劉 胤，劉 炎，別亞威，陳 丹

（中交第二航務(wù)工程局有限公司第六工程分公司，湖北 武漢 430014）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，部分早期建設(shè)的高速公路，已不能很好地滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和城鄉(xiāng)建設(shè)的需求，故高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目的開展變得逐漸重要。楊梓等[1]研究了幾種常用的舊橋拆除方法及其應(yīng)用案例，介紹了其各自的特點(diǎn)和局限性；針對(duì)舊橋拆除工程中的安全技術(shù)問題也有相關(guān)規(guī)范要求[2]；蔣洪濤[3]對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土直線箱梁橋和曲線箱梁橋拆橋的拆除施工技術(shù)進(jìn)行了研究；楊學(xué)祥[4]研究了按造橋時(shí)懸臂澆筑節(jié)段劃分反向切割、吊運(yùn)拆除的拆橋方法，并在老紅星橋拆除工程中成功應(yīng)用。然而，在高速公路改擴(kuò)建工程的實(shí)施過程中，會(huì)出現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有交通流有干擾的情況，特別是跨既有高速橋梁的拆除，需要在最短的時(shí)間和有限的工作面內(nèi)完成橋梁拆除工作，給施工帶來了難度。首先是交通組織的問題，占輝[5]對(duì)大流量交通狀態(tài)下的高速公路改擴(kuò)建工程的交通組織方法進(jìn)行了研究；曹美俊[6]研究了跨既有高速公路預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋梁拆除施工技術(shù),采用了搭設(shè)滿堂支架結(jié)合混凝土切割機(jī)將梁體分塊后吊運(yùn)的方法。另外趙東海等[7-9]也對(duì)混凝土跨線橋梁的拆除技術(shù)作了深入研究。

但是目前，對(duì)于跨繁忙高速公路的舊橋，如何進(jìn)行安全快速化的拆除施工，仍未形成成熟的施工工藝和工法進(jìn)行推廣，因而非常有必要對(duì)跨既有高速舊橋拆除的施工工藝、安全防護(hù)措施和節(jié)約時(shí)間等進(jìn)行周密的部署、詳細(xì)的分析研究來探索橋梁拆除的合理性、適用性和經(jīng)濟(jì)性。通過對(duì)甬臺(tái)溫高速公路復(fù)線南塘至黃華段萬岙分離橋舊橋拆除施工的實(shí)例，對(duì)小節(jié)段靜力切割的設(shè)計(jì)實(shí)施及交通組織方式進(jìn)行研究，以達(dá)到順利快速施工的目的，同時(shí)希望對(duì)于以后類似工程具有一定的借鑒意義。

1 工程概述

甬臺(tái)溫項(xiàng)目萬岙分離跨線橋位于G15樂清收費(fèi)站東側(cè)，上跨甬臺(tái)溫高速公路。原橋分東西側(cè)半幅設(shè)置，東西側(cè)相隔凈寬為13 m。甬臺(tái)溫高速公路日交通量為4～5萬pcu。需拆舊橋?yàn)闁|側(cè)跨越高速公路4×16 m連續(xù)箱梁，為普通鋼筋混凝土單箱雙室結(jié)構(gòu)，高0.9 m、橋面寬12 m、梁底寬為7.9 m、橋面鋪裝層厚度為5 cm。其中箱梁頂板厚18 cm，底板厚16 cm，橋底凈高6.1 m。橋梁情況見圖1所示。

2 施工難點(diǎn)分析及總體方法選擇

2.1 難點(diǎn)分析

（1）施工空間小，安全風(fēng)險(xiǎn)大。間隔16 m為城市主干道橋梁，通行量較大，起重設(shè)備需利用兩橋梁中空間進(jìn)行施工，且高速公路半幅僅10.5m寬，路外為海積淤泥場(chǎng)地，無法采用大型設(shè)備。

圖1 舊橋現(xiàn)狀之實(shí)景

（2）交通流量大，組織難度高，且施工時(shí)間有限。甬臺(tái)溫日交通流量為4～5萬pcu，封道施工條件下必須保證行車安全及交通暢通，半幅封道時(shí)間最多為6d。

