西溪特大橋拆除方案研究

王浩浩　李健

摘要：G15沈海高速公路改擴(kuò)建工程中，現(xiàn)狀西溪特大橋由于滿足不了通航和新線位要求需拆除重建。考慮到西溪特大橋上跨西溪航道、下穿廈深鐵路、橋址周邊敏感控制因素眾多、拆除難度大，文章對(duì)切割拆除法、機(jī)械破除法和爆破拆除法等多種橋梁拆除方案進(jìn)行了比選。最終選擇采用切割拆除和機(jī)械破除工藝結(jié)合的方法對(duì)橋梁進(jìn)行拆除，并介紹了拆除方案流程和施工重難點(diǎn)，以期為類似橋梁拆除工作提供參考。

關(guān)鍵詞：高速公路改擴(kuò)建；橋梁拆除；線切割拆除；機(jī)械切割拆除

0引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，作為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要工程，我國(guó)高速公路網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也日益完善。然而，一些修建時(shí)間較早的老舊高速公路通行能力已難以滿足日益增長(zhǎng)的交通需求，因此對(duì)老舊高速公路的改擴(kuò)建工作已迫在眉睫。在改擴(kuò)建工作中，一些橋梁受周邊眾多因素限制不能采用常規(guī)方法進(jìn)行拆除，需考慮眾多控制因素。西溪特大橋上跨西溪航道，下穿廈深鐵路，橋址周邊敏感控制因素眾多，拆除難度大，在高速公路改擴(kuò)建工程中非常具有代表性。本文以此為例，對(duì)其拆除方案進(jìn)行了研究，以期為類似橋梁拆除工作提供參考。

1 工程概述

G15沈海高速公路漳州龍海至詔安段為雙向四車道高速公路，路基寬度為26.0 m，于2001年底建成通車，設(shè)計(jì)速度為100 km/h。隨著周邊經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，現(xiàn)狀沈海高速公路漳詔段的服務(wù)水平和通行能力已難以滿足日益增長(zhǎng)的交通量需求，為改善和緩解這種不利局面，擬對(duì)沈海高速公路漳州龍海至詔安段進(jìn)行改擴(kuò)建。

西溪特大橋位于G15沈海高速公路漳詔段，下穿廈深鐵路，上跨九龍江西溪及其航道。橋面雙幅總寬為26 m，全長(zhǎng)1 264.98 m。上部結(jié)構(gòu)為9×25 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁+（35.4+11×50+35.4）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁+22×25 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁，下部結(jié)構(gòu)為雙柱式橋墩，肋板橋臺(tái)，配鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

2 橋梁拆除論證

2.1 原橋拆除必要性

對(duì)本項(xiàng)目進(jìn)行改擴(kuò)建，該節(jié)點(diǎn)段由于受九龍江西溪通航、洪水位的控制，路線縱坡抬高，且路線平面從該橋處與老路分離，故擬廢除現(xiàn)狀西溪特大橋。此外，若采用相同路線，橋梁拼寬利用，需采用兩側(cè)拼寬8.5 m（雙向8車道），而現(xiàn)狀主橋?yàn)?1×50 m預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁，采用相同跨徑拼寬難度較大；若采用常規(guī)跨徑拼寬，則對(duì)通航不利，因此考慮拆除原橋。

2.2 歷年檢測(cè)狀況

根據(jù)2012-2018年的橋梁檢測(cè)結(jié)果，該橋梁技術(shù)狀況等級(jí)多次被評(píng)定為3類，上部、下部主要承重構(gòu)件病害較為嚴(yán)重，每年都需要進(jìn)行檢測(cè)、維修和加固，且維修加固成本較高。另外，沈海高速公路漳州段交通量很大，檢測(cè)、加固期間需要進(jìn)行交通管制，這對(duì)正常的交通出行極為不利。因此，此次改擴(kuò)建工程考慮將其拆除重建，從根本上解決問(wèn)題。

2.3 橋下通航情況

原九龍江西溪（西溪橋閘至福河段）航道技術(shù)等級(jí)為內(nèi)河Ⅴ級(jí)航道，上游西溪橋閘僅可通航20 t船舶，沿程建有4座跨河橋梁，由于現(xiàn)狀西溪特大橋跨徑不滿足Ⅴ級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)，該航段已調(diào)整為內(nèi)河Ⅶ級(jí)航道。現(xiàn)狀西溪特大橋與九龍江西溪斜交角度為125°，且有通航要求，但砂石運(yùn)輸船通行經(jīng)常與橋墩發(fā)生碰撞，影響船只通行安全與橋梁的穩(wěn)定性，近年來(lái)已多次進(jìn)行加固，此處成為了道路與船只通行的瓶頸。因此，以沈海高速公路改擴(kuò)建為契機(jī)，拆除既有西溪大橋并進(jìn)行重建。重建時(shí)將適當(dāng)增加橋梁跨徑，滿足橋下船只的通行需求，避免碰撞，消除安全隱患。

