度大、安全風險高的施工難題，如何有效地解決這些難題，很多學者和工程技術人員進行了研究和實踐，得到了相應研究成果，SPMT快速移運法也得到了較多應用[7-9]。但具體工程條件下的SPMT跨線橋梁快速拆除技術，仍需要結合工程實際進行具體研究分析[10-12]。

1 工程概況

沈海高速公路水口至白沙段改擴建工程起點接佛開高速，終點接陽茂高速，由原來雙向四車道改擴建為雙向八車道，路基寬度由28 m擴建為42 m，既有分離式立交橋梁橋墩位于線路擴建范圍內，需拆除重建。T3標段1#橋與擴建高速公路線路正交，為預應力變截面連續箱梁，橋跨布置為16.4 m+34.4 m+16.4 m，橋寬為8 m，跨中橋面高程21.323 m。新橋為簡支空心板結構，跨徑為(2×20+2×29+2×20)m，橋寬23 m(兩幅)，其中主跨(2×29)m變更為(2×30)m鋼混組合梁結構。

2 橋梁拆建方案

2.1 拆建方案確定

綜合分析論證既有橋梁拆除工藝(纜索吊裝法、懸臂拆除、頂推法、機械直接鑿除法、滿堂支架支撐靜力切割法、爆破法和SMPT快速移運法等)的優缺點，及本項目的實際工程條件和工程、社會效益，T3標段1#橋上跨高速公路主跨橋梁拆建工程采用SMPT快速拆建技術。確定拆建總體原則為：安全環保、社會效益顯著，滿足高速公路交通影響最小，保持天橋交通不中斷，天橋先建后拆。

首先在新建橋梁引道、引橋、邊跨梁體施工完畢后，在橋梁設計橋位附近臨時場地加工好每跨橋梁結構，臨時封閉交通，使用SMPT模塊車移運安裝完畢的整垮梁體，完成安裝。然后在橋跨附近臨時場地進行SMPT模塊車及支架系統安裝，臨時封閉交通，快速移運系統布置于既有橋梁主跨梁體下方，頂升梁體及移除梁體至交通外場地進行現場鑿除。

2.2 SPMT模塊車快速移運

DCMC自行式模塊車(SPMT)由標準模塊車、動力及控制單元(PPU)和無線控制器組成，具有升降調平、原地轉向、按需并車使用等功能，采用SPMT模塊車對跨線橋梁進行整體移除、新建橋梁整體移運安裝，可以很好地解決既有跨線橋梁拆除工程中存在的技術難度大、安全風險高、交通保暢、施工效率等難題。

3 主跨橋梁拆建關鍵施工技術

T3標段1#新建橋梁安裝和舊橋移除各全封閉沈海高速那龍—北慣段交通5 h，新建橋梁安裝主要步驟：引橋、主跨橋墩施工完畢→新建場地及落梁基礎施工→新建主跨現場安裝→臨時封閉交通→新橋主跨快速馱運安裝→開放交通→橋面鋪裝等施工。舊橋主跨拆除主要步驟：落梁場地及基礎施工→臨時封閉交通→快速移運系統現場定位→快速切割梁邊跨梁段→主跨馱運至落梁場地→開放交通。

3.1 梁體精準切割

預應力連續箱梁切割前應進行預應力釋放，在鑿出的鋼絞線上安裝抱箍錨栓，安裝防蹦鋼箍，采用人工氧氣焊對鋼絞線切割，進行應力放張，切割過程中要保持切割速度，逐步釋放鋼絞線的預應力。

梁體切割分2個切割面同時進行，單個切割面采用3臺鏈鋸分三個區域同時切割，切割分區劃分見圖1，切割前按圖1所示進行切割線放樣并標識。切割前用馱梁系統對箱梁頂緊，施工人員密切注意切割部位變化情況，隨時調整機器。為便于箱梁頂升后有足夠空間移運出橋梁軸線，箱梁切割立面從上到下成“倒八字”形，平面上成“正八字”形，切割偏角取2°。切割過程中使用一種防卡繩裝置，解決了混凝土切割過程中易發生的卡繩問題，保證了切割安全和進度。

圖1 箱梁切割分區布置圖

3.2 馱運支架設計

根據橋梁上部支撐重量，設計出雙并車馱運支撐系統：雙并車馱運支撐系統在單列車上安裝支架，其支架主要由下部縱向分配梁三拼I40、鋼管立柱φ402×12 mm、上部橫向分配梁三拼I40和斜撐桿件組成，其中鋼管立柱沿模塊車橫向間距2.9 m，縱向間距2.8 m，標準件立柱高3.0 m，頂部根據橋型結構梁底坡度由調節高度的鋼頂盒和調坡塊組成。

3.3 落梁支架支撐點確定

落梁支撐系統由馱梁支架和預埋在硬化場地上的鋼管支撐組成，模塊車進入鋼管支撐后，調整模塊車降低姿態，使得下橫梁落在鋼管支撐上，模塊車駛出，梁體完成落梁。落梁過程中，通過建立的北斗導航系統和高精準水準儀實現梁體精確安放在馱梁支架，及控制SPMT模塊車行走時的位置及姿態相關參數處于正常范圍。

