架橋機在山區高速公路改擴建舊橋拆除中的應用

伍圣華,楊家財,張增輝

(1.廣西交通投資集團有限公司,廣西 南寧 530022;2.廣西桂鹿高速公路有限公司,廣西 南寧 530022)

0 引言

隨著我國經濟的快速發展,人民生活水平不斷提高,社會交通量大幅度增加,主干道高速公路需要改擴建以滿足人民對美好生活的需要。在改擴建的高速公路中,由于早期修建標準低,交通量大,原有橋梁病害較多,抗彎承載能力極限狀態不滿足要求,因此在改擴建時需要拆除重建[1]。桂柳高速公路改擴建項目波寨1號橋就是典型的山區高速公路橋梁,地形及交通均比較復雜。該橋采用架橋機逆作法對橋梁上構進行拆除,拆橋安全系數高,可為后期山區高速公路改擴建類似橋梁的拆除提供依據。

1 工程概況

G72泉州至南寧高速公路廣西桂林至柳州段改擴建工程項目起點位于桂林西樞紐互通,自北向南展線,止于鹿寨北樞紐互通,對既有的雙向四車道改擴建為雙向八車道高速公路標準[2]。該項目為廣西第一條高速公路,是連接桂林、柳州、南寧的重要運輸大通道,車流量大且重載車輛多,重車比例超45%。波寨1號橋位于永福縣境內,該橋舊橋設計為5×30 mⅠ型梁+1×13 m空心板型梁橋。該橋址區屬構造剝蝕侵蝕低山丘陵地貌,橋位位于斜坡、溝谷地貌,橋梁主要沿斜坡橫穿溝谷展布,高差在20～35 m,橋梁跨越沖溝內可見常年流水,橋位西側第2跨橋下有一條G322國道通過,國道交通量較大。經過勘察,該橋位于左右幅之間懸掛有通信光纜及國防光纜。經過檢測,該橋梁片翼緣板及橫隔板等出現多處鋼筋銹脹現象;經過檢測判定,該橋已不滿足當前橋梁新標準及重載交通運行要求,故需要拆除重建。

2 施工方案

桂柳高速公路改擴建項目因邊建設邊通車,為了確保既有結構物的安全以及當前的運營安全,減少因施工干擾對既有結構物造成損壞,既有橋梁的拆除及周邊施工均不允許爆破作業,又受到地形、光纜及國道G322正常運營安全的影響,故常見橋梁拆除方式不適用。經過多個方案對比,波寨1號橋采用架橋機逆作法施工工藝對上構進行拆除。

波寨1號橋上部結構拆除采用40 m×180 t架橋機吊裝梁板。在位于波寨1號橋橋頭位置整修臨時梁片破碎場地,破碎后建筑垃圾可用于回填便道或拖運至棄土場。該拆橋方案總體原則為:安全第一、施工有序、平衡對稱、化整為零、逆向施工。保通分階段拆除主線橋梁,對另半幅舊橋做好防護措施。施工思路與步驟如下:

(1)施工準備。及時與相關產權單位進行對接和辦理手續,對通信光纜及國防光纜進行遷改及采取保護措施。在橋下的G322國道上按要求搭建防護棚架,拆除第二跨在梁體吊裝時對G322國道進行交通管制。本方案所需設備均要求提前進場并進行驗收后方可投入使用,所有作業人員需提前做好安全教育培訓。

(2)橋面系及附屬結構拆除。采用繩鋸、小型鎬頭機與風鎬配合人工進行拆除,主要拆除防撞護欄及伸縮縫[3]。

(3)梁片拆除。對中跨每片梁之間橋面鋪裝和鉸縫進行鑿除,分離各板梁,然后采用架橋機拆除。

(4)使用運梁車將拆除的梁體運至破碎場,在破碎場使用一臺130 t和一臺200 t吊車將梁體從運梁車落至破碎場,然后使用破碎錘對梁體進行拆除破碎。

3 施工技術關鍵要點

3.1 防撞護欄拆除

防撞護欄采用切割機、繩鋸與汽車吊進行吊裝拆除。先對護欄進行豎向切割,間距為2 m一道,形成獨立單元。每個單元的護欄鋼筋混凝土最大重量為2.8 t(護欄混凝土+鋼筋),每個單元先提前進行2個吊裝孔的鉆眼,吊裝孔孔徑為10 cm。每個單元切割時采用25 t汽車吊預吊,防止護欄外側傾覆。吊裝采用6×37 M-IWRC鋼絲繩,繩徑為φ16 mm,破斷力為145 kN。采用平板車運輸至破碎場,并及時做好已拆除護欄橋梁的臨邊防護。

3.2 鉸縫切割

在橋面上找出各板梁之間鉸縫位置,沿橋面縱向劃線,定位出需破除位置,先用鎬頭機與風鎬將橋面鋪裝層沿縱向線向兩側鑿除20 cm,再采用切割機將梁板的連接部位混凝土切割開,確保切斷鉸縫鋼筋及連接梁體的預埋件,使絞縫處無混凝土或其他連接物質,各板梁達到分離目的,并將梁板的表面清理干凈[4]。

3.3 梁板拆除

梁板拆除時濕接縫盡可能保證和原工字梁的整體性,保證單梁的穩定性;由于濕接縫二次施工的特點,起吊時吊裝孔穿過濕接縫和工字梁解除連接,不得環繞濕接縫吊裝[5]。吊裝Ⅰ型梁時,保留端頭2個橫隔板不完全切斷,作為橫向聯系,拆除一片后剩余梁整體性較好,最后一邊Ⅰ型梁兩側采用三腳架角鋼固定,可防止Ⅰ型梁傾覆。

