上跨鐵路橋梁拆除技術(shù)

張志強(qiáng)

(中鐵十八局集團(tuán)第五工程有限公司，天津 300450)

2018年末全國公路總里程484.65萬km，比上年增加7.31萬km；全國公路橋梁85.15萬座、5 568.59萬m，比上年增加1.90萬座、342.97萬m。隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)和交通運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，公路交通量與日俱增，車輛承載顯著提高，橋梁擔(dān)負(fù)著十分沉重的交通荷載和繁重的交通量。運(yùn)營中受到風(fēng)、雨、水流、溫度變化和歲月的侵蝕，目前存在相當(dāng)數(shù)量的帶病的“老齡橋”，其承載能力因混凝土老化、鋼筋銹蝕等原因逐漸下降。又因?yàn)槌鞘袛U(kuò)建工程的增加，導(dǎo)致大量舊橋需要拆除。因?yàn)榕f橋存在例如鋼筋銹蝕、混凝土開裂等眾多不確定因素，結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)不再明確，從而拆除工程更加困難。上跨鐵路橋梁的拆除涉及到運(yùn)營中的既有鐵路安全，尤其是在鐵路不停車的狀態(tài)下拆除，對施工隊(duì)伍的素質(zhì)和施工技術(shù)要求非常高。橋梁拆除的傳統(tǒng)方法就是人工剔鑿或機(jī)械破碎，更先進(jìn)一點(diǎn)的就是采用靜態(tài)破碎或爆破拆除，但這些方法難以在人員密度較大的地方使用，且這些方法在拆除的過程中對合格的保留結(jié)構(gòu)均會(huì)產(chǎn)生不同程度的擾動(dòng)破壞。實(shí)踐證明，采用金剛石系列鉆孔和切割技術(shù)可以對鋼筋混凝土構(gòu)筑物進(jìn)行任意的無損性靜力鉆孔、分離、拆除，對保留結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生任何擾動(dòng)，施工過程中無振動(dòng)、無噪音、無污染，不但施工效率高、安全性能好，而且改變了一些工程建設(shè)行業(yè)的傳統(tǒng)施工工藝流程，大大縮短了工程建設(shè)工期，節(jié)約了大量的人工、材料等資源。在施工過程中，為了保證安全、有效、快速地拆除橋梁，除了要求先進(jìn)的施工方法以外，對施工安全的管控更是尤為重要，必須使安全在可控狀態(tài)下方可施工。

1 工程概況

項(xiàng)目位于河北省秦皇島市盧龍縣雙望鎮(zhèn)境內(nèi)，橋址在102國道撫寧縣與盧龍縣交界處，橋址范圍內(nèi)既有鐵路2股道(雙望至曹東莊區(qū)間)，走向?yàn)槟媳狈较颍晕飨驏|分別是津山鐵路上行線和津山鐵路下行線，鐵路里程K368+310，線間距3.86 m，行車速度200 km/h，鐵路與既有橋斜交，斜交角度為62°。根據(jù)中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院工程試驗(yàn)檢測有限公司對既有雙望立交橋的檢測報(bào)告，該橋被評定為五類危橋，拆除重建。該橋建于1984年，全橋長33.04 m，橋型為1—20 m簡支T梁，橋?qū)?4.4 m。上部橫向布置為9片T梁，梁高1.3 m，梁片間距1.6 m，單片重量約206 kN。下部結(jié)構(gòu)采用U型橋臺，擴(kuò)大基礎(chǔ)。橋梁兩側(cè)均設(shè)置雙層防護(hù)欄，外側(cè)為混凝土預(yù)制欄桿，內(nèi)側(cè)為波形護(hù)欄，防護(hù)網(wǎng)設(shè)置在混凝土預(yù)制欄桿外側(cè)。現(xiàn)場如圖1所示。

圖1 既有上跨鐵路橋現(xiàn)場

既有橋橋下鐵路凈空6.61 m，橋臺臺身距離津山鐵路中心線的最小距離4.88 m。梁底承力索最小凈空0.49 m，導(dǎo)線最小凈空0.94 m，回流線最小凈空0.23 m。

1.1 工程特點(diǎn)

該橋?yàn)樯峡缃蛏借F路橋梁，保證鐵路行車安全，是工程施工的重中之重，也是制約工程施工的最不利條件。梁底距離接觸網(wǎng)承力索僅23 cm，操作空間小；與津山鐵路斜交62°，影響吊車站位，使吊車起吊距離加大；兩側(cè)引道高于鐵路6 m，路面寬度為12.5 m，場地狹窄。

1.2 工程難點(diǎn)

