上跨高速公路旧桥快速化拆除施工技术

刘 胤，刘 炎，别亚威，陈 丹

（中交第二航务工程局有限公司第六工程分公司，湖北 武汉 430014）

0 引言

随着我国经济社会的快速发展，部分早期建设的高速公路，已不能很好地满足经济社会发展和城乡建设的需求，故高速公路改扩建项目的开展变得逐渐重要。杨梓等[1]研究了几种常用的旧桥拆除方法及其应用案例，介绍了其各自的特点和局限性；针对旧桥拆除工程中的安全技术问题也有相关规范要求[2]；蒋洪涛[3]对预应力混凝土直线箱梁桥和曲线箱梁桥拆桥的拆除施工技术进行了研究；杨学祥[4]研究了按造桥时悬臂浇筑节段划分反向切割、吊运拆除的拆桥方法，并在老红星桥拆除工程中成功应用。然而，在高速公路改扩建工程的实施过程中，会出现对现有交通流有干扰的情况，特别是跨既有高速桥梁的拆除，需要在最短的时间和有限的工作面内完成桥梁拆除工作，给施工带来了难度。首先是交通组织的问题，占辉[5]对大流量交通状态下的高速公路改扩建工程的交通组织方法进行了研究；曹美俊[6]研究了跨既有高速公路预应力钢筋混凝土桥梁拆除施工技术,采用了搭设满堂支架结合混凝土切割机将梁体分块后吊运的方法。另外赵东海等[7-9]也对混凝土跨线桥梁的拆除技术作了深入研究。

但是目前，对于跨繁忙高速公路的旧桥，如何进行安全快速化的拆除施工，仍未形成成熟的施工工艺和工法进行推广，因而非常有必要对跨既有高速旧桥拆除的施工工艺、安全防护措施和节约时间等进行周密的部署、详细的分析研究来探索桥梁拆除的合理性、适用性和经济性。通过对甬台温高速公路复线南塘至黄华段万岙分离桥旧桥拆除施工的实例，对小节段静力切割的设计实施及交通组织方式进行研究，以达到顺利快速施工的目的，同时希望对于以后类似工程具有一定的借鉴意义。

1 工程概述

甬台温项目万岙分离跨线桥位于G15乐清收费站东侧，上跨甬台温高速公路。原桥分东西侧半幅设置，东西侧相隔净宽为13 m。甬台温高速公路日交通量为4～5万pcu。需拆旧桥为东侧跨越高速公路4×16 m连续箱梁，为普通钢筋混凝土单箱双室结构，高0.9 m、桥面宽12 m、梁底宽为7.9 m、桥面铺装层厚度为5 cm。其中箱梁顶板厚18 cm，底板厚16 cm，桥底净高6.1 m。桥梁情况见图1所示。

2 施工难点分析及总体方法选择

2.1 难点分析

（1）施工空间小，安全风险大。间隔16 m为城市主干道桥梁，通行量较大，起重设备需利用两桥梁中空间进行施工，且高速公路半幅仅10.5m宽，路外为海积淤泥场地，无法采用大型设备。

图1 旧桥现状之实景

（2）交通流量大，组织难度高，且施工时间有限。甬台温日交通流量为4～5万pcu，封道施工条件下必须保证行车安全及交通畅通，半幅封道时间最多为6d。

（3）不能破坏或污染路面。高速公路在封道结束后需快速恢复使用，故拆除过程的坠落物不得砸坏或污染路面。

（4）拆除过程震动不得过大。附近130 m处存在精密仪器厂，需保证不对其产生影响。

2.2 总体方法选择

现有桥梁拆除技术主要分为四大类，即静力切割技术、破碎技术、顶升技术和吊装技术。结合现场情况，提出几种方法并进行对比分析：

（1）依托工程万岙分离桥上跨双向四车道高速公路，且周边地质条件较差，采用大型特种设备吊移及顶升、顶推等适用性和经济性均较差。

（2）控制爆破法，针对该桥拆除存在以下缺点：a.附近工厂汇丰铜业存在精密仪器设备，爆破时产生的振动速度及频率虽满足爆破安全规程要求，但其对精密设备未提出相关标准，在国内尚无相关论证，因此对其影响无法估量；b.桥梁结构小，周边环境复杂，需要委托测振公司进行振动监测，成本高；c.对交通影响大，虽进行了路面防护，但是桥梁垮塌是否会对路面造成一定破坏无法精准估量，二期清运成本高时间长，涉路施工时间难控制。