3.4 吊裝設置

波寨1號大橋梁板采用架橋機兜底吊裝,梁板最大重量為80 t,采用4根直徑為52.0 mm(6×37 S+IWR)的鋼絲繩,《鋼絲繩通用技術條件》(GB/T20118-2017)最小破斷力為1 530 kN,安全載重力為240.38 kN,單根鋼絲繩所受最大拉力為200 kN。鋼絲繩承載力滿足要求。為保證在起吊過程中梁板穩定,吊點設置在距梁端80 cm處,以保證起吊后與現狀梁板受力情況基本相同。在吊點位置處,需鑿出長度為20 cm、寬度為10 cm的凹槽,以方便安裝鋼絲繩。為了避免鋼絲繩磨損,在板梁兩側凹槽內設置橡膠墊。

圖1 邊梁穩固措施示意圖

3.5 架橋機施工要點(圖2)

(1)先穿吊梁鋼絲繩,穿好后的吊梁扁擔必須水平。第一根繩子的一端拴在鋼絲繩對折端,將繩子的另一端從吊裝孔內穿下,放至橋底。第二根繩子的一端從梁的外邊緣放至橋底,將兩根繩子拴在一起,人工在橋面拉動第二根繩子的另一端,將鋼絲繩的對折端拉至橋面,掛在吊梁扁擔上,等待卷揚機給力。

(2)啟動架橋機的兩個起重天車(天車1、天車2),將鋼絲繩預緊,如發現吊具不水平必須重新松鉤調整。第一片梁的左右空間位置狹小,起吊時必須點動起重天車將鋼絲繩預緊,然后點動逐步增大鋼絲繩的張緊力。觀察預制梁是否有抬升,如有抬升才能連續起鉤。第一片梁抬升超過次邊梁高度20 cm時停止抬升。

(3)架橋機兩個起重天車先橫向移動到架橋機的中心位置,待天車停穩、預制梁不晃動后,架橋機整體橫移到橋面中心位置。架橋機橫移的過程中監控橫移軌道的平穩性。

(4)運梁臺車開進架橋機腹腔內開始接梁。架橋機的天車1行走到運梁車車頭位置時落鉤。梁頭位置完全放穩并且捆綁完畢后拆除天車1吊梁鋼絲繩。天車2和車頭配合往后退,后退的過程中兩車司機配合好同步行走防止出現天車滑移。待天車2走到運梁臺車副車位置時停止。天車2停止位置嚴格控制在中支腿后3.0 m處,防止前支腿上翹。天車2卸梁完畢捆綁好后方可拆除吊梁鋼絲繩。

(5)運梁臺車把拆除的預制梁運出架橋機腹腔。兩天車前進至中支腿位置時,第一片梁拆除完畢。之后,兩天車重新回至安全范圍內,對架橋機走行軌道進行鎖定,同時對已拆除板梁兩側舊梁采取臨時支護措施;撤銷軌道防護枕木,排查施工現場,消除安全隱患。

圖2 架橋機拆橋示意圖

3.6 架橋機退孔

(1)拆除最后一片梁后,啟動運梁臺車將副車停在架橋機尾部。架橋機天車1開到運梁臺車副車位置時停止。天車1的吊梁鋼絲繩重新掛到副車梁頭的位置作為架橋機的配重。

(2)配重后退架橋機。天車1收緊吊梁鋼絲繩讓前支腿抬起離開前蓋梁50 mm。拔掉前支腿銷子,啟動前支腿油缸收起前支腿。啟動架橋機的中支腿、后支腿往后走,兩天車同步向前走形成配重。前支腿退到后蓋梁上方時完成跨線拆除任務。每拆除完成一孔Ⅰ型梁就需完成一次退孔。

3.7 梁片運輸與破碎

拆除的舊梁片采用運梁車進行運輸,舊梁片在運梁車上的支撐位置應該為梁片支座支撐的位置,并支承牢固,避免因受力不均出現意外。用導鏈將梁體與運梁車捆綁牢固再進行梁片運輸,避免在運輸過程中出現梁體倒斜事故。梁片運輸至臨時破碎場后,采用吊車將梁體落至破碎場,梁體放在破碎場時要做好支撐,防止梁體出現傾倒現象,采用破碎機對拆除的Ⅰ型梁進行破碎,同時采用隔離防護措施,防止碎渣飛濺,并進行噴霧降塵,避免揚塵污染環境。破碎完通過渣土車將建筑垃圾運至指定棄土場。

4 結語

桂柳改擴建項目波寨1號橋采用了架橋機逆作法對橋梁上構進行成功拆除,在實施過程中,基于架橋機在架梁工藝上的成熟使用,安全系數較高,既能避免拆橋對既有橋梁結構穩定的影響,也能保證既有高速公路的正常運營安全,交通管制時間短,交通組織壓力小,有效提高交通安全。架橋機逆作法拆橋工藝適用于橋梁高度較高,周邊環境要求較高,沒有場地架設大型吊車,也不能采用爆破和原位破除的橋梁;該工藝當前的難點在于梁片吊裝的鋼絲繩安裝以及架橋機退孔,在后續的應用中可采用自動化以及智能化等工藝進行輔助施工,以提高該工藝的施工安全及施工效率,促進該工藝的成熟應用。