3.4 梁體快速移運

新建橋梁和拆除舊梁的梁體移運施工是整個拆建過程的關鍵工序。在人員、設備、交通組織及監測監控等工作準備就緒后，SPMT模塊車按照預定路徑新建梁體和切割的舊梁體進行移運，移運過程要加強施工控制。移運控制主要包括路徑控制、速度控制、道路自適應控制、箱梁及應力控制、全過程安全控制等。

路徑控制：在模塊車控制系統內設置相應參數控制，如新建橋梁移運轉角設置為32°、拆除舊梁移運轉角設置為40°；提前做好路徑劃線控制，利用北斗導航系統實時進行定位導航，并安排現場施工人員進行直觀觀察及控制。

速度控制：在模塊車控制系統內設置速度限制，平移速度控制在50 m/h以內，本次新建鋼混組合梁移運速度為40 m/h、拆除舊梁移運速度為43 m/h。

道路自適應控制：為保證移運路徑暢通無阻，在移運前再次清理行走路徑并做好保護措施；模塊車通過自身調節能力來適應坡度、路面凹凸等不平整路況，自動調整箱梁的水平狀態，車輪上下自動可調幅度為±30 cm。

箱梁及應力控制：通過建立的監控系統實時監控箱梁的姿態和關鍵位置的應力狀態，確保箱梁姿態在可控范圍內，箱梁應力不超過允許值。同時為避免新建鋼混組合梁在移運過程中發生支座脫空的現象，在梁體與馱運支架之間安裝臨時固定裝置，防止梁體應力超過允許值。

在新建梁體移運安裝完畢及模塊車移出高速公路、拆除梁體移運至落梁區后，安全地完成了新建橋梁安裝并恢復天橋交通、及既有跨線橋梁拆除移運。然后吊裝拆除中央分隔帶的鋼板(30 m)，恢復邊護欄(30 m)，用了4.5 h即恢復了高速公路交通。

3.5 梁體落梁鑿除

模塊車將梁體按照預定的路徑馱運到臨時存梁場地后，將其放置在臨時搭設的落架上面，完成體系轉換，梁體落架過程中，最重要步驟是體系轉換過程控制，即落梁的同步性和支架承力的同步性。可采取以下措施：速度控制，落梁過程中，調節模塊車的落梁速度至可實現的最慢速度；模塊車壓力控制，落梁過程中加強模塊車液壓系列壓力的控制，使不同的支撐點壓力差不超過5%；全過程監測，利用壓力傳感器實時監測各個落架立柱的支撐力，使各個支撐點受力均勻，且偏差不超過10%；同時制定應急預案，準備2～10 mm不同厚度規格的鋼墊塊，當無法通過模塊車調節支撐點受力均勻時，在保障安全前提下，在立柱定點加墊鋼墊塊，通過增加立柱的有效高度調節支撐點的受力均勻性。

梁體全部穩定落架后，進行二次分解等工作。箱梁采用直接破碎的方式拆除，鑿除時采用對稱均衡的原則，從底往高依次鑿除。鑿除前應沿道路邊緣搭設防護棚架，防止碎渣飛濺。拆除完成之后即可拆除落梁支架系統。

4 安全控制措施

(1)加強交通安全管理。在施工段落兩端設置告知牌、限速限高牌、道路封閉等標志標牌，梁體移運路線安排專人指揮交通；在主跨梁體移運和安裝施工時，安排跟班領導指揮作業；安排專職交通觀察崗，及時處理出現的異常情況。

(2)做好SPMT安全控制。SPMT模塊車馱運系統現場拼裝完畢后，要進行載荷和功能試驗，確認正常后才能正式投入吊梁作業；正常工作前，應先作空載運行，以檢查整機結構和起升、走行機構以及電氣、液壓系統等部件有無異常聲音和異常現象，并檢查制動功能是否正常，切勿帶病作業；頂升和運行時，應確保起升空間、運行道路沒有障礙物妨礙；每項動作開始前要求鳴鈴警告所有在場的工作人員。

(3)加強拆建施工安全控制。高空作業必須做好安全防護措施；舊梁拆除前進行鋼絞線預應力釋放時，為避免鋼絞線、為防止鋼絞線、錨具、夾片等構件飛出造成人員傷害，搭設防止夾片、錨具飛濺防護平臺；在鏈鋸切割過程中采用一種防卡繩裝置，解決了混凝土切割過程中易發生的卡繩問題，同時可以防止因鏈鋸卡繩而發生的安全事故。

5 結 語

既有跨線橋梁通過采用SPMT工法，實現了在天橋交通不中斷、高速交通封閉時間短的情況下快速安全地完成了橋梁拆建工程。主要介紹了主跨橋梁的拆建施工技術，得出了如下結論。

制定了SPMT工法主跨橋梁拆建關鍵施工方案，給出了新建橋梁引橋、主跨橋墩和主跨鋼混組合梁施工工序，及舊橋主跨拆除施工工序。

給出了梁體精準切割分布區、設計了適應新建鋼混組合梁和舊梁的馱運支架及確定了落梁支架支撐點、梁體快速移運過程中的質量安全控制要點。

通過加強交通安全控制、SPMT模塊車移運安全控制、拆建施工安全控制，實現了拆建工程安全順利進行。實踐表明SPMT既有橋梁快速拆建施工技術工程、經濟、社會效益顯著。