3 拆除方案比選

3.1 橋梁周邊敏感點(diǎn)

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工情況的了解直接關(guān)系到拆橋設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。通過(guò)對(duì)橋址周邊在建或已建構(gòu)筑物現(xiàn)狀、河道、通航情況、周邊道路情況等相關(guān)因素的實(shí)地調(diào)查，結(jié)合收集的其他基本設(shè)計(jì)資料，為橋梁拆除提供依據(jù)。其中，橋梁周邊敏感點(diǎn)如圖1所示。

（1）西溪特大橋第9跨下跨村道為道路和防洪堤結(jié)合，目前主要為當(dāng)?shù)卮迕裢ㄐ杏谩Ｔ撀穼?.5 m，凈高約為5 m。

（2）既有廈深高鐵上跨西溪特大橋第14跨，與西溪大橋凈空為8 m，墩柱與橋最近距離約為12 m。第13～23跨跨越西溪，其中14#～17#墩設(shè)置了防撞鋼結(jié)構(gòu)。西溪航道等級(jí)為Ⅴ級(jí)。

（3）西溪特大橋第32跨跨越村道，村道寬7.5 m，目前主要為當(dāng)?shù)卮迕裢ㄐ杏谩５?8跨跨越河道，河道寬約12 m。

3.2 拆橋方案比選

常見(jiàn)的橋梁拆除施工方案主要有機(jī)械破除、線切割拆除、爆破拆除等工藝［1］。

（1）機(jī)械破除法：利用炮機(jī)直接鑿除橋梁，結(jié)合運(yùn)輸車輛將鑿除物轉(zhuǎn)運(yùn)出施工現(xiàn)場(chǎng)。該方法施工振動(dòng)大、噪音大、污染大，施工作業(yè)機(jī)械占用行車道、施工產(chǎn)生的飛散物、粉塵對(duì)橋下通行車輛安全隱患大，施工期間需中斷橋下交通。但炮機(jī)鑿除法拆除橋梁施工快速、工期短、造價(jià)低，并且對(duì)交通通行的影響時(shí)間較少。

（2）切割拆除法：采用切割機(jī)將主梁結(jié)構(gòu)分塊切割，再利用汽車吊和平板車轉(zhuǎn)運(yùn)出施工現(xiàn)場(chǎng)。該方法施工靈活、噪音小、污染小，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞，能對(duì)其他拆除方式不能施工的橋梁進(jìn)行拆除，但施工工期長(zhǎng)，因此對(duì)交通通行的影響時(shí)間也比較長(zhǎng)［2］。由于切割施工在橋面上進(jìn)行，需搭設(shè)支架，支架規(guī)模也比較大，受橋下凈空限制較大、造價(jià)高。

（3）爆破拆除法：采用一定的爆破器材先在結(jié)構(gòu)物上鉆眼，埋置炸藥，并通過(guò)引爆炸藥的方式將舊橋破壞掉，再利用平板車轉(zhuǎn)運(yùn)出現(xiàn)場(chǎng)。該方法對(duì)周邊環(huán)境要求很高，會(huì)對(duì)周邊結(jié)構(gòu)物造成較大影響，對(duì)工作時(shí)的天氣狀況要求也很高，對(duì)炸藥的埋置位置要做嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，爆破器材的質(zhì)量及性能在作業(yè)前要進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)。另外，爆破作業(yè)需要較復(fù)雜的申請(qǐng)批復(fù)手續(xù)，安全風(fēng)險(xiǎn)也較大。

各拆除方案優(yōu)缺點(diǎn)情況見(jiàn)表1。

結(jié)合沈海高速公路實(shí)際運(yùn)行情況，考慮拆除過(guò)程中保通方案，以及對(duì)周圍鐵路、航道、道路等控制因素的影響，對(duì)距離周圍構(gòu)筑物較近的橋跨選用線切割工藝拆除，距離周圍構(gòu)筑物較遠(yuǎn)的橋跨選用機(jī)械破除工藝拆除。在盡量減少對(duì)交通通行的影響及對(duì)原橋周邊現(xiàn)有建筑物影響的同時(shí)，降低一定程度的造價(jià)［3］。

