上跨運(yùn)營(yíng)線(xiàn)獨(dú)塔斜拉大跨徑鋼箱梁拆除施工技術(shù)

孫振堂

(四川交投建設(shè)工程股份有限公司, 四川成都 610041)

由于結(jié)構(gòu)壽命的終止，安全性、耐久性或適用性不足等因素，橋梁拆除工程日益增多。針對(duì)不同結(jié)構(gòu)形式的橋梁拆除工程，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者開(kāi)展了相關(guān)研究，如對(duì)拆除新技術(shù)地開(kāi)發(fā)和新機(jī)具設(shè)計(jì)等方面[1-3]。現(xiàn)有拆除施工技術(shù)可大致分為人工拆除、機(jī)械拆除、爆破拆除、直接拆除、支撐拆除和吊裝拆除等。此外，既有案例報(bào)道表明上述技術(shù)能夠成功應(yīng)用于實(shí)際橋梁拆除工程[4-6]。然而，由于拆除過(guò)程中存在環(huán)境復(fù)雜等因素，橋梁坍塌事故仍時(shí)有發(fā)生，對(duì)生命財(cái)產(chǎn)安全造成重大威脅，比如昆明市小莊立交橋部分匝道垮塌事故和株洲紅旗路高架橋坍塌事故等[2]。可見(jiàn)，采用科學(xué)合理的施工技術(shù)對(duì)于保證橋梁拆除工程的安全具有重要意義。本文依托某上跨運(yùn)營(yíng)線(xiàn)獨(dú)塔斜拉大跨徑鋼箱梁拆除工程，研究并提出采用定型化索塔輔助支撐與受力體系轉(zhuǎn)換等技術(shù)，以期為今后類(lèi)似工程提供一定的經(jīng)驗(yàn)參考。

1 工程概況

本工程為獨(dú)塔斜拉人行天橋，位于成都市繞城高速G4201東服務(wù)區(qū)北側(cè)入口處，橫跨繞城高速，拆除前狀況如圖1所示。其中，橫梁主梁采用單箱三室連續(xù)箱梁，箱梁高度80 cm，頂?shù)装搴穸?0 mm，鋼板加勁肋；頂板寬度450 cm，底板寬度260 cm，設(shè)置10 mm厚橫隔板，斜拉索處設(shè)置14 mm厚加勁橫隔板。索塔采用勁性骨架外包矩形截面鋼板，內(nèi)部澆筑C30混凝土。橋臺(tái)處設(shè)置板式橡膠支座，橋面自然排水，上鋪塑膠地板。現(xiàn)因成都繞城高速公路改造工程，擬對(duì)該人行天橋進(jìn)行拆除，包括橋面欄桿拆除、鋼箱梁拆除、索塔拆除、下部結(jié)構(gòu)墩柱及橋臺(tái)支座和橋臺(tái)、主墩承臺(tái)及部分樁基的拆除。此外，由于其下跨繞城高速，拆除過(guò)程應(yīng)盡量減小對(duì)交通運(yùn)營(yíng)的影響。

圖1 拆除前的獨(dú)塔斜拉人行天橋

2 拆除施工技術(shù)

圖2為本工程拆除施工工藝流程圖。由圖可見(jiàn)，拆除施工順序大體可描述為：索塔支架搭設(shè)并臨時(shí)支撐墩柱，橋下臨時(shí)支撐搭設(shè)并頂升固定，從上往下拆除斜拉索，切割拆除索塔，拆除橋面塑膠鋪裝，拆除欄桿，分段割斷鋼箱梁并吊運(yùn)出場(chǎng)，拆除臨時(shí)支架，最后切割拆除鋼筋混凝土墩柱，清場(chǎng)后恢復(fù)交通。其中，索塔和連續(xù)鋼箱梁作為主體結(jié)構(gòu)，本文將對(duì)其關(guān)鍵拆除技術(shù)予以重點(diǎn)研究。

圖2 拆除施工工藝流程

2.1 受力體系轉(zhuǎn)換技術(shù)

本橋?yàn)楣袄Y(jié)構(gòu)組合，索塔傾角約為70°，橋面以上長(zhǎng)度約27 m。為了盡量減少拆除過(guò)程對(duì)繞城高速交通的影響，索塔擬采用一次性拆除，切割位置設(shè)在橋面板上方50 cm塔身處，此時(shí)索塔拆除部分重量達(dá)100 t，因此需要定型化索塔輔助支撐。此外，考慮到斜拉索拆除時(shí)的突然卸荷作用，索塔容易發(fā)現(xiàn)傾覆，導(dǎo)致斜拉橋被拉起。基于此，在拆除之前，本工程提出采用斜拉橋受力體系轉(zhuǎn)換技術(shù)，即先搭設(shè)索塔輔助支撐用于頂升并臨時(shí)支撐索塔，再搭設(shè)連續(xù)梁臨時(shí)支撐頂起并固接連續(xù)鋼箱梁，此時(shí)連續(xù)鋼箱梁即由斜拉索的拉力作用承擔(dān)轉(zhuǎn)換為由臨時(shí)支撐體系承擔(dān)，從而完成斜拉橋受力體系的轉(zhuǎn)換。圖3為本工程采用的所有輔助臨時(shí)支撐示意圖。

圖3 定型化輔助臨時(shí)支撐示意(單位: m)

