保通條件下高速公路擴建上跨天橋拆除重建施工技術

【摘要】

結合京滬高速萊蕪至臨沂段改擴建項目跨既有高速混凝土連續箱梁橋拆除重建鋼混疊合梁工程實例，對保通條件下拆除重建橋梁施工方案進行對比分析，研究確定既有混凝土橋梁梁體采用單幅雙向保通搭設支墩分段切割吊裝拆除方法；鋼箱梁采用單幅雙向保通架設鋼腹板并研發一種翼板吊架裝置作為鋼混疊合梁現澆翼緣板施工平臺，解決了工期緊、對既有通行高速影響大等難題，節約了成本，可為同類工程提供借鑒和參考。

【關鍵詞】既有干線高速 ； 上跨天橋； 拆除重建； 施工技術

【中圖分類號】U448.17【文獻標志碼】A

［定稿日期］2024-07-22

［作者簡介］尚大朋（1987—），男，本科，工程師，主要從事道路與橋梁工程施工技術管理工作。

0 引言

高速公路擴建因既有天橋跨徑不滿足主線擴建要求，需拆除重建。傳統的橋梁拆除方法主要有機械破碎法、爆破拆除法、滿堂支架分塊切割法等［1-2］，需要中斷交通。既有高速改擴建施工一般不得中斷交通，保通條件下既有天橋拆除重建施工技術值得探討。

1 工程概況

京滬高速萊蕪至臨沂段改擴建工程為雙向四車道改雙向八車道，K664+764天橋舊橋上部結構為（17+20+20+17） m鋼筋混凝土連續箱梁，單箱單室，下部結構為樁柱式橋墩、肋板臺，墩臺采用樁基礎。設計為拆除舊橋原位新建，新建天橋上部結構為4×30 m鋼混疊合梁，下部結構與舊橋相同。

2 既有上跨拆除技術

保通條件下既有上跨混凝土連續箱梁橋梁體拆除一般有搭設支墩分段切割吊裝拆除法、基于SPMT模塊車快速拆除法，本文介紹兩種方法并進行比選。

2.1 支墩切割吊裝拆除法

跨高速兩孔梁體采用搭設臨時支墩、金剛石繩鋸分段切割梁體吊裝至路外破碎［3］。高速以外邊跨梁體及下部結構采用機械破除。

2.1.1 施工流程

①設置臨時交通轉換口單幅交通封閉單幅雙向保通—②搭設臨時支墩—③分段切割中跨主梁—④主梁分段吊裝—⑤梁段路外破碎。

2.1.2 單幅雙向保通交通組織

上跨橋拆除期間采取單幅封閉單幅保通，在上跨橋前后增設臨時交通轉換口。根據交通流的運行速度60 km/h，轉換開口處漸變段采用半徑為R1 500 m的圓曲線徑向相接的線形，轉換開口長度為200 m。

作業區交通標志標線的布設及S、LS、H、G、LX、Z的取值應符合《道路交通標志和標線 第4部分：作業區》的規定，見圖1。

2.1.3 跨高速梁體拆除

梁體分段切割吊裝尺寸應根據吊車噸位、作業條件、橋梁跨徑、梁體截面尺寸、工期等因素綜合確定。臨時支墩采用螺旋管、型鋼制作，見圖2。應通過荷載分析驗算最不利情況支墩強度、剛度、基礎承載力等。

臨時支墩安裝采用吊車和輪式挖掘機配合，就位后調整頂部螺旋千斤頂，施加預支撐力，確保支墩與梁體密貼。梁體切割采用金剛石繩鋸，首節梁段切口呈倒“八”型便于梁段吊裝，見圖3。梁段切割后剩余橋跨受力體系由連續結構變為連續懸臂結構，多排彈性支撐約束，應對施工中各工況進行剩余橋跨和支撐體系進行受力驗算，施工期間加強觀測監控。

梁體分段吊裝，吊車噸位選用應根據吊車站位、最大梁段重量結合設備技術規格書確定，見圖4。吊裝鋼絲繩規格、長度根據最大梁段重量依據GB 8918-2006《重要用途鋼絲繩》計算確定，吊車站位支腿地基承載力應驗算最不利情況。

2.2" 基于SPMT模塊車快速拆除法

2.2.1 模塊車簡介

自行式模塊運輸車（Self-Propelled Modular Transporter，SPMT）主要由6軸線（或4軸線）標準模塊車、動力及控制單元（PPU）和無線控制器組成，其主要有升降調平、原地轉向等功能［4］。

2.2.2 施工流程

①梁段卸落場地建設—②單幅交通封閉單幅雙向保通—③拆除路側波形護欄—④馱運系統組拼與調試—⑤馱運系統就位頂升—⑥中跨梁體切割—⑦梁體移運—⑧梁段落架破碎。

2.2.3 梁段卸落場地

梁段卸落場地一般緊鄰既有上跨橋側10 m，場地大小宜根據拆除梁段長度和寬度確定。存梁場地頂標高與既有高速公路路面順接，應對走行道路地基承載力進行驗算，確保滿足要求。

2.2.4 模塊車組及馱運梁和落梁支架設計

根據既有橋梁情況，選擇模塊車組，每排車采用4或6軸線動力車+1個動力頭進行組合。車組拼接完成后進行空載模擬試驗，驗證其同步性和控制性。馱運梁支架采用標準桿件拼裝，由鋼管立柱、標準連接系桿、車頂分配梁及頂層分配梁組成，見圖5。馱梁支架也用做落梁支架，即馱梁支架的車頂分配梁支撐于地面1.5 m高的鋼支撐上，落梁支架下方設置條形基礎，保證其地基滿足承載力要求 ［5］。

