基于架橋機(jī)和靜力切割的高速公路跨線橋組合拆除技術(shù)

湯 武

上海建工（浙江）水利水電建設(shè)有限公司 上海 200082

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，公路交通對(duì)交通橋的通行流量、車輛荷載等級(jí)以及結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性提出了更高的要求。拆除重建作為提升橋梁性能參數(shù)最直接有效的手段，在市政公路改擴(kuò)建工程中得到廣泛的應(yīng)用。

目前，公路橋梁拆除方法主要有爆破拆除法、機(jī)械鑿除法、分塊切割法、架橋機(jī)拆除法等[1-3]。高速公路跨線橋作為一種特殊的公路交通橋，由于其與下方的高速公路之間橫縱交叉、凈空有限，在拆除作業(yè)中面臨著交通導(dǎo)流復(fù)雜、施工安全要求高、作業(yè)空間有限等難題[4]。傳統(tǒng)的爆破拆除法爆破沖擊強(qiáng)、有飛石安全隱患，機(jī)械鑿除法粉塵污染嚴(yán)重、廢渣清理工作量大，滿堂支架分塊切割法需要長(zhǎng)時(shí)間占用高速、中斷交通，均不能滿足高速公路跨線橋的拆除要求[5-6]。研究一種高效、安全的高速公路跨線橋拆除技術(shù)，是市政公路領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

本文以某道路改建工程為例，提出了一種綜合架橋機(jī)拆除法和靜力切割法的高速公路跨線橋拆除方法。

1 工程概況

1.1 工程背景

葉新公路（新工路—老黃橋港）道路改建工程一標(biāo)位于上海市松江區(qū)，S32高速公路以南、G1501高速公路以北，西起新工路、東至文工路。新建道路2.35 km，道路等級(jí)為一級(jí)公路，規(guī)劃紅線寬度45 m，設(shè)計(jì)速度80 km/h，采用雙向4快2慢。

本工程需要拆除、重建高速公路跨線橋一座。現(xiàn)狀跨線橋位于葉新公路與G60滬昆高速相交處，為鋼筋混凝土簡(jiǎn)支預(yù)應(yīng)力空心梁橋，共17跨，跨徑布置為25 m×4＋14.5 m＋14.38 m＋25 m×2＋14.38 m＋14.5 m＋25 m×7，全長(zhǎng)為383.6 m。其中，第10跨、第11跨位于高速正上方，跨度均為25 m；第10跨與第11跨中間的墩柱位于高速中央隔離帶內(nèi)（圖1）。

圖1 跨線橋?qū)嵕?/p>

跨線橋采用瀝青混凝土面層，設(shè)鋼筋混凝土人非共板（拆除前先破除通長(zhǎng)蓋板，僅保留底座）和護(hù)欄。單跨共計(jì)14片板梁，包含兩側(cè)各1片邊梁和中間12片中梁。下部結(jié)構(gòu)蓋梁采用C30混凝土，立柱為C30混凝土，承臺(tái)為C25混凝土，樁基為預(yù)制鋼筋混凝土方樁。

1.2 難特點(diǎn)分析

1）G60高速交通流量大，拆除過(guò)程中一旦出現(xiàn)飛石、落渣的情況，極易影響下方高速車輛通行，引發(fā)交通安全事故。因此，可控、安全是高速公路跨線橋拆除需要考慮的首先因素。

2）一般情況下，下部道路封閉后再實(shí)施跨線橋拆除能很好地保證施工安全，但G60高速公路為上海乃至長(zhǎng)三角地區(qū)的交通運(yùn)輸動(dòng)脈，高速封閉帶來(lái)的社會(huì)影響大。跨線橋拆除應(yīng)盡可能避免占用高速公路空間，控制高速公路封閉時(shí)間，在施工安全和通行效率間取得均衡。

3）跨線橋沿線分布有河道、高壓電纜，施工作業(yè)環(huán)境復(fù)雜、作業(yè)空間有限。

4）本工程跨線橋拆除重建過(guò)程中，除機(jī)動(dòng)車?yán)@行外，需要保證非機(jī)動(dòng)車和行人正常通行，這就要求拆除工作需要分階段進(jìn)行，并保證期間的人非通行安全。