（3）不能破壞或污染路面。高速公路在封道結(jié)束后需快速恢復(fù)使用，故拆除過程的墜落物不得砸壞或污染路面。

（4）拆除過程震動(dòng)不得過大。附近130 m處存在精密儀器廠，需保證不對(duì)其產(chǎn)生影響。

2.2 總體方法選擇

現(xiàn)有橋梁拆除技術(shù)主要分為四大類，即靜力切割技術(shù)、破碎技術(shù)、頂升技術(shù)和吊裝技術(shù)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，提出幾種方法并進(jìn)行對(duì)比分析：

（1）依托工程萬岙分離橋上跨雙向四車道高速公路，且周邊地質(zhì)條件較差，采用大型特種設(shè)備吊移及頂升、頂推等適用性和經(jīng)濟(jì)性均較差。

（2）控制爆破法，針對(duì)該橋拆除存在以下缺點(diǎn)：a.附近工廠匯豐銅業(yè)存在精密儀器設(shè)備，爆破時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)速度及頻率雖滿足爆破安全規(guī)程要求，但其對(duì)精密設(shè)備未提出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在國內(nèi)尚無相關(guān)論證，因此對(duì)其影響無法估量；b.橋梁結(jié)構(gòu)小，周邊環(huán)境復(fù)雜，需要委托測(cè)振公司進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)，成本高；c.對(duì)交通影響大，雖進(jìn)行了路面防護(hù)，但是橋梁垮塌是否會(huì)對(duì)路面造成一定破壞無法精準(zhǔn)估量，二期清運(yùn)成本高時(shí)間長(zhǎng)，涉路施工時(shí)間難控制。

（3）機(jī)械鑿除在橋梁拆除中最為常見，在跨線橋拆除中也得到了運(yùn)用，其成本低、施工簡(jiǎn)單，適用于一般情況下中小跨度RC連續(xù)梁拆除，可采用同步鑿除或逐跨鑿除，均需通過搭設(shè)支撐的方式進(jìn)行鑿除，在高速公路上跨線橋梁鑿除下放塌落對(duì)路面造成較大沖擊荷載，且需鋪設(shè)較厚路面防護(hù)，安全可靠性偏低且清運(yùn)成本大時(shí)間長(zhǎng)，其對(duì)交通的影響較控制爆破法更大。

（4）靜力切割法在國內(nèi)外跨線橋梁拆除中運(yùn)用效果較好，安全可靠性高，對(duì)路面無污染物破壞，后期清運(yùn)簡(jiǎn)單，且僅需半幅封閉，適合常規(guī)雙向四車道高速公路上跨段RC連續(xù)梁拆除。

結(jié)合以上分析，對(duì)該工程采取中間兩跨采用靜力切割法、兩邊跨采用直接機(jī)械鑿除的方法進(jìn)行拆除。

3 小節(jié)段靜力切割具體施工方法研究

3.1 總體思路

中間兩跨采用靜力切割需合理設(shè)計(jì)安排，保證不對(duì)另半幅高速公路行車造成安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)不污染路面?？傮w思路為：封閉半幅車道，通過對(duì)橋梁本身進(jìn)行快速化臨時(shí)支撐，轉(zhuǎn)換橋梁受力體系至專用臨時(shí)支撐架上，將橋梁縱向劃分成五個(gè)區(qū)塊的小節(jié)段，每區(qū)塊切割成≤3 m，進(jìn)行切割后吊走，然后轉(zhuǎn)換封閉車道，拆除另一側(cè)，最后采用與橋梁施工逆序的方式從上至下逐步對(duì)中央分隔帶區(qū)域梁體及墩柱進(jìn)行拆除。

3.2 施工設(shè)備配置

由于高速公路半幅寬度12 m，空間最大能滿足150 t-200 t吊車使用。根據(jù)計(jì)算，單跨梁重為200 t，梁體分為 5段，每段 3 m，重量 40 t，根據(jù)吊運(yùn)位置可推斷吊車工作半徑為15 m，150 t吊車吊重為25 t左右，故考慮將采用2臺(tái)150 t吊車進(jìn)行抬吊。吊車施工平面布置見圖2所示。

