蔡宇

摘要：本文以太興鐵路工程中拆除太嵐線營(yíng)業(yè)線明洞為例，介紹了營(yíng)業(yè)鐵路封鎖要點(diǎn)條件下，采用金剛石繩鋸切割法拆除明洞的施工組織、施工方案、施工方法、施工工藝、計(jì)算資料、安全措施等施工技術(shù)，為今后類似的營(yíng)業(yè)鐵路拆除大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：運(yùn)營(yíng)鐵路 明洞拆除 繩鋸切割 施工技術(shù)

1 工程概述

新建太興鐵路在明洞里程段將既有太嵐線通過(guò)換邊撥道改造為雙線鐵路，線間距5.2m，改造后太興右線距明洞右邊墻2.70m，太興左線距明洞左邊墻1.23m，既有明洞無(wú)法滿足改造要求，因此明洞需要拆除改建。

既有楊家村一號(hào)明洞主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，兩側(cè)邊墻為素混凝土結(jié)構(gòu)，明洞長(zhǎng)度23.9m，其主體墻身高度為4.65m，厚度為1.1m；拱頂高度6.86m，拱部厚度為0.5m；兩側(cè)洞門(mén)高度為8.02m，洞頂覆土厚度為2.35m。既有太嵐線為單線鐵路，明洞位于半徑R=600m的曲線上，60kg/m無(wú)縫線路，Ⅱ型砼枕1840根/km，電力牽引供電，回流線緊貼明洞內(nèi)墻。在既有明洞內(nèi)，通信線路緊貼明洞右側(cè)拱部?jī)?nèi)墻，信號(hào)電纜走地下。

2 明洞拆除施工方案

2.1 總體方案 楊家村一號(hào)明洞主體為鋼筋混凝土整體結(jié)構(gòu)，且洞內(nèi)既有太嵐線為電氣化鐵路，如在營(yíng)業(yè)線上直接采取動(dòng)力破碎拆除該明洞，對(duì)既有鐵路運(yùn)營(yíng)影響較大，且對(duì)既有鐵路設(shè)備存在嚴(yán)重安全風(fēng)險(xiǎn)。本著最大限度減少對(duì)營(yíng)業(yè)線運(yùn)營(yíng)干擾的原則，明洞主體采用金剛石繩鋸靜力切割成塊，先在兩端用水鉆各開(kāi)一個(gè)鉆孔，然后將繩鋸由鉆孔伸入并連接起來(lái)，再利用繩鋸進(jìn)行切割，金剛石繩鋸切割速度為1m2/h。汽車吊吊出鐵路限界以外。明洞上部渡槽及擋墻拆除采取機(jī)械配合人工自上而下的拆除方法，洞頂及兩側(cè)覆土同步分層挖除，直至洞身整體外露。

2.2 施工程序及工期安排 明洞拆除工期計(jì)劃29天，具體安排如下：U型渡槽拆除及防護(hù)棚架搭設(shè)2天，洞門(mén)端墻拆除及洞頂、兩側(cè)覆土清除4天，水鉆打眼（拱圈及邊墻）2天，拱圈拆除5天，邊墻拆除11天，防護(hù)棚架拆除5天。

2.3 隊(duì)伍部署 明洞拆除分為主體切割拆除和附屬破碎拆除兩部分，施工隊(duì)伍計(jì)劃安排2個(gè)。主體切割拆除隊(duì)伍：勞力30人，負(fù)責(zé)明洞拱圈及邊墻的切割和吊除；附屬破碎拆除隊(duì)伍：勞力30人，負(fù)責(zé)明洞拱頂渡槽、端墻及回填土的清拆。