(1)定型化索塔輔助支撐。

定型化索塔輔助支撐采用兩根直徑630 mm，壁厚8 mm的螺旋鋼管，沿索塔軸線(xiàn)對(duì)稱(chēng)布置。為了安裝索塔輔助支撐，首先需要在其位置橋面上下搭設(shè)腳手架平臺(tái)，利用腳手架平臺(tái)在與輔助支撐接觸的塔身處焊接牛腿，牛腿采用4塊Q325厚度20 mm鋼板組合焊接而成。同時(shí)在地面澆筑尺寸為150 cm×150 cm×120 cm的混凝土基礎(chǔ)，在基礎(chǔ)頂面設(shè)置支撐預(yù)埋件。然后利用吊車(chē)安裝索塔輔助支撐，底部與基礎(chǔ)預(yù)埋件焊接，頂部則用千斤頂將其與牛腿間連接頂緊，頂升力不大于5 t。最后，將預(yù)先備好的鋼制墊塊塞入索塔輔助支撐頂部與牛腿之間，在將二者完全焊接固定后方可拆除千斤頂，索塔輔助支撐即安裝完成。

(2)連續(xù)梁臨時(shí)支撐。

如圖3所示，連續(xù)梁臨時(shí)支撐主要包括由3組采用型鋼組焊而成的支架。其中支架立柱采用28a型槽鋼，間距200 cm對(duì)稱(chēng)布置，槽鋼腹板順橋向布置，立柱間采用20a槽鋼作為平斜撐連接桿件。支撐頂端與墩柱之間采用徑向拉板連接，拉板通過(guò)在墩柱上植筋鉆孔埋設(shè)化學(xué)錨栓錨固。為了不影響內(nèi)側(cè)高速公路服務(wù)區(qū)功能，①號(hào)臨時(shí)支撐采用斜置。在連續(xù)梁臨時(shí)支撐搭設(shè)完成后，通過(guò)在頂部安置千斤頂使其連接并頂升鋼箱梁，固接后再拆除千斤頂。

2.2 索塔拆除

為了便于起吊，需要在索塔塔身焊接兩組捆綁吊繩限位裝置，分別位于距離索塔頂部6 m和22 m處，前者作為300 t主吊車(chē)的吊點(diǎn)位，后者作為100 t輔助吊車(chē)的吊點(diǎn)位。在斜拉橋受力體系轉(zhuǎn)換完成后，即可進(jìn)行索塔拆除：(1)首先切開(kāi)索塔底部與橋面連接處的弧形鋼板，再沿切割線(xiàn)位置上下25 mm處用割炬將索塔外包鋼板割除，露出50 mm寬度的混凝土面；(2)安裝導(dǎo)軌及電動(dòng)鏈鋸開(kāi)始切割塔身內(nèi)混凝土，同時(shí)完成吊點(diǎn)安裝和預(yù)吊，保持鋼絲繩拉緊；(3)當(dāng)混凝土切割厚度超過(guò)2/3時(shí)，在已切割面一側(cè)用角鋼將上下節(jié)段焊接固定，切割縫內(nèi)加塞鋼板，避免因混凝土壓力對(duì)切割設(shè)備產(chǎn)生較大阻力；(4)當(dāng)切割即將結(jié)束時(shí)，在完畢端切口兩側(cè)對(duì)稱(chēng)打入鋼板楔塊，防止混凝土下墜；(5)緩慢抬吊索塔，移至安全區(qū)域。

2.3 連續(xù)鋼箱梁拆除

考慮到連續(xù)鋼箱梁的長(zhǎng)度較大，采取分段切割的方法。即以索塔和連續(xù)梁臨時(shí)支撐為界線(xiàn)，將其劃分為4節(jié)自右至左依次切割吊離，每節(jié)鋼箱梁長(zhǎng)度分別為29.74 m、30.04 m、4.48 m和23.48 m，如圖3所示。吊點(diǎn)位置一般選取在梁段兩端約1/4的橫隔板處，橫向設(shè)置于中間間距約2.0 m處。需要注意的是，在切割連續(xù)鋼箱梁完成前應(yīng)拆除全部欄桿及其附屬構(gòu)件。

2.4 墩柱、承臺(tái)及樁基拆除

墩柱采用鏈鋸進(jìn)行一次性拆除，吊點(diǎn)位設(shè)置在墩柱頂面以下約80 cm處，采用在墩柱前后鉆對(duì)穿孔，內(nèi)穿鋼絲繩作為吊點(diǎn)。為了防止因混凝土壓力對(duì)切割設(shè)備產(chǎn)生較大阻力，可采取與上述切割索塔混凝土?xí)r相似的手段。

考慮到承臺(tái)及樁基均為埋置式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在墩柱拆除期間即可利用挖掘機(jī)和人工氧割鋼筋的方式進(jìn)行破碎拆除，最后可將廢棄物轉(zhuǎn)移再利用。

3 結(jié)束語(yǔ)

上跨運(yùn)營(yíng)線(xiàn)獨(dú)塔斜拉大跨徑鋼箱梁拆除的不安全因素較多，對(duì)施工技術(shù)的要求也高。本文通過(guò)采用定型化索塔輔助支撐和受力體系轉(zhuǎn)換等技術(shù)，成功對(duì)索塔實(shí)行了一次性拆除和連續(xù)鋼箱梁的分段拆除，有效提高了工作效率，對(duì)既有交通的影響也顯著降低。