圖2 吊車施工平面布置圖

箱梁斷面面積為5 m2，共分為6個(gè)斷面，每次同時(shí)切割2個(gè)斷面，每個(gè)斷面同時(shí)采用4套設(shè)備同步切割。為確保在48 h內(nèi)完成橋梁拆除，切割時(shí)間應(yīng)控制在36 h以內(nèi)，故選擇額定切割效率為2.5 m2/h的TD-25型金剛石鏈?zhǔn)角懈钤O(shè)備。

3.3 專用臨時(shí)支撐架設(shè)計(jì)

常見靜力切割舊橋拆除支架有土牛支撐、鋼管支撐、滿堂支架支撐及貝雷架支撐。由于土牛支撐堆積及清理時(shí)間長(zhǎng)，且范圍大、自重大，可能因此造成路基沉降等，并不適宜于跨高速公路舊橋拆除支撐；滿堂支架搭設(shè)及拆卸時(shí)間長(zhǎng)，也不能滿足涉路施工時(shí)間短的工況。由于施工時(shí)間短，采用常規(guī)支架搭設(shè)拆除難度大，通過將各類支架優(yōu)缺點(diǎn)綜合考慮，設(shè)計(jì)了一種橋梁拆除專用臨時(shí)支撐架[10]。具體結(jié)構(gòu)見圖3所示。

圖3 專用臨時(shí)支撐架結(jié)構(gòu)圖

為便于施工操作，將臨時(shí)支撐架快速安裝至設(shè)計(jì)位置，縮短涉路施工時(shí)間，在格構(gòu)柱上焊接便于叉車直接叉運(yùn)的拖口；為確保支撐結(jié)構(gòu)重量輕便適應(yīng)于叉車叉運(yùn)，將擴(kuò)大基礎(chǔ)設(shè)置為采用HM588×300型鋼焊接成型的方形鋼基礎(chǔ)；為避免底部應(yīng)力集中對(duì)路面產(chǎn)生的破壞，在型鋼基礎(chǔ)底部設(shè)置1 cm厚鋼板，以增大受力面積，同時(shí)可在施工時(shí)鋼板底部下墊橡膠板，且設(shè)計(jì)階段型鋼基礎(chǔ)與鋼立柱之間豎向夾角需和高速路面契合；為保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，可在基礎(chǔ)內(nèi)加設(shè)載重（比如預(yù)制混凝土塊、砂料等），使支撐結(jié)構(gòu)整體重心下移，增強(qiáng)抗傾覆力矩；另頂部工字鋼與立柱之間設(shè)置高度可調(diào)裝置，通過調(diào)節(jié)支架上部可調(diào)裝置，將支架橫梁與梁體貼合緊密。

3.4 具體施工步驟

半封閉高速公路，采用支撐架對(duì)封閉段梁體各區(qū)塊及獨(dú)柱墩兩側(cè)進(jìn)行臨時(shí)支撐（見圖4），對(duì)每個(gè)切割斷面處均設(shè)置3個(gè)切割穿線孔，采用取芯鉆孔設(shè)備進(jìn)行施工；然后將金剛鏈?zhǔn)角懈钤O(shè)備從孔內(nèi)穿入，每個(gè)斷面設(shè)置2臺(tái)設(shè)備，依次從中間向兩邊逐步進(jìn)行梁體切割拆除，切割完成的塊體由2臺(tái)150 t吊車抬吊至高速公路線外（施工示意見圖5），吊裝穿線孔利用切割穿線孔。施工實(shí)施方案流程如下：

步驟一，所有機(jī)械進(jìn)場(chǎng)，修通進(jìn)場(chǎng)通道，線外填筑3 m施工平臺(tái)。中央分隔帶兩側(cè)各封閉一個(gè)車道（Ⅱ類封道）施工開口部，封道時(shí)間4 d。