3 明洞拆除施工方法和施工工藝

3.1 搭設(shè)防護(hù)棚架 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘測(cè)，明洞內(nèi)側(cè)凈跨5.5m，斜交角度為64°，為保證既有鐵路運(yùn)營(yíng)安全及滿足現(xiàn)場(chǎng)施工條件，結(jié)合既有楊家村1#明洞拆除工期要求，洞門(mén)防護(hù)棚架要求前期搭設(shè)完畢，為保證在明洞端墻拆除期間，防止物體墜落到鐵路設(shè)備及行車線上，因此對(duì)施工過(guò)程可能對(duì)既有線安全造成影響的范圍采取防護(hù)棚架防護(hù)。防護(hù)棚架的總體布置形式由下向上依次為條形基礎(chǔ)、鋼管柱、工字鋼、槽鋼、木板。南北側(cè)各施工防護(hù)棚架長(zhǎng)度為2m，寬度為7.2m。條形基礎(chǔ)內(nèi)預(yù)埋φ25mm高強(qiáng)螺栓，每根鋼管柱設(shè)置6根預(yù)埋螺栓，鋼管柱底部法蘭與預(yù)埋螺栓栓接。鋼管柱采用φ630mm螺旋鋼管，高度7.2m，兩根鋼管立柱之間采用8#槽鋼焊接，間距2.5m，確保單個(gè)條形基礎(chǔ)上鋼管柱整體穩(wěn)定。鋼管柱安裝完成后在其頂部擺放1道雙10#槽鋼鋼架，槽鋼與鋼管柱采用螺栓連接，確保防護(hù)棚架整體穩(wěn)定。橫向平鋪16#槽鋼，間距30cm，橫向16#槽鋼與縱梁采用螺栓連接，16#槽鋼上平鋪5cm木板，端頭采用木板作為擋頭板，防止拆除過(guò)程中零星碎塊跌落影響鐵路行車安全。

鋼管柱單根長(zhǎng)度最長(zhǎng)為7.2m，合計(jì)重量為Q=（3.14×0.63×78.5×7.2）=1.118t。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量，吊車采取20噸汽車吊，吊裝作業(yè)半徑為12m，主臂伸長(zhǎng)19.73m，作業(yè)角度為θ=52.54°，最大吊裝重量為3.36噸，安全系數(shù)為K=3.36/1.118=3。

為了防止兩側(cè)棄渣滾入鐵路范圍，影響鐵路行車安全，在鋼管柱外側(cè)高度2m以下設(shè)置10mm厚鋼板防護(hù)，鋼板與鋼管柱焊接。

3.2 渡槽及擋墻拆除 明洞上部渡槽及擋墻拆除采取自上而下的拆除方法。為防止拆除過(guò)程中有碎塊墜落，損壞接觸網(wǎng)及回流線等鐵路設(shè)備，確保施工及建筑垃圾外運(yùn)過(guò)程中既有太嵐線的運(yùn)營(yíng)安全，在明洞出入端兩側(cè)沿線路方向各2m設(shè)置鋼管柱棚架防護(hù)，凈空與凈寬不小于既有明洞尺寸。明洞兩端豎墻及兩側(cè)覆土同步分層挖除。

拱頂以上部分端墻及渡槽拆除作業(yè)利用1-12m框架橋側(cè)位頂進(jìn)封鎖點(diǎn)進(jìn)行，拱頂以下豎墻拆除時(shí)，采用人工配合挖掘機(jī)進(jìn)行拆除，出入口兩端左右兩側(cè)各配置兩臺(tái)風(fēng)鎬，共配置8臺(tái)同時(shí)作業(yè)，端墻身破碎厚度控制在0.5m以內(nèi)，配合挖掘機(jī)挖除兩側(cè)回填土。棄土及建筑垃圾采用挖掘機(jī)裝車，自卸車運(yùn)輸。

第一步：明洞上部渡槽及擋墻拆除前，封鎖要點(diǎn)在出入口兩端2m范圍搭設(shè)鋼管柱棚架防護(hù)，基礎(chǔ)采用C25混凝土條形基礎(chǔ)，鋼管柱間距100cm，明洞兩端線路兩側(cè)各設(shè)置2根，鋼管柱頂縱向設(shè)置25b工字鋼，線路上方橫向搭設(shè)8#槽鋼橫梁，采用焊接方式進(jìn)行固結(jié)。搭設(shè)高度與渡槽高度一致，鋼管柱棚架外側(cè)采用10mm鋼板進(jìn)行隔離硬防護(hù)。第二步：機(jī)械清運(yùn)地面表層渣土，使渡槽底板外露。第三步：防護(hù)棚架搭設(shè)完成后，利用1-12m框架橋頂進(jìn)封鎖點(diǎn)對(duì)明洞拱頂以上部分采用破碎炮拆除，盡量減少混凝土碎塊落在防護(hù)架上，碎渣用挖掘機(jī)裝車，自卸車外運(yùn)。第四步：拆除明洞左右兩端豎墻的同時(shí)將槽背回填土同步挖運(yùn)，直至明洞拱圈及邊墻整體裸露。

