吊装拆除运营高速公路跨线天桥施工技术

李耀宇

（中铁十五局集团城市建设工程有限公司，河南 洛阳 100855）

0 引 言

随着高速公路交通量的日益增长，越来越多高速公路的服务水平和通行能力已不能满足需求，对现有高速公路的改扩建逐渐成为热点，在改扩建过程中要对高速公路运营的影响降到最小。拆除运营高速跨线天桥是高速公路改扩建中的重要环节，分析和研究在保障现有高速公路运营的情况下，对其上跨天桥进行拆除具有重要意义。连霍高速洛阳至三门峡段 18 座钢构天桥拆除［1］，太长高速公路上 K30+530 处跨线天桥拆除［2］，均对跨线天桥拆除的施工技术和施工组织进行了研究，在查阅文献时发现对天桥的爆破拆除和机械拆除研究较多，对吊装拆除运营高速公路跨线天桥施工技术的较少。因此，有必要对已有的高速公路梁板式跨线天桥拆除施工进行总结，以促进高速公路改扩建过程中，梁板式跨线天桥拆除技术的发展。下面将对连霍高速洛阳至三门峡段改建工程中的冯佐 1# 天桥梁板拆除施工进行讨论。

1 工程概况

1.1 运营高速公路概况

本段高速公路为双向四车道，平原微丘区计算行车速度 120 km/h，路基宽度 26 m，山岭重丘区计算行车速度 100 km/h，路基宽度 24.5 m，目前进出口交通量为 40 000 辆/每昼夜。本次改扩建采用设计速度平原微丘区 120 km/h 山岭重丘区 100 km/h 的双向八车道标准进行改扩建。

1.2 待拆天桥工程概况

连霍高速洛阳至三门峡段改扩建工程 TJ-18 标冯佐 1# 天桥，为 2h 20 m 简支梁桥，桥梁宽度均为 8 m，桥下净空为 4.7 m。主要拆除工程量有：拆除梁板 12 片、拆 除桥台2处、静力切割 220 m2、吊装孔 40 个、机械破除 12 片。该段路基为双侧拼宽，在原有高速公路两侧各拼宽 8.25 m。根据改扩建工程设计该天桥为全拆，为减少拆除施工对高速公路正常运营的影响，计划采用无振动静力切割设备先对梁板进行切割分离、顶升，然后集中时间进行梁板的吊装运输及桥台的机械破除。

1.3 天桥现场情况

该天桥已断行，过往车辆绕行其小里程 180 m 处的冯佐东天桥，天桥两端高速公路拼宽部分（已开挖至与运营高速公路路面大致水平，并已将两端桥台搭板拆除。具体布置如图1所示。

图1 冯佐1#施工场地示意图（单位：mm）

2 施工要点

天桥拆除施工要点主要分为梁板的纵横向切割分离、顶升；梁板的吊装拆除；吊装过程中的交通组织。具体施工步骤如下。

2.1 梁板的纵横向切割分离

2.1.1 切割前准备

1）施工前应充分了解天桥施工图纸［3］及现场情况调查。

2）切割设备、钻孔设备及发电设备的准备，在施工前对切割设备进行常规保养，保证设备正常工作，本次施工计划投入喜利得 LP-32 片锯 2 台，由于吊装孔数量多、施工难度大、施工速度慢，计划投入 4 台钻机进行施工，并备用 4 台。切割设备需要 380 V 动力电源，经现场考察电力条件不能满足施工要求，需配备 150 kW 发电机 1 台（自有），在施工前进行检修，保证正常运转。

3）清除桥上杂物、泥土并拆除混凝土防撞护栏上的防抛网；在两侧桥头设临时护栏及“施工重地、闲人免进”的警示牌，防止闲杂人员及车辆进入现场发生危险。

4）紧贴桥梁底部悬挂防护网及防水布，防止切割过程中有泥水、杂物落下影响车辆通行，宽度覆盖超车道、行车道和紧急停车带。

2.1.2 切割分离施工

1）用钻孔设备在桥面上钻出吊装孔（可用于梁板吊装时穿钢丝绳），同时找出梁板接缝的准确位置，吊装孔应设在距梁端 1 m 左右的位置，每道接缝 4 个吊装孔，分别设置在两端，保证每块梁板都能同时安装钢丝绳，以保证在吊装时的速度及梁板安全。