（3）机械凿除在桥梁拆除中最为常见，在跨线桥拆除中也得到了运用，其成本低、施工简单，适用于一般情况下中小跨度RC连续梁拆除，可采用同步凿除或逐跨凿除，均需通过搭设支撑的方式进行凿除，在高速公路上跨线桥梁凿除下放塌落对路面造成较大冲击荷载，且需铺设较厚路面防护，安全可靠性偏低且清运成本大时间长，其对交通的影响较控制爆破法更大。

（4）静力切割法在国内外跨线桥梁拆除中运用效果较好，安全可靠性高，对路面无污染物破坏，后期清运简单，且仅需半幅封闭，适合常规双向四车道高速公路上跨段RC连续梁拆除。

结合以上分析，对该工程采取中间两跨采用静力切割法、两边跨采用直接机械凿除的方法进行拆除。

3 小节段静力切割具体施工方法研究

3.1 总体思路

中间两跨采用静力切割需合理设计安排，保证不对另半幅高速公路行车造成安全风险，同时不污染路面。总体思路为：封闭半幅车道，通过对桥梁本身进行快速化临时支撑，转换桥梁受力体系至专用临时支撑架上，将桥梁纵向划分成五个区块的小节段，每区块切割成≤3 m，进行切割后吊走，然后转换封闭车道，拆除另一侧，最后采用与桥梁施工逆序的方式从上至下逐步对中央分隔带区域梁体及墩柱进行拆除。

3.2 施工设备配置

由于高速公路半幅宽度12 m，空间最大能满足150 t-200 t吊车使用。根据计算，单跨梁重为200 t，梁体分为 5段，每段 3 m，重量 40 t，根据吊运位置可推断吊车工作半径为15 m，150 t吊车吊重为25 t左右，故考虑将采用2台150 t吊车进行抬吊。吊车施工平面布置见图2所示。

图2 吊车施工平面布置图

箱梁断面面积为5 m2，共分为6个断面，每次同时切割2个断面，每个断面同时采用4套设备同步切割。为确保在48 h内完成桥梁拆除，切割时间应控制在36 h以内，故选择额定切割效率为2.5 m2/h的TD-25型金刚石链式切割设备。

3.3 专用临时支撑架设计

常见静力切割旧桥拆除支架有土牛支撑、钢管支撑、满堂支架支撑及贝雷架支撑。由于土牛支撑堆积及清理时间长，且范围大、自重大，可能因此造成路基沉降等，并不适宜于跨高速公路旧桥拆除支撑；满堂支架搭设及拆卸时间长，也不能满足涉路施工时间短的工况。由于施工时间短，采用常规支架搭设拆除难度大，通过将各类支架优缺点综合考虑，设计了一种桥梁拆除专用临时支撑架[10]。具体结构见图3所示。

图3 专用临时支撑架结构图

为便于施工操作，将临时支撑架快速安装至设计位置，缩短涉路施工时间，在格构柱上焊接便于叉车直接叉运的拖口；为确保支撑结构重量轻便适应于叉车叉运，将扩大基础设置为采用HM588×300型钢焊接成型的方形钢基础；为避免底部应力集中对路面产生的破坏，在型钢基础底部设置1 cm厚钢板，以增大受力面积，同时可在施工时钢板底部下垫橡胶板，且设计阶段型钢基础与钢立柱之间竖向夹角需和高速路面契合；为保证结构的整体稳定性，可在基础内加设载重（比如预制混凝土块、砂料等），使支撑结构整体重心下移，增强抗倾覆力矩；另顶部工字钢与立柱之间设置高度可调装置，通过调节支架上部可调装置，将支架横梁与梁体贴合紧密。

