不間斷交通高速公路拓寬跨線橋拆除施工技術研究

中圖分類號：U445 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2025）24-0185-04

Abstract：Inorder tosolvethetechnical problemof thedemoltionofoverpass bridgesintheexpresswaywidening project underuninteruptedtraffcconditions，thispapertakesthereconstructionandexpansionprojectoftheXingxingxiaTowtoHami sectionoftheG3OLianyungang-KhorgosExpresswayasanexampletostudythedemolitionconstructionsystemofoverpas bridges.Inviewofthedificultiesinmaintainingexistingtraffcflow，safetyprotectionofadjacentrailwaysandficiency constraintsindesertenvironmentsthepaperanalyzestheshortcomingsofthetraditionalfullyencloseddemolitionplansuchas excessive vibration（ gt;5mm/s ）and insufficient diversion capacity（ lt; 60 % design standards），and proposes a modular static cutting coordinateddynamictraffcdiversiontechnology，Beidouhigh-preisiondeformationmonitoringnetworkandsteeltrestleandadar earlywarningdualprotectionsystem.Engineeringpracticeshowsthatthenewtechnologyreducesthepeakvibrationvalueof demolition operationsto 2.3mm/s ，controls the differential settlement in the transition section to 4.8 mm，and maintains the average daily traffic capacityof 12000 vehicles，which can not only ensure that normal trafic isnot affected，but also not delay the demolition construction progress.

Keywords：uninterruptedtransportation;highway；wideningoverpassbridge;demolitionconstruction；vibrationpeakvalue; differential settlement

1 工程概況

隨著高速公路改擴建需求激增，既有跨線橋拆除工程面臨“保暢通”與“保安全\"的雙重挑戰。G30連霍高速作為橫貫西北的交通動脈，其星星峽至哈密段日均通行重載貨車占比超 40% ，且與紅淖鐵路并行最小凈距僅 18.5m 。在客觀條件的限制下，如果應用傳統拆除工藝，容易引發交通中斷與結構連鎖風險。尤其在外側拼寬 7.95m 的分離式路基段，新舊結構剛度差異導致的應力重分布可能誘發邊坡滑移；此外，常規機械破碎產生的振動更威脅鄰近鐵路運營安全。在此背景下，亟需研發低干擾、高精度的跨線橋拆除技術體系，平衡復雜環境下的施工效率與安全冗余問題。

1.1 工程基本情況

以某高速公路工程為例，該工程由G30連霍高速公路星星峽至哈密段改擴建XHGJ-1合同段項目，全長 35km （含短鏈 0.391m ，起點位于哈密市伊州區星星峽鎮（樁號 ），終點至沙泉子（樁號ZK28260+000/YK2860+000） ，途經星星峽、沙泉子樞紐立交及紅淖鐵路等關鍵節點。項目分為整體式路基（ 12.564km ）與分離式路基（ 22.436km 兩段，采用外側拼寬 7m （整體式）及 7m/7.95m （分離式內外側）設計，并設有 7～7.95m 的過渡段。設計時速達 120km/h ，主要服務于哈密市星星峽鎮，旨在提升區域交通便捷性

與經濟發展潛力。

1.2施工重點難點分析

案例工程的施工難點見表1。相關量化分析如下。

1）交通組織動態平衡。在日均車流量大于1.5萬輛、重載貨車占比 40% 的運營環境下，臨時導改通道需滿足雙向4車道通行能力（原設計為雙向6車道），通行能力折減率需不大于 20% 。通過VISSIM仿真驗證，當導改通道寬度小于 14m 時，貨車交匯沖突點增加至12處 h ，事故風險提升 35% 。此外，鄰近紅淖鐵路段（凈距小于 20m 的拆除作業需將飛濺物拋射距離控制在 10m 內，常規機械破碎產生的飛散碎塊最大射程達 18m ，超出鐵路安全限界 50% 。

2）跨線橋結構體系轉換風險。舊橋預應力混凝土箱梁（跨徑 30m ）在拼寬段加載后，有限元分析顯示跨中彎矩增加 22% ，導致新舊結構接縫處差異沉降預測值達 15.8mm ，超出JTG3362—2018《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》規定的 10mm 容許值。若拆除順序不當（如先拆中跨后拆邊跨），臨時支撐反力偏差將大于 30% ，可能引發支撐體系失穩[3-4]。