3.3 明洞主體拆除 明洞主體拆除由兩部分組成，分別為拱圈及兩側(cè)邊墻。明洞主體拆除均采用繩鋸靜態(tài)切割完成，切割成塊后，用吊車吊出外棄。

3.3.1 明洞切割面積計(jì)算 ①明洞拱圈混凝土參數(shù)計(jì)算：

拱圈頂部斷面面積：

（60/360）×π×（2.822-2.222）≈1.3m2endprint

拱圈兩側(cè)斷面面積：

2×（45/360）×π×（4.122-3.522）≈3.0m2

起拱線處每側(cè)斷面面積：0.5×23.9=12.0m2

拱圈總重：（1.3+3.0）×23.9×2.5=257t

既有明洞中間有一道沉降縫，故拱圈需分4次分割使之平均分成6部分，計(jì)6塊，每塊平均長(zhǎng)4.0m，重43.0t，采用吊機(jī)吊裝方案。采用200t吊車（配重69t），回轉(zhuǎn)半徑9.22m、臂長(zhǎng)21.9m的情況下額定起吊能力為55t，則吊裝安全系數(shù)=59/43=1.37。

起拱線處每單元段截面面積為：12/6=2.0m2

拱圈鋼筋混凝土切割總面積為41.2m2。

②明洞邊墻混凝土參數(shù)計(jì)算：

明洞邊墻混凝土重量計(jì)算：

邊墻橫截面面積：1×4.7=4.7m2

邊墻底面面積：1×23.9=23.9m2（邊墻寬為1m）

單側(cè)邊墻總重：（1.3+3.6）×23.9×2.5=292.8t

既有明洞單側(cè)邊墻需分5次分割使之平均分成6部分，計(jì)6塊，每塊平均長(zhǎng)4.0m，重48.8t，采用吊機(jī)吊除方案。采用200t吊車，在配重69t、回轉(zhuǎn)半徑6.28m、臂長(zhǎng)13.9m的情況下額定起吊能力為82t，則吊裝安全系數(shù)=82/48.8=1.68。

每單元段邊墻底面截面面積為：23.9/6=4m2（故需四套繩鋸?fù)瑫r(shí)切割）

邊墻鋼筋混凝土切割面積為85.4m2。

③鋼絲繩檢算：

鋼絲繩選擇

縱梁吊裝采用φ64鋼絲繩吊裝。鋼絲繩檢算：

Fo=K'*（d*d）*Ro/1000

d——鋼絲繩公稱直徑mm；

Ro——鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度Mpa，取1670Mpa；

K'——最小破斷拉力系數(shù)，取0.3；

最小破斷拉力Fo=64*64*1670/1000*0.3=2052KN

鋼絲繩自身安全系數(shù)取6，則鋼絲繩的允許安全拉力為：2052KN/6=342KN=34t。吊裝過(guò)程中鋼絲繩雙股受力，則每端允許吊裝68t，每臺(tái)吊車實(shí)際最大吊重約48.8t，鋼絲繩安全系數(shù)為68/48.8=1.39。

