高架橋梁段拆除與吊裝方案

范德鮮

（中國土木工程集團(tuán)有限公司，北京 100038）

1 工程概況

新加坡綠線 C1503 項目位于新加坡綠線地鐵終點站巴西立站附近，由于新加坡政府新的規(guī)劃，原有地鐵站高架橋和該處新設(shè)線路相沖突，遂決定對其進(jìn)行全橋拆除。該處既有高架梁總長 384.2m ，標(biāo)準(zhǔn)寬 5.5m，總共18節(jié)段。箱梁為等截面單箱實心梁，與橋墩處 T 梁呈折線形連接。由于梁段單片重達(dá)184t，為保證按照新加坡政府安全、快速、污染小、成本低的要求完成拆除工作，高架橋梁段拆除施工技術(shù)控制成為關(guān)鍵。

2 拆除方案的比選

目前，根據(jù)新加坡城區(qū)高架橋拆除施工工藝的不同，將橋梁拆除分為爆破拆除（火藥爆破法）、吊裝拆除、支撐拆除（靜力切割液壓系統(tǒng)平移法）。3種拆除方法的優(yōu)缺點和適用性的比較如下：

爆破法：速度快，效果好，但會產(chǎn)生大量粉塵和噪聲，對周圍建筑物可能會造成較大的影響，且風(fēng)險高。常用于大型建筑，不適用于城區(qū)[1]。

靜力切割（液壓系統(tǒng)平移法）：速度快，污染小。但工藝復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)性差，常用于中型橋梁，要求周邊交通便利且地基需有較好承載力。

吊裝法：污染小，便捷，經(jīng)濟(jì)性較好，施工難度較小。常用于裝配式、大跨度橋梁，要求周邊場地允許大型吊車通過。

由此可知，爆破法拆除風(fēng)險較大，易對周邊環(huán)境造成較大影響，而本項目周邊建筑物密集，人流量大，不宜采用該方法；靜力切割法對場地工作面和技術(shù)性要求較高，施工程序煩瑣，同樣需要封閉交通，給人們的日常生活帶來了不便。本項目高架橋梁部均為實心，單片重量可達(dá) 184t，進(jìn)一步制約了該方法的選用。吊裝法除對吊具有要求外，其工期短、污染小、安全性高，對周邊人群影響最小[2]。根據(jù)以上分析，本高架橋拆除最終決定選擇吊裝法進(jìn)行拆除。根據(jù)橋型結(jié)構(gòu)，用大型汽車吊逐一將高架橋部件吊裝至重型模塊化拖車上，隨后運往業(yè)主指定場地進(jìn)行破碎。

3 高架橋拆除施工設(shè)計

3.1 汽車吊選擇

本工程擬用主、副2臺汽車吊，計算起吊質(zhì)量（Q主+Q副）K≥Q1+Q2，根據(jù)設(shè)計圖紙計算中最重梁按 Q1=184.56t 進(jìn)行計算，考慮索具 Q2=2.0t，K 為起重機降低系數(shù)，取 0.75，則 Q主+Q副≥246.08（t 其中，Q主為主起重機作業(yè)起質(zhì)量；Q副為輔助起重機作業(yè)起質(zhì)量）。

式中，H 為起重機的起重高度，為停機面至吊鉤的距離；H1為安裝支座表面高度，m，停機面至高架橋安裝支座表面的距離，本項目取 7m；H2為安裝間隙，本項目取 0.2m；H3為綁扎點至構(gòu)件起吊后底面的距離，本項目取 2.81m；H4為索具高度，m，綁扎點至吊鉤的距離，本項目取 6.038m，故選用起重機的起重高度 H≥16.048m。

式中，h0為起重臂頂至吊鉤底面距離，本項目取 2m；h 為起重臂底絞至停機面距離，本項目取 1m；α 為起重臂仰角，本項目取 70°；L≥(13.01+2-1)/sin70°=14.97m，取 L=15m，吊車工作半徑取 12m，參考利勃海爾（Liebherr Group）LTM1500-500t 型起 重機性能表（見表 1），其作業(yè)半徑 12m，吊臂長度 16.1m時起 質(zhì)量可達(dá) 133t，Q主+Q副=133+133≥246.08t，滿足要求。

表1 利勃海爾( Li ebher r Gr oup) LTM1500- 500t 起重機性能

3.2 高架梁起吊索具選擇

高架梁吊裝索具計算，鋼絲繩拉力為梁體采用每端2個吊鉤，以2股受力進(jìn)行計算：

式 中 ，N為每股索具的受拉力 ；G為高架橋質(zhì)量，取1845.6kN；n為吊索根數(shù)，取n=4；β為吊索鋼絲繩與梁板水平夾角，取 β=76°；P 為吊索鋼絲的破斷拉力；K1為吊裝時動載系數(shù)，取 K1=1.2；K2為吊索鋼絲繩安全系數(shù)，取 K2=6，計算得N=639.35kN。