2）切割锯片使用顺序：80 0 cm→1 20 0 cm→1 600 cm，最大切割深度在 75 cm 以上，以保证梁板间的连接钢筋全部切断。

3）先将中墩盖梁处梁板间连接切断，使两孔桥梁梁板完全分离，每处切两道横缝，间距 5～8 cm，用喜利得电锤将缝间混凝土剔凿干净，使梁板之间完全分离，便于顶升和吊装。

4）纵向切割时沿梁板接缝进行纵向直线切割，切割深度≥75 cm，以保证将梁板接缝处的横向连接钢筋切断，使顶升工作能够顺利进行。

2.2 梁板的顶升施工

冯佐 1# 天桥 20 m 空心板厚度 80 cm，路面混凝土铺装层 7～13 cm，总厚度为 87～93 cm，静力切割深度 75 cm，有 12～18 cm 的湿接缝混凝土没有完全切透（根据文献［3］，其中 10 cm 为砂浆抹缝），因此需要采用顶升的方法使梁板之间完全分离。要将梁板完全分离，顶升的力除了要克服单片中梁的重力N外，还要克服梁板未切透部分的抗劈裂力P。

为更切合实际地指导施工，保障顶升过程顺利进行，在顶升前先进行单片中梁重量计算、梁板未切透部分的受力分析，并根据计算、分析出的结果选择合理的机械及方法。

2.2.1 受力计算

以冯佐 1# 天桥施工图纸（文献［3］）为依据，结合现场实际情况，计算如下。

1）单片中梁质量。计算单片中梁质量时，除了表1中所列钢筋、混凝土的质量外，还应根据原洛三高速公路跨线天桥施工图及现场调查情况，还应考虑铰缝、封端、桥面铺装的质量，如式（1）所示。

表1 冯佐1#天桥单片中梁主要工程数量表

2）混凝土未切透部分的受力分析。根据现场情况及参考文献［3］在梁板“企口缝”处取芯样用于试验。

参照文献［5］、［6］进行试验，检测混凝土力学性能，为施工方案提供依据。

式中：fts为混凝土劈裂抗拉强度，MPa；P为破坏荷载，N；A为试件劈裂面面积，mm2；

根据表2试验统计本次计算混凝土抗劈裂强度采用 2.71 MPa，根据现场调查湿接缝处未切透厚度为 12～18 cm（根据图纸，其中 10 cm 为砂浆抹缝），采用平均值 15 cm 进行计算分析，混凝土有效连接面为 15-10 cm=5 cm=50 mm。由式fts=2P/Aπ=0.637P/A 得出

表2 混凝土抗劈裂强度试验分析成果表

2.2.2 梁板顶升

由式（1）、式（3）的计算结果N+P=283.2 kN+ 8 508.6 kN=8 791.8 kN 小于 4 台 250 t 千斤顶的工作最大力量 250h 4h 9.8=9 800 kN；采用 4 台千斤顶同步顶升的方案，每个千斤顶与液压泵站连接，由泵站统一控制，千斤顶上安装工字钢支架，由钢丝绳通过吊装孔进行固定，分别架设在梁板两端。

顶升采用隔一顶一的方法，使所有梁板之间彻底分离没有任何粘连，保证吊装工作顺利进行（见图2）。

图2 采用顶升的方法使梁板之间完全分离

2.3 吊装设备选择及场地布置

现场利用加宽部分路基作为主要吊装场地，汽车吊车作为主要吊装设备，所以在路基加宽部分路基开挖（填筑）时，先临时将加宽部分路床与老路路面进行顺接、整平、碾压，同时为保证吊装的顺利进行，还需临时占用老路边沟及老路的部分紧急停车带（实施交通组织）。