2 拆除方案總體設(shè)計(jì)

2.1 拆除工藝選擇

為了將跨線橋拆除對(duì)高速安全、穩(wěn)定通行造成的影響降到最低，考慮跨線橋尤其第10跨和第11跨與高速公路的空間位置關(guān)系，確定了架橋機(jī)拆除板梁、鏈鋸靜力切割分塊吊除蓋梁和立柱的拆除工藝。

2.2 施工階段劃分

為了滿足拆除期間人非正常通行需求，將跨線橋拆除劃分為2個(gè)階段：

第1階段，按照第1跨到第17跨的順序，依次拆除南側(cè)1#～7#板梁、一半的蓋梁以及南側(cè)立柱。此時(shí)，機(jī)動(dòng)車外圍繞行，保留人非共板雙向混行。為保證通行安全，在9#板梁位置處設(shè)置1 m高隔離墩和2.5 m高防拋網(wǎng)進(jìn)行隔離。

第2階段，南幅新橋建成后，人非翻交至南幅橋通行，機(jī)動(dòng)車道翻交至南幅橋，維持雙向2車道通行。同樣按照第1跨到第17跨的順序，拆除北側(cè)8#～14#板梁、剩下的一半蓋梁、中央及北側(cè)立柱。

2.3 拆除流程

整個(gè)跨線橋拆除流程如圖2所示。

圖2 跨線橋拆除總體流程

架橋機(jī)拆除板梁前先做好橋面瀝青銑刨，并拆除鉸縫、欄桿和蓋板。板梁采用鋼絲繩捆綁，架橋機(jī)吊除，最大起吊質(zhì)量58.1 t。第1階段按照3#→2#→1#→4#→5#→6#→7#的順序拆除板梁；第2階段拆按照12#→13#→14#→11#→10#→9#→8#的順序拆除。板梁拆除順序如圖3所示。

圖3 板梁拆除順序

拆除板梁等橋梁上部結(jié)構(gòu)后，采用鏈鋸對(duì)下部蓋梁、立柱切割分塊，按45°斜切法，共切割9次，分7塊，再用汽車吊吊除。蓋梁、立柱分切割塊和吊除順序如圖4所示。

圖4 蓋梁、立柱分塊吊除順序

3 橋面附屬結(jié)構(gòu)拆除技術(shù)

3.1 防拋網(wǎng)拆除利用

橋梁防拋網(wǎng)為鋼結(jié)構(gòu)，并采用管箍和螺栓固定于欄桿上。橋梁南側(cè)防拋網(wǎng)直接擰松螺栓后拆除，并重新安裝、固定在隔離墩位置。

3.2 人非共板拆除

人非共板位于現(xiàn)狀老橋兩側(cè)，寬度為2.8 m。在拆除過(guò)程中，先將表面100 mm厚的混凝土面板破除，然后將人非共板2個(gè)鋼筋混凝土臺(tái)階利用手持沖擊鉆破除后運(yùn)離施工區(qū)域，護(hù)欄下臺(tái)階保留暫不做處理，待拆除板梁時(shí)，再整體吊運(yùn)。

人非共板拆除過(guò)程中，為防止構(gòu)件墜落影響高速通行安全，在原有橋梁欄桿外側(cè)設(shè)置防護(hù)兜箱。兜箱采用20 mm×20 mm方管焊接成骨架，上口設(shè)置彎鉤，便于鉤住欄桿，下口設(shè)置橫桿，擱置在欄桿基礎(chǔ)上，然后在骨架外側(cè)面和下口鉚釘上白鐵皮，白鐵皮每側(cè)寬出骨架10 cm（便于2只兜箱間搭接），下口白鐵皮兜底20 cm，欄桿基礎(chǔ)外側(cè)距欄桿6 cm。

3.3 鉸縫拆除

鉸縫采用片鋸切割，切割至鉸縫鋼筋斷裂。鉸縫切割的同時(shí)進(jìn)行吊點(diǎn)孔洞的打設(shè)，孔洞直徑為10 cm，位于板梁與板梁鉸縫位置處。