2.2.5 模塊車馱運落梁

車載裝備沿移運路徑從臨時場地快速行駛至待拆除橋跨梁底，車組應對稱移運保持水平；各支撐點與橋底充分接觸。梁段采用金剛石繩鋸切割，梁段移運前應根據移運橋段理論重量及結構受力特點，采用車載裝備頂升20 cm，控制頂升速度在20～50 mm/min，便于從原橋位移出橋段；通過中心旋轉、平穩移動等措施將其放置在存放梁體的場地，見圖6，平移速度控制在500 m/h內。

2.3 方案比較

從技術特點、經濟合理性、工期三個方面對兩種方案進行分析比較，見表1。

3 鋼混疊合梁施工技術

3.1 鋼混疊合梁結構設計

鋼混疊合梁總高度1.7 m，總寬度8 m，為雙箱單室鋼箱結構，雙箱中間設置橫向聯系梁，頂板為現澆鋼筋混凝土。

3.2 底腹板加工

底腹板應根據運輸路線、現場安裝條件等因素進行分節段制造，節段梁拆分成底板、腹板、隔板等單元件加工，各節段梁制應在場內總裝試拼。

3.3 底腹板安裝

3.3.1 吊裝設備及配件選用

根據分段重量及現場吊裝條件選用吊車噸位。在每個分段上設置四個吊耳，按鋼箱梁分段最大噸位計算，應符合HG/T 21574-2008《化工設備吊耳及工程技術要求》要求。

3.3.2 吊裝流程

封閉A幅，B幅單幅雙向保通，按照4A、4B、3A、3B的順序吊裝同時吊裝鋼梁之間的連接系，環縫及連接系焊接。封閉B幅，A幅單幅雙向保通，按照2A、2B、1A、1B的順序吊裝同時吊裝鋼梁之間的連接系，環縫及連接系焊接，見圖7。

3.4 現澆頂板施工

3.4.1 翼板吊架設計

現澆板翼板懸臂長度825 mm，端部厚度180 mm。懸吊支架主骨架采用I12工字鋼，主骨架為不等臂T形，間距為2 m，主骨架①與鋼腹板剪力釘通過4根直徑16 mm圓鋼雙面焊接固定，末端采用2根16 mm圓鋼與鋼腹板剪力釘雙面焊接；在骨架②鉆20 mm圓孔作為吊桿穿孔，吊桿采用16 mm圓鋼，吊架底部橫梁采用I12工字鋼，縱向龍骨采用10 cm×10 cm方木，底模采用厚12 mm竹膠板。懸吊支架裝置構造見圖8。

3.4.2 翼板吊架受力檢算

（1）荷載計算。

單個吊架混凝土自重：G1=4.524 kN；

模板自重：以0.39 kN/m2計；

施工人員及設備荷載：以2.5 kN/m2計；

泵送混凝土產生的沖擊荷載：以0.15 kN/m2計；

則均布荷載為：F=8.88 kN;

作用在主骨架②的作用力近似為2個集中力F＇。

（2）計算參數。

計算長度L=1.5 m、H=0.75 m，1單元0.75 m、2單元0.08 m、3單元0.37 m、4單元0.14 m、5單元0.85 m、6單元0.06 m、7單元0.75 m。

（3）采用結構力學SM Solver軟件進行檢算。

（4）抗彎強度計算。

計算得到最大彎矩為：4.97 kN·m;

最大正應力68.4 MPalt;205 MPa。

（5）剪應力強度計算。

最大剪力為11.37 kN；

剪應力τ= 6.3 MPa＜［τ］＝125 MPa。

（6）結構位移。

主骨架②懸臂端部最大位移3 mm。

（7）焊接點及鋼箱梁鉚釘抗拔力計算。

骨架③受到最大軸向拉力為11.37 kN，單個鉚釘拉力為5.7 kN，通過對鉚釘進行抗拔力檢測，遠大于5.7 kN。

3.4.3 施工工藝

安裝翼板吊架鋪設底模并進行預壓觀測變形值與計算值是否相符。綁扎現澆頂板鋼筋，泵送澆筑混凝土。

4 結論

保通條件下跨既有高速鋼筋混凝土連續箱梁橋拆除可采用搭設支墩分段切割梁體吊裝拆除法或基于SPMT模塊車快速拆除法，應結合工程規模、成本、安全風險、工期等因素綜合考慮確定拆除方案。鋼混疊合梁懸臂現澆翼緣板采用自研發吊架，工裝簡單，相比支架法搭設門洞，降低了安全風險和施工成本。

參考文獻

［1］" 吳健謝，睿杰，楊勇，等.不間斷交通高速公路拓寬跨線橋拆除施工技術［J］.城市道橋與防洪，2018（1）：88-91.

［2］ 謝睿杰.高速公路跨線橋靜力拆除施工與控制方法研究［D］.武漢：武漢理工大學，2011.

［3］ 王臻林.繩鋸法整體拆除既有跨線橋施工技術［J］.鐵道建筑技，2013（1）：38-40，47.

［4］ 朱世峰，高望，賀鵬，等.基于地面支撐和SPMT的跨線橋快速移除技術［J］.施工技術，2020，49（23）：4-7，13.

［5］ 陳雅雄，王衛勝，祝衛星.基于SPMT工藝的橋梁快速拆除施工技術應用研究［J］.橋隧工程，2021（173）：133-136.