4 橋梁拆除施工

4.1 拆橋設(shè)計(jì)原則

（1）該橋與鐵路、村道、河道、航道相互干擾，拆橋時(shí)以不影響鐵路通行、保證周邊建筑物結(jié)構(gòu)安全為原則［4］。

（2）依據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)及所處位置，制定相應(yīng)的拆橋措施。

根據(jù)以上原則考慮，西溪特大橋第9、32跨跨越村道，第38跨跨越河道，為保護(hù)既有村道設(shè)施不被破壞，第9、32、38跨T梁按照切割拆除的工藝，其余T梁按照原位破碎拆除的工藝。針對(duì)第10～22跨現(xiàn)澆箱梁采用切割拆除的工藝。具體拆除工藝見(jiàn)表2。

4.2 拆橋措施輔助方案

西溪特大橋周邊敏感點(diǎn)較多，橋梁長(zhǎng)，拆除難度高，須對(duì)施工安全有更高要求。為了確保拆除過(guò)程的安全性及快捷性，設(shè)計(jì)從拆除措施方面制定兩個(gè)方案。其中，方案一為：使用鋼平臺(tái)履帶吊切割吊裝，該方案為在跨越九龍江范圍內(nèi)采用搭設(shè)鋼便橋的措施輔助拆除施工；方案二為：使用組合浮吊切割吊裝，該方案為在跨越九龍江范圍內(nèi)使用大噸位船舶來(lái)輔助拆除施工［5］。

輔助方案一：使用鋼平臺(tái)履帶吊切割吊裝。

由于工期緊，應(yīng)采用多點(diǎn)同時(shí)施工作業(yè)。總體采用搭設(shè)左右幅鋼棧橋和鋼管樁貝雷片的鋼平臺(tái)作為吊裝平臺(tái)進(jìn)行切割吊裝拆除方法。考慮橋墩與箱體不固結(jié)，在橋墩中心線兩側(cè)各13.5 m的長(zhǎng)度采用搭設(shè)鋼管支撐架支撐箱梁，再拆除連續(xù)箱梁，先按翼板、頂板、底板的先后順序進(jìn)行拆除，逐漸減輕重量，再拆除腹板，最后拆除橋墩中心線兩側(cè)各13.5 m長(zhǎng)度的箱梁。鋼管貝雷片的鋼作業(yè)施工平臺(tái)應(yīng)搭設(shè)至離舊橋翼緣板垂直線邊緣，作為拆除橋墩及墩頂部分箱梁。鋼棧橋和鋼平臺(tái)承載力要根據(jù)吊物重量及吊車和車輛的重量之和進(jìn)行設(shè)計(jì)。

輔助方案二：使用組合浮吊切割吊裝。

采用搭設(shè)左右幅鋼棧橋結(jié)合組合浮吊進(jìn)行切割的吊裝拆除方法，在橋墩中心線兩側(cè)各13.5 m長(zhǎng)度搭設(shè)鋼管支撐架支撐箱梁，再對(duì)連續(xù)箱梁進(jìn)行拆除，按翼板、頂板、底板的先后順序進(jìn)行拆除，逐漸減輕重量，再拆除腹板，最后拆除橋墩中心線兩側(cè)各13.5 m長(zhǎng)度的箱梁。

在橋兩岸靠汕頭方向搭設(shè)鋼管樁貝雷片的鋼作業(yè)施工平臺(tái)作為組合浮吊組裝平臺(tái)及切塊運(yùn)上岸駁船停靠點(diǎn)，在福州方向岸邊搭設(shè)鋼管樁平臺(tái)貝雷片的鋼作業(yè)施工平臺(tái)作為組合浮吊組裝平臺(tái)及切塊運(yùn)上岸駁船停靠點(diǎn)。鋼棧橋和鋼平臺(tái)承載力要根據(jù)吊物重量及吊車和車輛的重量之和進(jìn)行設(shè)計(jì)。如圖2所示。