3.4 欄桿拆除

欄桿為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其中跨G60高速欄桿為格柵＋立柱式。欄桿采用片鋸分段切割，用鉤鏈將欄桿上口拉住（防止外倒），先將上口小橫梁分小段切斷，然后將格柵片逐片在下口切斷，人工將小段欄桿慢慢放倒到橋面上，由鏟車裝車后外運(yùn)至破碎區(qū)進(jìn)行處理；最后拆除欄桿立柱，用鉤鏈將欄桿上口拉住（防止外倒），用手動(dòng)切割鋸將立柱四周鋼筋切斷，人工將立柱放倒，由鏟車裝車后外運(yùn)至破碎區(qū)進(jìn)行處理。

4 板梁架橋機(jī)拆除技術(shù)

采用WJQ140-30A3型公路架橋機(jī)拆除板梁，架橋機(jī)額定起重量為2×70 t，適宜跨度30 m。按照支架安裝、支腿安裝、主梁架設(shè)、吊裝機(jī)構(gòu)裝設(shè)、電氣裝置安裝的順序組織架橋機(jī)安裝。

由于本跨線橋?yàn)樾°q縫板梁，梁間間隙僅1 cm，故吊梁前在2片梁鉸縫間用開(kāi)孔器開(kāi)孔，孔徑為10 cm，為吊裝時(shí)鋼絲繩捆綁板梁創(chuàng)造條件。

4.1 架橋機(jī)吊梁

架橋機(jī)安裝調(diào)試完成后，如圖5所示，分4個(gè)步驟實(shí)施吊梁。

圖5 架橋機(jī)吊梁示意

1）架橋機(jī)就位。架橋機(jī)在待拆除的板梁上按架梁狀態(tài)站位，前支腿支撐在蓋梁上，后托架和后支腿支撐在橋面上，中支腿收起，運(yùn)梁車停靠在2支腿與后支腿間的梁架中間。此時(shí)，1#、2#天車下的鋼絲繩穿過(guò)鉸縫間的開(kāi)孔，完成對(duì)板梁的捆綁，如圖6所示。

圖6 3#板梁起吊工況

2）板梁起吊。1#、2#天車在原位同步提升，將板梁吊離橋面。然后，兩天車同步橫向移動(dòng)至橫梁中間位置處。

3）1#天車落梁。1#、2#天車同步向后支腿方向移動(dòng)，當(dāng)1#天車接近1#運(yùn)梁車時(shí)，1#天車橫向微調(diào)位置，保證天車和運(yùn)梁車位置一致，然后1#天車平緩落梁、去鉤。

4）2#天車落梁。1#運(yùn)梁車與2#天車同步后移，當(dāng)2#天車接近2#運(yùn)梁車時(shí)，2#天車同樣橫向微調(diào)位置，然后平緩落梁、去鉤。最后1#、2#運(yùn)梁車同步運(yùn)梁至卸梁點(diǎn)，完成板梁吊裝。此外，由于邊梁上有一道欄桿基礎(chǔ)梁，鉸縫及連續(xù)縫切斷后，為保證邊梁的穩(wěn)定性，在梁端蓋梁耳墻上設(shè)置臨時(shí)鋼支架，支撐邊梁的翼緣，避免邊梁偏心受力。

4.2 架橋機(jī)過(guò)孔

待一跨板梁拆除完成后，架橋機(jī)過(guò)孔開(kāi)展下一跨的板梁拆除。

過(guò)孔時(shí)，首先將后托架及中支腿支撐在橋面上，前支腿和后支腿收起，天車位于后托架與中支腿間，隨梁架前移同步后移，始終位于后托架與中支腿間。

待架橋機(jī)前移1/2跨后，后支腿受力支撐到橋墩上，中支腿懸空；中支腿前移至后支腿附近。接著，中支腿受力支撐在橋面上，后支腿收起，驅(qū)動(dòng)梁架前移，前支腿至預(yù)定蓋梁位置，天車位于后托架與后支腿間，隨梁架前移同步后移，始終位于后托架與后支腿間。

最后，將前支腿支撐在蓋梁上，后支腿受力支撐在橋面上，后托架收起，驅(qū)動(dòng)前移至中支腿附近，完成架橋機(jī)過(guò)孔。

5 蓋梁、立柱切割拆除技術(shù)