3.3.2 明洞主體拱圈拆除 ①拆除方法。明洞全長(zhǎng)23.9m，經(jīng)綜合考慮，對(duì)拱圈分成六個(gè)等分的節(jié)段。第一步：沿垂直明洞軸線進(jìn)行切割，在每一道切割中弧形段頂部開(kāi)一鉆孔，然后在兩側(cè)起拱線處各開(kāi)一個(gè)鉆孔，由兩套繩鋸?fù)瑫r(shí)切割，在一個(gè)封鎖點(diǎn)內(nèi)完成二道拱圈切割（對(duì)向同步進(jìn)行）。第二步：沿該單元節(jié)段兩側(cè)起拱線進(jìn)行切割，由兩套切割機(jī)同時(shí)切割，起拱線切割前，吊機(jī)就位，將吊機(jī)鋼絲繩提前穿入吊裝孔，并將其成受力狀態(tài)，待該拱圈節(jié)段與邊墻完全分離后，由吊機(jī)將其起吊。以此類推，依次完成6個(gè)節(jié)段的切割吊運(yùn)。既有明洞拱圈需分2次分割使之分成6部分，起拱線處需切割3次，金剛石繩鋸功效為1m2/h。故明洞拱頂部分拆除需用5個(gè)封鎖點(diǎn)，每次封鎖點(diǎn)需3小時(shí)。②拆除步驟。第一步：要點(diǎn)120分鐘，接觸網(wǎng)停電，對(duì)明洞內(nèi)回流線設(shè)絕緣套防護(hù)。通信對(duì)路纜改移，信號(hào)專業(yè)監(jiān)護(hù)信號(hào)設(shè)備及電纜。第二步：點(diǎn)前準(zhǔn)備：在封鎖前對(duì)明洞拱段正頂部及左右兩側(cè)起拱線處分別鉆一切割孔，單元節(jié)段對(duì)稱設(shè)置4個(gè)吊裝孔（所有鉆孔在封鎖點(diǎn)前不得打通，必須保證預(yù)留10cm厚度不鉆透）。第三步：要點(diǎn)180分鐘，給點(diǎn)后迅速打通六個(gè)切割孔，安裝調(diào)試?yán)K鋸切割設(shè)備，進(jìn)行拱圈切割，四套繩鋸?fù)瑫r(shí)進(jìn)行，各需2.5個(gè)小時(shí)。切割完畢后，點(diǎn)畢開(kāi)通。同樣的方法完成第二次拱頂橫向切割。第四步：要點(diǎn)180分鐘，吊機(jī)就位，將吊機(jī)鋼絲繩垂下。給點(diǎn)后迅速打通八個(gè)吊裝孔，將吊機(jī)鋼絲繩迅速穿入吊裝孔，安裝調(diào)試?yán)K鋸切割設(shè)備，使拱圈成受力狀態(tài)，沿第一個(gè)、第六個(gè)單元節(jié)段兩側(cè)起拱線由四套切割機(jī)同時(shí)切割，切割需要2.5小時(shí)。待該拱圈節(jié)段與邊墻完全分離后，由吊機(jī)將其起吊。重復(fù)第二步至第五步直至將明洞拱圈拆除完畢。③拱圈混凝土吊移。吊機(jī)最不利位置參數(shù)：最大回轉(zhuǎn)半徑為9.22m，最大臂長(zhǎng)約為21.9m，每塊拱圈混凝土自重約為43t。根據(jù)混凝土自重，參考吊車性能，確定采用一臺(tái)200t吊車進(jìn)行拱圈混凝土吊除作業(yè)。200t吊車在配重69t，回轉(zhuǎn)半徑10m，臂長(zhǎng)21.9m的情況下額定起吊能力為59t，吊裝安全系數(shù)為59/43=1.37。吊裝前嚴(yán)格卡控吊車站位的地基承載能力，并背向線路方向做等距離、等臂長(zhǎng)試吊，嚴(yán)防吊車傾覆，確保吊裝作業(yè)的安全進(jìn)行。

3.3.3 明洞邊墻拆除 ①拆除方法。明洞拱圈切割吊裝作業(yè)完成后，進(jìn)行邊墻拆除施工。每側(cè)邊墻切割五道，將其平均分成六單元段，在相鄰兩單元段中部、墻底及每單元段底部各鉆一切割孔，采用金剛石繩鋸整體切割。每單元段中部鉆兩個(gè)吊裝孔，切割單元段底部前吊車鋼絲繩成受力狀態(tài)。依次循環(huán)進(jìn)行拆除作業(yè)，直到明洞邊墻全部拆除完畢。此次拆除邊墻過(guò)程中的32個(gè)切割孔，24個(gè)吊裝孔，必須在封鎖前完成，在列車通過(guò)期間不得進(jìn)行鉆孔。明洞邊墻每側(cè)需分5次分割使之分成6部分，邊墻根部需切割6次。故明洞邊墻部分拆除需用11個(gè)封鎖點(diǎn)，每次封鎖點(diǎn)需3小時(shí)。②拆除步驟。第一步：邊墻兩側(cè)槽背回填同步分層，對(duì)稱開(kāi)挖，開(kāi)挖至邊墻底部，并預(yù)留足夠的工作面。第二步：每側(cè)邊墻切割五道，將其平均分成六單元段，在相鄰兩單元段中部及墻底各鉆一切割孔，在每單元段中部鉆兩個(gè)吊裝孔，底部鉆一個(gè)切割孔。合計(jì)32個(gè)切割孔，24個(gè)吊裝孔，此56個(gè)鉆孔必須在封鎖前完成，在列車通過(guò)期間不得進(jìn)行鉆孔。第三步：封鎖線路，待接觸網(wǎng)停電后，安裝調(diào)試?yán)K鋸切割設(shè)備，采用兩套金剛石繩鋸?fù)瑫r(shí)進(jìn)行，先切割邊墻上半部分，切割需要2.5小時(shí)。切割完畢后，結(jié)束封鎖。第四步：封鎖線路，待接觸網(wǎng)停電后，安裝調(diào)試?yán)K鋸切割設(shè)備，采用兩套金剛石繩鋸?fù)瑫r(shí)進(jìn)行，切割邊墻下半部分，切割需要2.5小時(shí)。切割完畢后，結(jié)束封鎖。第五步：吊機(jī)就位，將吊機(jī)鋼絲繩垂下。封鎖線路，待接觸網(wǎng)停電后，迅速將吊機(jī)鋼絲繩迅速穿入吊裝孔，安裝調(diào)試?yán)K鋸切割設(shè)備，使邊墻成受力狀態(tài)，在邊墻底部使用兩套設(shè)備同時(shí)進(jìn)行切割，切割需要2.5小時(shí)。待該拱圈節(jié)段與邊墻完全分離后，吊機(jī)起吊。重復(fù)第三步至第五步，直至將剩余11塊邊墻部分全部拆除。③邊墻混凝土吊移。吊機(jī)最不利位置參數(shù)：最大回轉(zhuǎn)半徑為6.28m，最大臂長(zhǎng)約為13.9m，每塊拱圈混凝土自重約為48.8t。根據(jù)混凝土自重，參考吊車性能，確定采用一臺(tái)200t吊車進(jìn)行拱圈混凝土吊除作業(yè)。200t吊車在配重69t，回轉(zhuǎn)半徑7m，臂長(zhǎng)17.6m的情況下額定起吊能力為82t，吊裝安全系數(shù)為82/48.8=1.68。吊裝前嚴(yán)格卡控吊車站位的地基承載能力，并背向線路方向做等距離、等臂長(zhǎng)試吊，嚴(yán)防吊車傾覆，確保吊裝作業(yè)的安全進(jìn)行。