通過工程特點(diǎn)分析，施工中的難點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下四點(diǎn)：①9片T梁通過橫隔板兩兩相連，8道連接梁縫，每道梁縫通過5道橫隔板相連，共計(jì)40道，每道橫隔板有兩處鋼板連接，橫聯(lián)拆除過程復(fù)雜。②T梁吊離受到斜交角度影響，使吊距加大，按照保險(xiǎn)系數(shù)不低于2.0計(jì)算，不得不使用500 t吊車，大噸位吊車作業(yè)是工程施工的另一個(gè)難點(diǎn)。③既有鐵路安全保障要求高，施工過程中必須確保既有鐵路運(yùn)營安全。④兩端橋臺承受吊梁時(shí)最大荷載不確定，T梁的破損程度使其受力極限不明確，需要施工過程中驗(yàn)證，因此需對兩端橋臺和T梁進(jìn)行加固，確保施工安全。

2 拆除原則及拆除順序

2.1 橋梁拆除總體原則及方案

該橋梁結(jié)構(gòu)簡單，為解決拆除過程中的安全隱患，應(yīng)在施工前制定嚴(yán)格的整體控制思路，對施工過程的每個(gè)工況提供科學(xué)精確地?cái)?shù)據(jù)參考。由于該橋建造時(shí)間較早，確定橋梁拆除總體原則為：安全第一、施工有序、平衡對稱、化整為零、逆向施工[1]。該橋的拆除方案會(huì)對橋梁安全和既有鐵路安全產(chǎn)生極大影響，其基本設(shè)計(jì)是先拆除橋梁附屬結(jié)構(gòu)，然后將每片T梁單獨(dú)相對于橋臺固定后，再拆除梁與梁間的縱橫向聯(lián)系，最后用大型吊車將梁片吊離橋位，裝到平板車上運(yùn)至指定地點(diǎn)。

2.2 橋梁拆除流程

受外部環(huán)境侵蝕和內(nèi)部結(jié)構(gòu)老化的影響，橋梁現(xiàn)有的承載能力未知。為確保施工安全，需要在施工前進(jìn)行全面檢測，主要包括混凝土強(qiáng)度檢測、混凝土碳化深度檢測、鋼筋位置及混凝土保護(hù)層厚度檢測。

拆橋采用一臺500 t吊車，全橋拆除的基本順序?yàn)椋翰鸪龢蛎娓綄俳Y(jié)構(gòu)并設(shè)臨時(shí)護(hù)欄→拆除引道→拆除T梁聯(lián)結(jié)部及對主梁兩端臨時(shí)穩(wěn)固防止傾覆→依次自右至左拆除9片T梁→采用吊車吊離,完成橋梁拆除施工[2]。

3 拆除關(guān)鍵技術(shù)

橋梁拆除工程量為：鋪裝層288 m2，防拋網(wǎng)20片，砼預(yù)制護(hù)欄40 m，波形護(hù)欄40 m，人行道蓋板及條形梁40 m；鉆吊裝孔16個(gè)，切割梁縫160 m，吊除T梁9片。

3.1 拆除橋面附屬結(jié)構(gòu)

瀝青混凝土路面破除清理干凈后拆除橋面附屬結(jié)構(gòu)，以便拆除到位，減少吊裝荷載；整體工藝應(yīng)從外到內(nèi)依次拆除金屬防拋網(wǎng)、砼護(hù)欄、波形護(hù)欄、人行道蓋板。

3.2 設(shè)臨時(shí)護(hù)欄

橋面附屬拆除完畢后，分別在第1片及第9片T梁上做臨時(shí)防護(hù)欄桿。在外側(cè)縱向植入?20 mm鋼筋10根，高出梁面30 cm，利用外露鋼筋用鋼管搭設(shè)臨時(shí)防護(hù)欄，并布設(shè)密布網(wǎng)防止后續(xù)施工雜物沿兩側(cè)掉落至橋下[3]，影響鐵路正常運(yùn)營。

3.3 修建吊車作業(yè)平臺

試驗(yàn)人員對橋臺后面的吊車支腿位置進(jìn)行地基承載力檢測，地基承載力系數(shù)K30=130 kPa，符合要求后，在吊車支腿范圍內(nèi)澆筑30 cm厚的混凝土并滿鋪2 cm厚的鋼板[4]，確保吊車工作時(shí)有足夠的地基承載力，保證吊車安全作業(yè)。

3.4 切割梁縫

T梁間的梁縫用混凝土盤鋸進(jìn)行切割，同時(shí)配備兩臺繩鋸，對盤鋸切割不到的地方采用繩鋸切割，每條縫用兩臺盤鋸?fù)瑫r(shí)切割，切割完畢后將橋面清理干凈，同時(shí)在橋面上每道梁縫縱向設(shè)置T梁橫向聯(lián)結(jié)。每道梁縫設(shè)置4道聯(lián)結(jié)，避免T梁傾覆，保證T梁的穩(wěn)定。

3.5 鉆吊裝孔

切割梁縫的同時(shí)，測量人員在橋面上標(biāo)明吊裝孔的位置，在每一片T梁的兩側(cè)距離梁端2 m，翼緣板根部，使用水鉆從梁縫處鉆邊長10 cm×30 cm吊裝孔，用以穿插吊裝鋼絲繩，每條梁縫有2處吊裝孔，共計(jì)16個(gè)工作孔。