蓋梁、立柱拆除采用重型電動(dòng)鏈鋸分塊切割，由50 t汽車吊吊至平板車上外運(yùn)。

5.1 鉆孔

用水磨鉆打孔機(jī)在待切割塊上對(duì)稱鉆4個(gè)φ60 mm的吊裝孔，深度約20 cm。為了防止吊裝過(guò)程中鋼絲繩滑移，在吊裝孔內(nèi)設(shè)置φ48 mm×3.5 mm鋼管作為防護(hù)措施。

同樣用水磨鉆打孔機(jī)沿圖4中的切割縫鉆切割孔，切割孔之間的間距為1 m。

5.2 切割吊運(yùn)

切割前汽車吊吊鉤下的2條鋼絲繩分別穿過(guò)吊裝孔，形成兜底捆綁吊。此時(shí)50 t汽車吊占據(jù)高速內(nèi)側(cè)2條車道及中央綠化帶邊緣，支腿下鋪設(shè)6 m×1.2 m×0.14 m路基箱，支腿橫向長(zhǎng)度為7.4 m。調(diào)整汽車吊姿態(tài)，保證切割期間鋼絲繩對(duì)稱、繃直。

切割時(shí)金剛石鏈條穿過(guò)預(yù)留的切割孔，利用高速運(yùn)轉(zhuǎn)的金剛石鏈條破壞切割面處的鋼筋混凝土。待切割塊完全切斷，由鋼絲繩承擔(dān)塊體的質(zhì)量。汽車吊平緩地將切割塊轉(zhuǎn)運(yùn)至高速公路旁的平板車上，完成蓋梁、立柱的分塊切割吊運(yùn)。

6 拆除對(duì)高速交通的影響分析

按照前述架橋機(jī)和靜力分塊切割組合工藝拆除上跨G60高速的第10跨和第11跨時(shí)，為保證施工安全，仍需局部、間歇封閉高速。拆除作業(yè)對(duì)高速交通的影響見(jiàn)表1。

表1 拆除作業(yè)對(duì)高速交通影響分析

1）橋梁鉸縫切割時(shí)，需要封閉單側(cè)2條車道1 h：首先封閉應(yīng)急車道及內(nèi)側(cè)第3車道，對(duì)車道上方進(jìn)行鉸縫切割，高速上安排2名專人進(jìn)行清掃；切割完成后開(kāi)放應(yīng)急車道及內(nèi)側(cè)第3車道，封閉內(nèi)側(cè)第1、第2車道，再次切割車道上方鉸縫。

2）架橋機(jī)拆除板梁時(shí)，每片板梁需要封閉單側(cè)高速20 min，單跨拆除預(yù)計(jì)間歇性封閉單側(cè)高速5 h：首先封閉應(yīng)急車道和內(nèi)側(cè)第3車道，封閉施工長(zhǎng)度50 m，剩余內(nèi)側(cè)第1、第2車道供車輛通行；待架橋機(jī)進(jìn)入施工區(qū)域準(zhǔn)備好后，臨時(shí)封閉剩余的2條車道，時(shí)間20 min；施工完成后立即開(kāi)放內(nèi)側(cè)第1、第2車道，并視G60高速流量情況適時(shí)安排下一片板梁拆除。

3）分塊切割吊運(yùn)蓋梁和立柱時(shí)，需要封閉部分單側(cè)2條車道和對(duì)向1條車道3 h：拆除時(shí)汽車吊占用內(nèi)側(cè)第1、第2車道，應(yīng)急車道和內(nèi)側(cè)第3車道作為通行車道，同時(shí)封閉對(duì)向的內(nèi)側(cè)第1車道作為安全保護(hù)車道。

7 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)高速公路跨線橋拆除面臨的安全施工要求高、作業(yè)空間有限的難題，采用架橋機(jī)拆除橋梁上部板梁，采用靜力分塊切割拆除橋梁蓋梁和立柱，形成了高速跨線橋組合拆除方法，詳細(xì)分析了上述工藝對(duì)高速交通的影響。該技術(shù)的提出為葉新公路G60跨線橋的安全、高效拆除提供了技術(shù)保障，對(duì)類似工程具有一定的指導(dǎo)意義。