步驟二，溫州方向半幅封閉，轉(zhuǎn)換交通，將上跨舊橋按3 m一段分為10個(gè)區(qū)塊，并在區(qū)塊分割線上采用抽芯鉆孔機(jī)鉆一個(gè)16 cm小孔，設(shè)立2#、3#、5#區(qū)塊及12#墩兩側(cè)設(shè)立格構(gòu)柱支撐。

圖4 獨(dú)柱墩結(jié)構(gòu)示意及兩側(cè)臨時(shí)支撐之實(shí)景

圖5 施工示意圖

步驟三，將4#塊用吊車吊住，然后進(jìn)行切割，切割完成后立即吊走。

步驟四，將3#、5#塊用吊車吊住，然后進(jìn)行切割，切割完成后立即吊走。

步驟五，將3#、5#塊格構(gòu)柱拆除，安裝1#塊格構(gòu)柱支撐。

步驟六，將1#、2#塊用吊車吊住，然后進(jìn)行切割，切割完成后立即吊走，完成后將格構(gòu)柱支撐也拆除，清理高速公路路面，解除交通封閉。

步驟七，轉(zhuǎn)換交通，拆除寧波方向半幅；然后封閉中央分隔帶兩側(cè)超車車道，拆除墩頂部分及墩柱，將墩頂梁體用吊車吊住，在梁底與墩柱結(jié)合處切割后吊走；然后垂直吊住墩柱，在墩柱底部進(jìn)行切割，完成后直接吊裝到拖車上，同時(shí)將臨時(shí)支撐架也吊走，清理高速公路路面，解除交通封閉。

4 交通組織方式

總計(jì)經(jīng)歷3個(gè)階段交通組織：（1）中央分隔帶兩側(cè)車道封閉進(jìn)行高速公路臨時(shí)開口部施工，便于半幅封閉轉(zhuǎn)換交通；（2）半幅封閉交通拆除一側(cè)橋梁；（3）轉(zhuǎn)換交通拆除另半幅及中央分隔帶墩柱。

5 效益分析

主要經(jīng)濟(jì)效益：優(yōu)化靜力切割方法結(jié)合線外機(jī)械鑿除的方式，較控制爆破法和常規(guī)靜力切割法具有一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)；自主研發(fā)的專用臨時(shí)支撐架，簡(jiǎn)化了施工工序，較常規(guī)臨時(shí)支架支撐節(jié)約了材料和搭設(shè)施工成本；利用專用臨時(shí)支撐架的快速化安裝，加快了施工效率，減少了高速封道時(shí)間，半幅封道時(shí)間縮短為4 d，節(jié)約交通組織成本。

主要社會(huì)效益：使用小節(jié)段靜力切割方法，避免了在跨路施工時(shí)使用爆破和機(jī)械破除方式，降低了對(duì)運(yùn)營高速公路路面的破壞風(fēng)險(xiǎn)；切割過程中振動(dòng)較小，避免了對(duì)鄰近結(jié)構(gòu)和環(huán)境（附近精密儀器廠）造成影響；通過合理的施工方法、高效的交通組織措施，減少了對(duì)繁忙高速公路運(yùn)營的影響時(shí)間。

6 結(jié)論

通過采用小節(jié)段靜力切割快速化橋梁拆除技術(shù)，安全快速地解決了甬臺(tái)溫高速公路復(fù)線萬岙分離橋舊橋拆除的施工難題。通過理論分析和施工實(shí)踐，得到以下結(jié)論：

（1）小節(jié)段靜力切割快速化橋梁拆除技術(shù)，是將橋梁按順序分塊切割拆除，按原橋施工的逆序進(jìn)行，由起重設(shè)備的配合來吊運(yùn)梁段，是一種較為靈活的綜合性拆除方法，對(duì)于跨線橋梁或空間狹小地區(qū)橋梁的快速化拆除具有較好的適用性，且具有一定的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

（2）對(duì)于專用臨時(shí)支撐架在小節(jié)段靜力切割舊橋拆除施工技術(shù)中的使用，其具有方便安拆、節(jié)省時(shí)間、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和契合度好等特點(diǎn)，可進(jìn)行進(jìn)一步推廣利用。