3.6 穩(wěn)梁、拆除T梁聯(lián)結(jié)部

梁縫兩側(cè)螺紋鋼采用鋼板連接，吊拆T梁時(shí)再解除相應(yīng)的聯(lián)結(jié)。既有橫隔板的聯(lián)結(jié)是用兩片預(yù)埋的鋼板通過焊接連接到一起的，用繩鋸連同混凝土和預(yù)埋鋼板一起切割，解除既有橫向聯(lián)結(jié)[5]。

3.7 活梁

用4臺50 t千斤頂在T梁兩端懸臂根部的橋臺上穩(wěn)定好，4臺千斤頂工作壓力相同，并同時(shí)頂起進(jìn)行活梁，活梁時(shí)只需將梁頂起2～3 cm后再放下即可；同時(shí)，測量人員觀察相鄰T梁是否移動(dòng)，若動(dòng)則說明兩片梁間還有連接，查明后斷開連接。活梁后要逐一檢查T梁的穩(wěn)固情況，避免因活梁造成T梁穩(wěn)固措施失效，使T梁失穩(wěn)。

活梁的另一個(gè)重要作用是驗(yàn)證單片T梁的受力和吊離過程中的穩(wěn)定情況，也是單片T梁是否需要加固的依據(jù)，同時(shí)也是能否順利拆除的重要保障。

通過活梁，驗(yàn)證了9片T梁均不需要重新加固，自身能夠承受吊離過程中的自重和穩(wěn)定。

3.8 T梁拆除

3.8.1 安全系數(shù)

依據(jù)既有橋數(shù)據(jù)進(jìn)行吊梁的安全系數(shù)計(jì)算[6]：單片梁寬1.6 m，梁厚0.2 m，梁高1.3 m，梁長20 m，梁重206 kN；隨T型梁鋪裝層(橋面)G2=0.1 m×1.6 m×20 m×25 kN/m3=80 kN；吊除總重286 kN。

采用500 t汽車吊吊離，最大回轉(zhuǎn)半徑22.0 m，臂長30 m，取臂長31.7 m，此時(shí)額定吊重620 kN。T梁吊除時(shí)最大吊重286 kN，安全系數(shù)為2.16。

3.8.2 吊裝鋼絲繩檢算

圖2 鋼絲繩受力示意圖(單位：cm)

3.8.3 吊前準(zhǔn)備

吊裝孔鉆好后，點(diǎn)內(nèi)施工時(shí)，橋下2人每人拿一根鋼絲繩，橋上安排4人每人拿1根纜繩，將纜繩一端穿過吊裝孔放到地面，將纜繩綁在鋼絲繩套上拉到橋面以上，并用鐵絲拴緊；9片T梁全部套上鋼絲繩，共計(jì)18根。

500 t吊車支設(shè)在橋臺后已經(jīng)處理好的基礎(chǔ)上，調(diào)整好回轉(zhuǎn)半徑和臂長，將鋼絲繩套掛在吊鉤上，橋上和橋下施工人員全部退出吊車回轉(zhuǎn)范圍以外，準(zhǔn)備工作完成。

3.8.4 T梁吊除

一切準(zhǔn)備就緒后先進(jìn)行試吊，確認(rèn)沒有問題后進(jìn)行正式吊除，吊車旋轉(zhuǎn)將T梁放在引道上的拖車上運(yùn)走。

給點(diǎn)前，500 t汽車吊車已經(jīng)支設(shè)在已處理好的基礎(chǔ)上，吊車回轉(zhuǎn)半徑和臂長都已設(shè)置完畢，最大回轉(zhuǎn)半徑22.0 m，臂長31.7 m，此時(shí)額定吊重620 kN，最大吊重286 kN，安全系數(shù)2.16，施工人員都已到位。待給點(diǎn)后，進(jìn)行T梁的吊除，穿繩的同時(shí)需在靠近吊車的梁端捆綁兩根纜繩，以便在吊梁過程中控制T梁在空中的姿態(tài)。在T梁吊起后，吊車向西旋轉(zhuǎn)180°，將T梁放置在引道的拖車上。

T梁吊起后，垂直起繩2 m，經(jīng)計(jì)算此時(shí)梁端距離吊車臂水平距離為2.8 m，吊除過程中梁體不會(huì)碰到吊車吊臂。

由于既有路面寬度僅為12.5 m，吊車站位于路面中間，逐一吊除所有待拆T梁。

4 結(jié)束語

拆除施工方法最大特點(diǎn)：一是將大噸位混凝土結(jié)構(gòu)化整為零；二是采取支撐和加固措施保證鐵路營業(yè)線施工的安全。通過1個(gè)月的緊張裝備，在1個(gè)鐵路天窗點(diǎn)內(nèi)完成了本橋的拆除，期間既保證了施工作業(yè)人員的人身安全，也確保了既有鐵路的運(yùn)營安全。