架桥机在山区高速公路改扩建旧桥拆除中的应用

伍圣华,杨家财,张增辉

(1.广西交通投资集团有限公司,广西 南宁 530022;2.广西桂鹿高速公路有限公司,广西 南宁 530022)

0 引言

随着我国经济的快速发展,人民生活水平不断提高,社会交通量大幅度增加,主干道高速公路需要改扩建以满足人民对美好生活的需要。在改扩建的高速公路中,由于早期修建标准低,交通量大,原有桥梁病害较多,抗弯承载能力极限状态不满足要求,因此在改扩建时需要拆除重建[1]。桂柳高速公路改扩建项目波寨1号桥就是典型的山区高速公路桥梁,地形及交通均比较复杂。该桥采用架桥机逆作法对桥梁上构进行拆除,拆桥安全系数高,可为后期山区高速公路改扩建类似桥梁的拆除提供依据。

1 工程概况

G72泉州至南宁高速公路广西桂林至柳州段改扩建工程项目起点位于桂林西枢纽互通,自北向南展线,止于鹿寨北枢纽互通,对既有的双向四车道改扩建为双向八车道高速公路标准[2]。该项目为广西第一条高速公路,是连接桂林、柳州、南宁的重要运输大通道,车流量大且重载车辆多,重车比例超45%。波寨1号桥位于永福县境内,该桥旧桥设计为5×30 mⅠ型梁+1×13 m空心板型梁桥。该桥址区属构造剥蚀侵蚀低山丘陵地貌,桥位位于斜坡、沟谷地貌,桥梁主要沿斜坡横穿沟谷展布,高差在20～35 m,桥梁跨越冲沟内可见常年流水,桥位西侧第2跨桥下有一条G322国道通过,国道交通量较大。经过勘察,该桥位于左右幅之间悬挂有通信光缆及国防光缆。经过检测,该桥梁片翼缘板及横隔板等出现多处钢筋锈胀现象;经过检测判定,该桥已不满足当前桥梁新标准及重载交通运行要求,故需要拆除重建。

2 施工方案

桂柳高速公路改扩建项目因边建设边通车,为了确保既有结构物的安全以及当前的运营安全,减少因施工干扰对既有结构物造成损坏,既有桥梁的拆除及周边施工均不允许爆破作业,又受到地形、光缆及国道G322正常运营安全的影响,故常见桥梁拆除方式不适用。经过多个方案对比,波寨1号桥采用架桥机逆作法施工工艺对上构进行拆除。

波寨1号桥上部结构拆除采用40 m×180 t架桥机吊装梁板。在位于波寨1号桥桥头位置整修临时梁片破碎场地,破碎后建筑垃圾可用于回填便道或拖运至弃土场。该拆桥方案总体原则为:安全第一、施工有序、平衡对称、化整为零、逆向施工。保通分阶段拆除主线桥梁,对另半幅旧桥做好防护措施。施工思路与步骤如下:

(1)施工准备。及时与相关产权单位进行对接和办理手续,对通信光缆及国防光缆进行迁改及采取保护措施。在桥下的G322国道上按要求搭建防护棚架,拆除第二跨在梁体吊装时对G322国道进行交通管制。本方案所需设备均要求提前进场并进行验收后方可投入使用,所有作业人员需提前做好安全教育培训。

(2)桥面系及附属结构拆除。采用绳锯、小型镐头机与风镐配合人工进行拆除,主要拆除防撞护栏及伸缩缝[3]。

(3)梁片拆除。对中跨每片梁之间桥面铺装和铰缝进行凿除,分离各板梁,然后采用架桥机拆除。

(4)使用运梁车将拆除的梁体运至破碎场,在破碎场使用一台130 t和一台200 t吊车将梁体从运梁车落至破碎场,然后使用破碎锤对梁体进行拆除破碎。

3 施工技术关键要点

3.1 防撞护栏拆除

防撞护栏采用切割机、绳锯与汽车吊进行吊装拆除。先对护栏进行竖向切割,间距为2 m一道,形成独立单元。每个单元的护栏钢筋混凝土最大重量为2.8 t(护栏混凝土+钢筋),每个单元先提前进行2个吊装孔的钻眼,吊装孔孔径为10 cm。每个单元切割时采用25 t汽车吊预吊,防止护栏外侧倾覆。吊装采用6×37 M-IWRC钢丝绳,绳径为φ16 mm,破断力为145 kN。采用平板车运输至破碎场,并及时做好已拆除护栏桥梁的临边防护。

3.2 铰缝切割

在桥面上找出各板梁之间铰缝位置,沿桥面纵向划线,定位出需破除位置,先用镐头机与风镐将桥面铺装层沿纵向线向两侧凿除20 cm,再采用切割机将梁板的连接部位混凝土切割开,确保切断铰缝钢筋及连接梁体的预埋件,使绞缝处无混凝土或其他连接物质,各板梁达到分离目的,并将梁板的表面清理干净[4]。

3.3 梁板拆除

梁板拆除时湿接缝尽可能保证和原工字梁的整体性,保证单梁的稳定性;由于湿接缝二次施工的特点,起吊时吊装孔穿过湿接缝和工字梁解除连接,不得环绕湿接缝吊装[5]。吊装Ⅰ型梁时,保留端头2个横隔板不完全切断,作为横向联系,拆除一片后剩余梁整体性较好,最后一边Ⅰ型梁两侧采用三脚架角钢固定,可防止Ⅰ型梁倾覆。

