復雜立交上部結構快速拆除技術

孫士鵬，劉 濤，王玉國

（中國鐵路設計集團有限公司，天津市300140）

0 引言

隨著城市經濟和城市建設的高速發展，城市交通壓力不斷增大，城市形象要求不斷提高，某些原有立交橋梁已不能滿足出行需要、與新城市景觀形象格格不入，在城市交通優化、片區改造中亟需拆除。由于本身功能和體量大的特點，立交橋梁在拆除時對周邊居民出行和社會經濟效益影響嚴重，施工時產生的安全風險也較大，因此在進行立交拆除時應結合實際條件選取合適的拆除方法，降低對經濟效益的響，減輕對周邊環境的干擾，加大對拆除材料的回收利用。精細的施工工序、新型的設備和先進的技術是安全、迅速、環保的拆除橋梁的保證，也是對設計、施工、管理能力的考驗。

1 工程概況

深圳黃木崗立交橋上下共四層，包括地下環島、地面道路、上部兩層立交，承載五個方向交通的重要樞紐，見圖1。該橋修建于1998年，箱梁采用支架現澆法施工。A匝道橋長為415.943m，平面曲線半徑為255m，B匝道橋長為415.696m，平面曲線半徑為275m，C匝道橋長為268.392m，平面曲線半徑為101.386m，A、B、C匝道橋面寬度均為9m，每個匝道均由4聯現澆連續梁組成，其中A、B匝道上跨筍崗路主橋部位的橋梁（6跨）預應力混凝土曲線連續箱梁，其余部位均為普通箱梁，C匝道均為連續箱梁；筍崗西路主橋分為南北兩幅，兩幅橋長均為222m（3聯10跨），平面為直線，每幅橋面寬14.2m，每幅主橋均由3聯現澆連續箱梁組成，其中跨華富路的第二聯橋梁（4跨）為預應力箱梁，其余部位均為普通箱梁。

圖1 黃木崗立交平面圖

現場周邊環境復雜，分布有醫院、體育中心、中學等多個企事業單位和小區，環境敏感。既有地鐵站及區間自橋下穿過，同時分布110/220kV等500多條光纜以及眾多大直徑給水管、燃氣管、雨污水管等管線。拆除這種復雜環境下的復雜立交橋梁必須制定詳細的拆除方案和流程，對每個流程使用的設備機械進行驗算，確保每個流程的安全。

2 施工方案選擇

2.1 拆橋工法對比

橋梁拆除是橋梁工程的一個后續，針對不同結構、不同環境、不同工藝，誕生了不同的拆橋工法[1]，其優缺點見表1，其中模塊車支撐法近年出現，被應用在上海北翟路局部高架橋拆除[2]和深圳彩田立交橋拆除工程中。

根據深圳“移民之都”的特點，采用春節期間封閉交通拆橋方案，在此基礎上，根據工程場地地形起伏較大、既有橋梁分布集中、拆除時間緊張的特點，結合國內城市拆橋工程和設備使用種類，確定箱梁及墩柱切割采用無損切割技術分段切割[2]，支承和運輸分布采用模塊車支頂切割直接馱運、模塊車支頂切割吊車吊運、滿堂支架支頂切割吊車吊運三種工法相結合的方案實施。

2.1.1 模塊車支頂切割馱運

模塊車使用一般要求地形坡度為不大于5%，具體要求根據不同廠家的車型而定。根據場地條件及模塊車運輸穩定性，對高度在2～8m、地面平整度不超過5%的箱梁，采用模塊車對橋梁進行預支撐（見圖2（a）），采用金剛石繩鋸切割，直接使用模塊車馱運至存梁區（見圖2（b）），以加快施工進度，共16塊長224m。

圖2 模塊車支頂切割馱運圖示

2.1.2 模塊車支頂切割吊運

對于滿足使用模塊車使用要求即地面平整度不超過5%的箱梁，橋梁高度在8～15m的孔跨采用滿堂支架不能滿足工期要求時，使用模塊車配合裝配式鋼結構支架進行支撐，采用金剛石繩鋸切割，履帶吊吊裝（見圖3），模塊車或者平板車運輸，防止模塊車在直接運輸途中由于鋼管格構支撐過高發生傾覆，共26塊長270m。

2.1.3 滿堂支架支頂切割吊運

圖3 履帶吊吊裝及模塊車馱運

對于地面平整度大于5%的箱梁，不滿足模塊車使用條件，搭設滿堂盤扣腳手架支撐體系進行預支撐，采用金剛石繩鋸切割，通過大型汽車吊吊運到平板車，轉運至存梁場或外部棄碴場。

2.2 模塊車簡介

模 塊 車（self-propelledmodulartransporter，SPMT）采用計算機控制，可自行移動，根據需求可配置成具有不同運輸能力的車體，被廣泛應用于裝備制造業、石油、化工、橋梁建造等工程領域中，隨著無損切割工藝的出現，近幾年逐漸被應用于舊橋拆除工程中[2]。