2.3.1 吊装设备初选

根据现场考察情况及《河南省高速公路管理条例》，为保证在吊装期间不影响高速公路运营，经现场初步测算（由于已经进行过切割、顶升，吊装测算只考虑单片边梁、护栏自身质量）为安全起见，计划 200 t 和 300 t 吊车同时站在两侧加宽路基上，如图3所示，可直接把梁板吊至运梁车上。

2.3.2 对初选方案的验证

1）熟悉图纸，了解老桥结构并计算单片边梁的质量T。

图3 吊车站位布置图（单位：mm）

表3 冯佐1#天桥单片边梁主要工程数量表

计算单片边梁质量时，除了表3中所列钢筋、混凝土的质量外，还应根据原洛三高速公路跨线天桥施工图及现场调查情况，还应考虑护栏、铰缝、封端、桥面铺装的质量，如式（4）所示。

表4 200t汽车吊车性能表

表5 300t汽车吊车性能表

2）根据 QAY200型、QAY300型汽车吊车使用说明，分析出吊车选择及站位是否合理，表4表5为 200 t、300 t 汽车吊车性能表。

图4 汽车吊车吊装示意图（单位：mm）

结合表4、表5、图4得出200 t 吊车在吊装距离最远吊点的边梁时最大起吊质量为T2=42.5～36.5 t、T/2=49.2/2=24.6 t（边板质量/2），T1>T/2，200 t 吊车选择及站位合理。

300 t 吊车在吊装距离最远吊点的边梁时最大起吊质量为T1=32～28.3 t、T/2=49.2/2=24.6 t（边板质量/2），T1>T/2，300 t 吊车选择及站位合理。

2.4 吊装拆除及交通组织

梁板顶升后应尽快对顶升过的梁板进行吊装拆除，由于顶升后的梁板间处于完全分离状态，在吊装前还应做好梁板间的临时连接及边梁支撑，吊装时再对临时连接及支撑拆除，按照先边梁后中梁、先两边后中间的顺序进行逐片梁板的吊装拆除。吊装拆除的梁板直接装车运出场外，并进行破除清理。吊装拆除时还应做好交通组织及吊装过程中各个环节间的衔接。

1）待切割、顶升及其他准备工作完成后，向高速交警、路政单位报告，确定具体吊装拆除时间。

2）在吊装拆除点的前后和高速收费站的前方 2 km 的醒目处设置告“施工告知牌”，并在距吊装拆除点 2 kg 处依次设置“限速 80、减速慢行、道路变窄”等警示牌。

3）为确保交通安全及吊装安全顺利进行，梁板吊装起吊时采用临时封闭交通，间歇性断行的方法进行。

4）为尽量缩短吊装及封闭交通的时间，需在吊装前将所有梁板用钢丝绳捆绑好，根据冯佐 1# 天桥吊装的情况，每片梁的吊装时间如表6所示。

表6 吊装拆除时间表

3 关键技术分析

通过分析冯佐 1# 天桥的吊装拆除过程，总结出以下主要施工步骤及技术要点。

1）进行加宽部分土石方开挖，平整出吊装施工场地，场地平整时应注意在老路排水边沟处埋设临时排水管。

2）梁板的纵横向切割分离、顶升，施工过程中要注意桥下采取适当的防护措施及施工废水的收集排放，避免施工过程中影响高速公路上的车辆正常通行。

3）梁板的吊装拆除，应组织好施工过程高速公路的保通工作，设置应有的道路标识，安排相应保通人员协同高速路政人员进行现场指挥。

4 结 语

梁板式跨线天桥的拆除作为既有高速公路改扩建中的一个重要环节，应根据施工方法的优势及不足合理选择。此施工方法在实际施工中对桥梁的结构形式及施工场地，仍存在一定局限性，但高速公路跨线天桥的结构类型繁多、施工场地更是复杂多变，仍需进一步深入研究，实现营运建设双赢。