3.4 具体施工步骤

半封闭高速公路，采用支撑架对封闭段梁体各区块及独柱墩两侧进行临时支撑（见图4），对每个切割断面处均设置3个切割穿线孔，采用取芯钻孔设备进行施工；然后将金刚链式切割设备从孔内穿入，每个断面设置2台设备，依次从中间向两边逐步进行梁体切割拆除，切割完成的块体由2台150 t吊车抬吊至高速公路线外（施工示意见图5），吊装穿线孔利用切割穿线孔。施工实施方案流程如下：

步骤一，所有机械进场，修通进场通道，线外填筑3 m施工平台。中央分隔带两侧各封闭一个车道（Ⅱ类封道）施工开口部，封道时间4 d。

步骤二，温州方向半幅封闭，转换交通，将上跨旧桥按3 m一段分为10个区块，并在区块分割线上采用抽芯钻孔机钻一个16 cm小孔，设立2#、3#、5#区块及12#墩两侧设立格构柱支撑。

图4 独柱墩结构示意及两侧临时支撑之实景

图5 施工示意图

步骤三，将4#块用吊车吊住，然后进行切割，切割完成后立即吊走。

步骤四，将3#、5#块用吊车吊住，然后进行切割，切割完成后立即吊走。

步骤五，将3#、5#块格构柱拆除，安装1#块格构柱支撑。

步骤六，将1#、2#块用吊车吊住，然后进行切割，切割完成后立即吊走，完成后将格构柱支撑也拆除，清理高速公路路面，解除交通封闭。

步骤七，转换交通，拆除宁波方向半幅；然后封闭中央分隔带两侧超车车道，拆除墩顶部分及墩柱，将墩顶梁体用吊车吊住，在梁底与墩柱结合处切割后吊走；然后垂直吊住墩柱，在墩柱底部进行切割，完成后直接吊装到拖车上，同时将临时支撑架也吊走，清理高速公路路面，解除交通封闭。

4 交通组织方式

总计经历3个阶段交通组织：（1）中央分隔带两侧车道封闭进行高速公路临时开口部施工，便于半幅封闭转换交通；（2）半幅封闭交通拆除一侧桥梁；（3）转换交通拆除另半幅及中央分隔带墩柱。

5 效益分析

主要经济效益：优化静力切割方法结合线外机械凿除的方式，较控制爆破法和常规静力切割法具有一定的经济优势；自主研发的专用临时支撑架，简化了施工工序，较常规临时支架支撑节约了材料和搭设施工成本；利用专用临时支撑架的快速化安装，加快了施工效率，减少了高速封道时间，半幅封道时间缩短为4 d，节约交通组织成本。

主要社会效益：使用小节段静力切割方法，避免了在跨路施工时使用爆破和机械破除方式，降低了对运营高速公路路面的破坏风险；切割过程中振动较小，避免了对邻近结构和环境（附近精密仪器厂）造成影响；通过合理的施工方法、高效的交通组织措施，减少了对繁忙高速公路运营的影响时间。

6 结论

通过采用小节段静力切割快速化桥梁拆除技术，安全快速地解决了甬台温高速公路复线万岙分离桥旧桥拆除的施工难题。通过理论分析和施工实践，得到以下结论：

（1）小节段静力切割快速化桥梁拆除技术，是将桥梁按顺序分块切割拆除，按原桥施工的逆序进行，由起重设备的配合来吊运梁段，是一种较为灵活的综合性拆除方法，对于跨线桥梁或空间狭小地区桥梁的快速化拆除具有较好的适用性，且具有一定的经济与社会效益。

（2）对于专用临时支撑架在小节段静力切割旧桥拆除施工技术中的使用，其具有方便安拆、节省时间、结构稳定和契合度好等特点，可进行进一步推广利用。