4 施工安全措施

4.1 對(duì)全體參戰(zhàn)人員進(jìn)行營(yíng)業(yè)線施工培訓(xùn)，根據(jù)批復(fù)的施工方案進(jìn)行技術(shù)交底，使全體參戰(zhàn)人員明白施工內(nèi)容、施工工序及注意事項(xiàng)，明確分工及各自崗位職責(zé)。

4.2 封鎖施工前與鐵路設(shè)備單位簽定安全協(xié)議，對(duì)附近的接觸網(wǎng)桿、信號(hào)設(shè)備、電纜等行車設(shè)備進(jìn)行安全防護(hù)。

4.3 對(duì)封鎖地段的停車標(biāo)、作業(yè)標(biāo)、慢行標(biāo)，安排專人設(shè)置看守，及時(shí)插撤。

4.4提前預(yù)想可能發(fā)生的事故和問(wèn)題，編制應(yīng)急方案，準(zhǔn)備應(yīng)急機(jī)具和人員。

4.5 大型機(jī)械及操作人員必須手續(xù)齊全，吊機(jī)規(guī)格型號(hào)必須符合方案要求。

4.6 切割孔及吊裝孔的位置，需在技術(shù)人員的放樣確定后，方可開(kāi)鉆，防止孔位偏差造成切割不暢，甚至吊重分配不良，造成安全事故。

4.7 明洞邊墻拆除后，需保證邊墻混凝土主體在枕木底以下50cm，確保新建軌道道床的整體穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)道床軟硬過(guò)渡不均。

4.8 銷點(diǎn)開(kāi)通前要進(jìn)行詳細(xì)檢查，對(duì)拆除部位進(jìn)行檢查，查看是否有松動(dòng)的混凝土塊等存在掉落到線路上的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)接觸網(wǎng)線及線路進(jìn)行檢查，檢查合格具備開(kāi)通條件后，方可報(bào)開(kāi)通。

5 結(jié)語(yǔ)

楊家村一號(hào)鐵路明洞拆除工程量大，工期緊，技術(shù)復(fù)雜，為鐵路營(yíng)業(yè)線施工，其中鐵路封鎖點(diǎn)20個(gè)。封鎖施工中采用金剛石繩鋸切割法拆除，嚴(yán)格執(zhí)行施工方案，精心施工，施工組織、技術(shù)、安全、質(zhì)量等各項(xiàng)控制措施到位，確保了每個(gè)封鎖點(diǎn)線路的安全正點(diǎn)開(kāi)通，做到了一點(diǎn)不晚、一人不傷、一事不出，受到了各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的高度評(píng)價(jià)，同時(shí)為今后拆除上跨既有鐵路明洞等大體積混凝土構(gòu)筑物施工提供了有益借鑒。

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