擬選用2組 6×37絲，鋼絲繩直徑 φ=65mm，公稱抗拉強度為 1700N/mm2，破斷拉力總和 5332kN。根據(jù)鋼絲破斷拉力SP=Ψ∑Si，其中，SP為鋼絲繩破斷拉力；∑Si為鋼絲絲繩規(guī)格表中提供的鋼絲破斷拉力的總和；Ψ 為鋼絲捻制不均折減系數(shù)，對于 6×37 繩，Ψ=0.82。

故 SP=4372.24kN，N=639.35kN＜P/K2=4372.24/6=728.7kN，選用2股 6×37 絲鋼絲繩滿足安全要求。

3.3 高架梁起吊前鋼絲繩穿繞

進(jìn)行起吊工作前，需完成對高架橋結(jié)構(gòu)的測繪工作，對安裝鋼絲繩的切割線的位置點進(jìn)行定位。將切割部位混凝土需鑿除的位置和區(qū)域用油漆標(biāo)示出來。使用大型切割機對翼緣板進(jìn)行切槽，以便安裝鋼絲繩[3]。

通過將梁荷載轉(zhuǎn)移到現(xiàn)有支座旁邊牛腿上的2個 100t 液壓千斤頂上，驗證梁質(zhì)量。

按設(shè)計要求采用人工配合高空作業(yè)車穿繞吊裝鋼絲繩， 安裝梁翼緣下部支撐鋼管及表面鋼梁，以免吊裝時應(yīng)力過大 造成混凝土碎裂，影響吊裝穩(wěn)定性。

3.4 吊裝前場地檢查

大型機械進(jìn)場前，對汽車吊機械作業(yè)范圍內(nèi)的管線進(jìn)行排查，對影響拆除作業(yè)施工的電力、燃?xì)?、通信、排污管線等進(jìn)行拆除，無法拆除的部分應(yīng)采取覆蓋鋼板等方式進(jìn)行加固。此外，考慮到 500t 汽車吊為特殊施工機械，使用前應(yīng)對地基承載力進(jìn)行驗算，并采取鋪設(shè)鋼板等措施進(jìn)行地面硬化處理，達(dá)到吊裝作業(yè)對地面平整度、尺寸及承載能力要求。

3.5 試吊及安全檢查

鋼絲繩穿繞完畢后，對吊車就位影響區(qū)域按設(shè)計方案用水馬等隔離開，并設(shè)專人瞭望及疏導(dǎo)周邊人員。吊車就位，掛起鋼絲繩，掛索前，檢查鋼絲繩是否有起毛斷絲現(xiàn)象。起重工檢查各吊裝機具、設(shè)備準(zhǔn)備無誤后梁段進(jìn)行試吊。吊車垂直將梁段起吊離開支座高度約 0.2m，并對吊裝狀態(tài)下的機械運轉(zhuǎn)情況、梁身平穩(wěn)性、地基受力變化等進(jìn)行再次檢查，試吊確認(rèn)無安全隱患后方可正式起吊。

3.6 梁段起吊

各項準(zhǔn)備工作完成后，吊車在起重工指揮下勻速緩慢提升，檢查吊索是否受力均勻。施工人員在地面通過輔助繩索配合吊車調(diào)整梁身狀態(tài)，吊離原梁身頂面約 0.5m 后吊車主臂回轉(zhuǎn)，確認(rèn)裝車位置后，按吊裝計劃將梁放置多軸拖車上，并運至指定拆除場進(jìn)行破碎。

3.7 高架橋下部結(jié)構(gòu)拆除

本項目既有高架橋拆除施工還包括橋墩及橋臺，將全部采用鋼絲線鋸進(jìn)行切割，同時楔入三角鋼進(jìn)行支撐。由于橋墩部分分塊重量小，其起吊直接采用單起重機實施，吊至平板拖車后逐段運至拆除場進(jìn)行破碎。

4 施工要點

本項目施工要點包括：（1）施工前，務(wù)必做好安全預(yù)案，對可能出現(xiàn)的風(fēng)險逐一排查；（2）對待拆除高架梁尺寸、重量進(jìn)行準(zhǔn)確計算，選取安全、適用的吊車及吊具；（3）為防止吊裝過程中吊車出現(xiàn)地面下沉及傾覆，在吊裝之前要進(jìn)行地基土的承載力計算及防傾覆驗算；（4）為防止出現(xiàn)切割吊點出現(xiàn)誤差，導(dǎo)致起吊時重心偏移傾覆，橋身切割之前要準(zhǔn)確計算出切割點的位置，并準(zhǔn)確標(biāo)記于橋身；（5）起吊前務(wù)必進(jìn)行試吊，對吊車進(jìn)行全面檢查，確保無異常現(xiàn)象方可進(jìn)行下一步工作。

5 結(jié)語

高架橋拆除是一項技術(shù)性強、危險性高、施工風(fēng)險大的工程，由于本項目位處新加坡城區(qū)，特別是臨近客流量大的地鐵站，其受外部因素影響尤其巨大。從本工程應(yīng)用效果來看，汽車吊拆除高架橋梁段施工簡便快捷，占地小，對周圍環(huán)境無太大影響，符合新加坡倡導(dǎo)的安全、環(huán)保、節(jié)約施工理念，具有較強的實用性和功能性。