3）拼寬路基穩定性協同控制。分離式路基內外側拼寬差達 0.95m ，PLAXIS數值模擬表明，過渡段最大剪應力達 85kPa ，超過填土抗剪強度 （78kPa）9% ，觸發局部剪切破壞。邊坡穩定計算顯示，天然狀態安全系數僅1.28，低于規范要求1.35，暴雨工況下可能驟降至1.05，存在滑移風險。

4）荒漠環境施工效率制約。戈壁區年均8級以上大風導致設備有效作業時間減少 45% ，塔吊等高空設備在風速大于 17m/s 時失穩概率達 40% 。揚塵濃度大于 800μg/m³ 使激光測量誤差增加3倍，需每 2h 校準儀器。通過實測數據統計，單日揚塵沉積量大于 5mm 時，鋼棧橋摩擦系數降低0.15，車輛制動距離延長30% 。

表1施工重點難點

2不間斷交通下跨線橋拆除施工技術實踐應用

2.1動態交通導改與智能監測系統集成

針對1.2節提出的“日均車流量大于1.5萬輛”與“鐵路并行凈距小于 20m^′ 兩大核心矛盾，本節通過鋼棧橋動態承載力建模與毫米波雷達風險預判技術，構建交通導改與安全防護的協同控制體系。構建并應用該體系時，需要應用鋼棧橋多模態承載力模型，表達式如下

式中： Q_s 表示鋼棧橋綜合承載力（ kN ），需不小于公路-I級標準（ 550kN ） EI=2.1×10⁷kN?m²， ，表示截面抗彎剛度； L=30m，P_i=250kN ，分別表示跨度與貨車軸重；v_i=60km/h，v_w=20m/s ，分別表示車流速度與風速； ΔS=

15mm ，表示新舊路基差異沉降； γ=1.2，λ=0.8 ，分別表示環境與沉降耦合系數。在案例工程的紅淖鐵路并行段（凈距 18m ，通過BIM模擬優化鋼棧橋布局，選取跨度 30m 寬度 16m 的組合式結構。代入10輛重載貨車并行工況計算，得到

實際承載力為 615kN ，誤差范圍在 0.5% 之內，滿足通行要求。其他相關鋼棧橋動態導改效果驗證結果見表2。分析結果如下：模塊化鋼棧橋實現最大車流量（1200輛 /h ）車流導改，振動速度控制 4.8mm/s （鐵路限值 5mm/s ，差異沉降 8.7mm（ 規范為不超過 10mm ）。毫米波雷達系統預警響應時間小于 0.5s ，預測事故率降低 60% 。基于此，在紅淖鐵路并行段實施導改時，采用“夜間組裝 + 晝間通行”的分階段施工法。具體流程為，每日22：00—次日5：00封閉半幅道路，利用SPMT自行式模塊車將預制鋼棧橋單元（ 6m×3m 運輸至現場，通過 200t 履帶吊進行吊裝，采用高強螺栓連接成整體結構，每段安裝精度控制在 ±5mm 。晝間開放雙向4車道，限速 60km/h ，并設置LED可變情報板實時發布路況。針對鐵路側飛濺物風險，在鋼棧橋邊緣安裝雙層防護體系一—外層為孔徑 10mm 的鋼絲網（抗沖擊力 50kN/m²， ，內層鋪設 50mm 厚橡膠緩沖層，可吸收 80% 的動能沖擊。毫米波雷達以 500m 間距布設，每 50ms 掃描一次車流，通過邊緣計算識別異常變道（橫向加速度大于 0.4g ）并觸發聲光報警，同步聯動鐵路調度中心啟動臨時限速（ 45km/h ）。

表2其他相關鋼棧橋動態導改效果驗證結果

2.2跨線橋模塊化靜力切割拆除技術

基于1.2節中“舊橋跨徑 30m 連續箱梁差異沉降大于 15mm ”與“鐵路振動限值 5mm/s^; ”的沖突，本節提出“三維掃描預分割 + 水刀低振切割\"技術，從空間精度與能量控制2個維度破解拆除風險。用于分析的模型表達式如下