3.4 吊装设置

波寨1号大桥梁板采用架桥机兜底吊装,梁板最大重量为80 t,采用4根直径为52.0 mm(6×37 S+IWR)的钢丝绳,《钢丝绳通用技术条件》(GB/T20118-2017)最小破断力为1 530 kN,安全载重力为240.38 kN,单根钢丝绳所受最大拉力为200 kN。钢丝绳承载力满足要求。为保证在起吊过程中梁板稳定,吊点设置在距梁端80 cm处,以保证起吊后与现状梁板受力情况基本相同。在吊点位置处,需凿出长度为20 cm、宽度为10 cm的凹槽,以方便安装钢丝绳。为了避免钢丝绳磨损,在板梁两侧凹槽内设置橡胶垫。

图1 边梁稳固措施示意图

3.5 架桥机施工要点(图2)

(1)先穿吊梁钢丝绳,穿好后的吊梁扁担必须水平。第一根绳子的一端拴在钢丝绳对折端,将绳子的另一端从吊装孔内穿下,放至桥底。第二根绳子的一端从梁的外边缘放至桥底,将两根绳子拴在一起,人工在桥面拉动第二根绳子的另一端,将钢丝绳的对折端拉至桥面,挂在吊梁扁担上,等待卷扬机给力。

(2)启动架桥机的两个起重天车(天车1、天车2),将钢丝绳预紧,如发现吊具不水平必须重新松钩调整。第一片梁的左右空间位置狭小,起吊时必须点动起重天车将钢丝绳预紧,然后点动逐步增大钢丝绳的张紧力。观察预制梁是否有抬升,如有抬升才能连续起钩。第一片梁抬升超过次边梁高度20 cm时停止抬升。

(3)架桥机两个起重天车先橫向移动到架桥机的中心位置,待天车停稳、预制梁不晃动后,架桥机整体横移到桥面中心位置。架桥机横移的过程中监控横移轨道的平稳性。

(4)运梁台车开进架桥机腹腔内开始接梁。架桥机的天车1行走到运梁车车头位置时落钩。梁头位置完全放稳并且捆绑完毕后拆除天车1吊梁钢丝绳。天车2和车头配合往后退,后退的过程中两车司机配合好同步行走防止出现天车滑移。待天车2走到运梁台车副车位置时停止。天车2停止位置严格控制在中支腿后3.0 m处,防止前支腿上翘。天车2卸梁完毕捆绑好后方可拆除吊梁钢丝绳。

(5)运梁台车把拆除的预制梁运出架桥机腹腔。两天车前进至中支腿位置时,第一片梁拆除完毕。之后,两天车重新回至安全范围内,对架桥机走行轨道进行锁定,同时对已拆除板梁两侧旧梁采取临时支护措施;撤销轨道防护枕木,排查施工现场,消除安全隐患。

图2 架桥机拆桥示意图

3.6 架桥机退孔

(1)拆除最后一片梁后,启动运梁台车将副车停在架桥机尾部。架桥机天车1开到运梁台车副车位置时停止。天车1的吊梁钢丝绳重新挂到副车梁头的位置作为架桥机的配重。

(2)配重后退架桥机。天车1收紧吊梁钢丝绳让前支腿抬起离开前盖梁50 mm。拔掉前支腿销子,启动前支腿油缸收起前支腿。启动架桥机的中支腿、后支腿往后走,两天车同步向前走形成配重。前支腿退到后盖梁上方时完成跨线拆除任务。每拆除完成一孔Ⅰ型梁就需完成一次退孔。

3.7 梁片运输与破碎

拆除的旧梁片采用运梁车进行运输,旧梁片在运梁车上的支撑位置应该为梁片支座支撑的位置,并支承牢固,避免因受力不均出现意外。用导链将梁体与运梁车捆绑牢固再进行梁片运输,避免在运输过程中出现梁体倒斜事故。梁片运输至临时破碎场后,采用吊车将梁体落至破碎场,梁体放在破碎场时要做好支撑,防止梁体出现倾倒现象,采用破碎机对拆除的Ⅰ型梁进行破碎,同时采用隔离防护措施,防止碎渣飞溅,并进行喷雾降尘,避免扬尘污染环境。破碎完通过渣土车将建筑垃圾运至指定弃土场。

4 结语

桂柳改扩建项目波寨1号桥采用了架桥机逆作法对桥梁上构进行成功拆除,在实施过程中,基于架桥机在架梁工艺上的成熟使用,安全系数较高,既能避免拆桥对既有桥梁结构稳定的影响,也能保证既有高速公路的正常运营安全,交通管制时间短,交通组织压力小,有效提高交通安全。架桥机逆作法拆桥工艺适用于桥梁高度较高,周边环境要求较高,没有场地架设大型吊车,也不能采用爆破和原位破除的桥梁;该工艺当前的难点在于梁片吊装的钢丝绳安装以及架桥机退孔,在后续的应用中可采用自动化以及智能化等工艺进行辅助施工,以提高该工艺的施工安全及施工效率,促进该工艺的成熟应用。