4.3 拆除施工流程

全橋拆除流程：拆除橋面路燈、標(biāo)志牌等附屬件→銑刨橋面瀝青→拆除西溪大橋河中橋墩防護(hù)架→搭設(shè)箱梁鋼管支撐架及鋼結(jié)構(gòu)臨時(shí)便橋→拆除全橋防撞護(hù)欄及翼板→拆除箱梁頂板和底板→拆除箱梁腹板及T梁橋梁→拆除橋墩中心兩側(cè)13.5 m的箱體→拆除鋼管支撐架→拆除箱梁下部結(jié)構(gòu)。

4.3.1 T梁原位破碎拆除步驟

（1）拆除橋面附屬物。橋面附屬件采用汽車吊及人工氧氣割進(jìn)行拆除并用車輛外運(yùn)。

（2）T梁及混凝土護(hù)欄采用破碎設(shè)備進(jìn)行原位破碎拆除。

（3）下部結(jié)構(gòu)采用液壓破碎機(jī)進(jìn)行原位破碎拆除。

4.3.2 T梁切割拆除步驟

（1）拆除橋面附屬物。橋面附屬件采用汽車吊及人工氧氣割進(jìn)行拆除并用車輛外運(yùn)。

（2）混凝土護(hù)欄采用金剛繩鋸進(jìn)行分段切割及外運(yùn)。

（3）T梁采用金剛繩鋸進(jìn)行分段切割及外運(yùn)。

（4）下部水上結(jié)構(gòu)采用金剛繩鋸切割吊裝拆除施工，下部水下結(jié)構(gòu)承臺(tái)及水下墩柱采用水下切割設(shè)備及履帶吊吊裝進(jìn)行切割拆除。

4.3.3 箱梁拆除步驟

（1）拆除橋面附屬物。橋面附屬件采用汽車吊及人工氧氣割進(jìn)行拆除并用車輛外運(yùn)。

（2）14#～17#墩水下鋼管樁采用水下切割設(shè)備及駁船履帶吊吊裝進(jìn)行切割拆除。

（3）混凝土護(hù)欄采用金剛繩鋸進(jìn)行拆除并分段切割及外運(yùn)。

（4）箱梁按照建橋逆序進(jìn)行切割吊裝拆除，上部結(jié)構(gòu)及下部水上結(jié)構(gòu)采用金剛繩鋸分段切割后吊裝拆除施工；下部水下結(jié)構(gòu)承臺(tái)及水下墩柱采用水下切割設(shè)備及履帶吊吊裝進(jìn)行切割拆除。

4.4 施工重難點(diǎn)

在拆除施工過(guò)程中，存在以下施工重、難點(diǎn)：

（1）鉆切割孔時(shí)應(yīng)查清橋面水平及坡度情況，鉆孔機(jī)應(yīng)根據(jù)橋面坡度及水平進(jìn)行安裝，保證梁片切割面垂直。

（2）切割孔距離應(yīng)≤5 m，不得使切割繩波動(dòng)過(guò)大，防止切割垂直度傾斜。

（3）箱體切割特別是腹板切割要確認(rèn)鋼絞線錨頭位置后進(jìn)行測(cè)量切割，防止對(duì)隔壁塊的箱梁鋼絞線造成破壞，對(duì)其他橋梁造成安全威脅。

（4）起重機(jī)的吊鉤繩在切塊縱向和橫向必須垂直吊鉤，應(yīng)在每片切塊縱向中心點(diǎn)和切塊兩端安裝攬風(fēng)繩，防止梁片吊離橋面后對(duì)上方的架橋機(jī)造成碰撞。

（5）起重機(jī)過(guò)孔安裝特別是支腿橫梁應(yīng)固定到位，起重機(jī)吊裝應(yīng)正確操作。

5 結(jié)語(yǔ)

西溪特大橋上跨西溪航道，下穿廈深鐵路，橋址周邊敏感控制因素眾多，拆除難度大，在高速公路改擴(kuò)建工程中非常具有代表性。本文考慮了西溪特大橋橋址周邊眾多控制因素，對(duì)多種橋梁拆除方案進(jìn)行了比選。最終，遵循安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀和有利環(huán)保的原則，確定采用線切割拆除和機(jī)械破除工藝結(jié)合的方法對(duì)橋梁進(jìn)行拆除，并詳細(xì)介紹了拆除過(guò)程和施工的重難點(diǎn)，以期為類似橋梁拆除工作提供參考。

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［5］楊逢春.跨河公路橋梁拆除關(guān)鍵施工技術(shù)［J］.交通世界，2020（23）：132-133.

作者簡(jiǎn)介：王浩浩（1996—），碩士，助理工程師，研究方向：橋梁工程設(shè)計(jì)。