式中： E_v（f） 表示頻率 f 下的振動能量譜密度 （J/Hz） ，鐵路側需 lt;0.1J/Hz;ρ_w=1000kg/m³， Q=15L/min ，分別表示水密度與流量； Δp=400MPa，η=0.65 ，分別表示水壓與效率 ;f_c=80Hz.α=0.15m^-1.d=18m ，分別表示臨界頻率、衰減系數與鐵路凈距。在案例工程中，對箱梁腹板進行三維激光掃描，生成曲率分割路徑（誤差 ±3cm ）。采用 400MPa 超高壓水刀切割，計算鐵路側振動能量

e^-0.15×18=151.182J/Hz

實測值 150J/Hz ，滿足限值要求，其他鐵路側影像結果見表3。切割縫寬 4.2mm 確保模塊化吊裝精度，鐵路側振動能量 0.088J/Hz （限值 ，飛濺物距離 8.5m （限值 10m ）。相比機械破碎，工期縮短 20d 基于此，拆除前采用RIEGLVZ-400三維激光掃描儀對舊橋進行全斷面掃描，生成點云模型（密度2000點 /m² ），通過曲率分析算法自動生成切割路徑，輸出至BIM施工導航系統。切割作業采用 350MPa 超高壓水刀設備，配置 0.8mm 粒徑金剛砂磨料，切割頭以 0.5m/min 速度沿腹板預定路徑行進。為控制鐵路側振動，切割順序遵循“跨中 1/4 跨 $$ 支點”的對稱原則，每切割2m 長度暫停 10min ，通過壓電式傳感器監測振動傳播（閾值 5mm/s ）。切割完成后，采用 500t 履帶吊與SPMT模塊車協同吊裝，吊點設置在切割單元重心上方 1m 處，通過北斗RTK定位實現 ±5cm 落位精度。廢渣通過封閉式輸送帶直接裝入渣土車，同步噴灑抑塵劑（濃度 0.3L/m². ，確保 PM₁₀ 濃度小于 80μg/m³

表3靜力切割工藝參數對鐵路側產生的影響等數據匯總

2.3拼寬路基同步支護與沉降控制技術

針對1.2節揭示的“內外側拼寬差 0.95m 導致剪應力 85kPa^′ 與“邊坡安全系數小于1.3\"問題，本節融合微型鋼管樁強化與北斗形變追蹤技術，目的是實現新舊路基的力學平衡與形變協同的目標。模型表達式如下

式中： Q_c 為復合地基承載力（ （kPa） ，目標大于 250kPa 5 n=120.d=0.2m.L=10m ，分別為樁數、直徑與長度； τ=45kPa，A_p=0.03m²，σ_p=15MPa ，分別為樁側摩阻、截 面積與端阻； m=80.T_g=85kN/m.k=0.1mm^-1.δ=5mm 分別為格柵層數、抗拉強度、耦合系數與變形量。

在分離式路基過渡段（拼寬差 0.95m ）布設微型樁群與土工格柵，計算結果如下

（1-e^-0.1×5）≈73.6MPa_? （2

實測承載力 70MPa ，差異沉降 4.8mm （規范為不超過 10mm ）。支護體系與監測效果見表4。支護后路差異沉降均未超過 5.5mm ，形變監測誤差均未超過3.5% 。通過實時反饋調整灌漿壓力（ 0.81.2MPa ），確保新舊結構協同變形。基于此，在拼寬段采用MD-180旋挖鉆機成孔（孔徑 220mm ，深度 12m ，植人 Φ200mm× 10mm 鋼管樁后灌注C40微膨脹混凝土（坍落度180mm±20mm ），樁頂預留 50cm 與土工格柵錨固。格柵分3層鋪設，每層采用 80kN 液壓張拉器施加預應力，U型釘間距 1.0m 錨固于既有路基。北斗監測站以50m 間距布設，安裝于樁頂與路基交界處，通過4G模塊每 10min 上傳數據至云平臺。當差異沉降大于8mm 時，自動啟動注漿系統，采用超細水泥漿液（水灰比0.8，粒徑 D50=8μm ）進行補償灌槳，注漿壓力動態調控范圍 0.5～1.2MPa 。施工期間，舊線路肩設置臨時排水溝（斷面 0.3m×0.4m ，防止雨水滲入拼寬結合面

表4支護體系與監測效果

3結束語

綜上所述，本文重點圍繞集成動態交通導改、模塊化靜力切割與北斗形變監測技術進行了分析，闡述了不間斷交通條件下的跨線橋拆除全流程控制施工體系的構建要素，成功將施工振動、沉降與通行干擾降至可控閾值。實踐驗證，改系統提升通行效率 35% ，水刀切割工藝縮短工期22d，微型鋼管樁支護體系降低過渡段維修成本 40% 。未來，可進一步探索5G遠程操控拆除機器人、數字孿生風險預演平臺等技術，推動跨線橋拆除施工作業朝著更加智能化、無人化方向發展，進一步提高相關工程的綜合作業水平，

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