模塊車的基礎部件是模塊組和一個動力頭（PPU-Power Pack Unit），模塊組包括4軸線和6軸線兩種。4軸線模塊長5600mm、寬2430mm、高1140mm；6軸線模塊長8400mm、寬2430mm、高1140mm，6軸線模塊與動力頭相連接產品見圖4。

圖4 6軸線SPMT模塊車

在控制器指示下模塊車可實現轉向、升降、低速行駛和制動4項功能，可在不大于8%坡道上運行，如果地面局部沉降，液壓系統自動補償地面的高差。模塊車最大承載力為40t/軸線，即單個車輪的最大載荷10t，模塊車縱向軸距為1.4m。

表1 橋梁拆除常用工法對比表

3 工藝流程

黃木崗立交上部結構拆除工藝流程見圖5（a），其中切割機具布置安裝工藝流程見圖5（b），根據工藝流程，細化每個環節內容和目標，制定施工組織原則。

圖5 拆除工藝流程

4 施工方法和技術措施

4.1 分塊原則和標準

橋梁拆除遵循“安全第一、有序開展、平衡對稱、化整為零、逆向施工”的原則。橋梁分塊根據橋梁結構特點、施工場地、周邊環境情況，考慮支撐吊裝運輸方案、箱梁鋼束錨具連接器橫梁布置情況、吊車吊運能力、汽車運輸能力、吊裝平穩性等確定分塊標準。分塊標準為主橋吊運段長度為2.4～3.0m，匝道橋吊運段長度為3.0m，模塊車運輸每跨運輸2段，每段最大14m。

4.2 切割方案

本工程采用無損切割技術，使用金剛石繩鋸進行切割，繩孔及吊裝孔采金剛石鉆孔機進行鉆孔，鉆孔在正式切割前完成。該方法具有快速、安全、環保、簡便等特點。

根據主橋結構尺寸情況，對于單箱雙室箱梁，橫橋向沿切割縫在橋梁中心線兩側各布置1個穿繩孔，配置三臺繩鋸進行切割，對于單箱單室箱梁，橫橋向沿切割縫的橋梁中線布置1個穿繩孔，配置兩臺繩鋸進行切割，橫橋向穿繩孔及繩鋸布置見圖6（a）和圖6（b）。

圖6 金剛石繩鋸切割方案

首段梁橫向采用八字形切口，上寬下窄，斜交角度約75°，見圖6（c）。橫向也采用斜切，切縫中插入楔形鐵片防止切割中卡繩。

4.3 切割泥漿水防污染措施準備

切割過程中用水量較大，采用灑水車供給各切割設備。通過在底部設置集水槽收集切割過程中產生的混凝土漿水，經集水管引至廢水收集池，沉淀后排出。集水槽立面布置情況見圖7（a），集水槽斷面布置情況見圖7（b）。

圖7 切割防污染措施

4.4 預應力彎橋防側滑措施

本工程A、B匝道上跨筍崗路主橋部位的橋梁（6跨）為預應力混凝土曲線連續箱梁，切割梁體后預應力釋放會導致梁體向曲線外側滑動，為保證切割過程的安全采取一定措施：

（1）增加模塊車支撐架整體寬度，提高支撐架整體穩定性，防止梁體側滑導致支架傾斜；

（2）結合計算，合理確定第一塊切割位置，保證切口位置由預應力釋放引起的側滑位移最小，切割位置位于曲線連續梁中點附近，根據預應力連接器和橫隔梁位置進行調整；

（3）減少支撐架與支撐物的摩擦力，允許一定的水平位移。

4.5 BIM技術應用

現場施工機械多，路線復雜，采用BIM技術，模擬現場拆橋情況，確保方案可實施性。通過建立橋梁BIM模型，利用Navisworks軟件對項目實施過程進行全過程全空間推演，對機械設備進場線路、吊機站位及吊裝、平板車運梁線路進行優化，對吊裝過程進行碰撞檢查，見圖8，確保各塊梁體吊裝順利進行[3]。

圖8 BIM推演

5 結語

深圳市黃木崗立交采用春節封路拆橋方案，利用無損性切割技術切割梁片及模塊車支頂切割直接馱運、模塊車支頂切割吊運、滿堂支架支頂切割吊運等三種支撐運輸工法相結合的實施方案，解決了施工過程對公眾、公共財物、臨近建筑、現有公共設施的保護。

先進SPMT模塊車的應用大大提升了拆橋速度，低噪音的金剛石繩鋸無損切割技術和降塵的噴淋系統及霧炮機應用大大降低了施工對周邊環境的干擾，BIM技術的應用發現并處理可能出現的問題，優化拆橋放案，無人機拍攝視頻，實時掌握多工作面共同作業的安全動態。

傳統的人工拆除和爆破拆除方法往往造成極大的破壞，制造出大量廢棄物，而采用無損切割技術拆除的材料完整整齊，通過后期處理成公園凳、路牙、人行道磚、管線涵等可使得到100%循環利用[4]。本次工程僅用9d就快速、安全、環保地拆除長1544m立交橋梁，將拆橋對周邊居民和城市交通的影響降到了最低，為后續城市拆橋工程提供豐富、寶貴的經驗。