邱漣漪，白彥杰，何湘桂，麻時(shí)光

(中鐵二十四局集團(tuán)南昌鐵路工程有限公司,江西 南昌 330002)

1 概述

1.1 工程簡(jiǎn)介

南昌市雙港大街上跨南昌北站立交橋改造工程,既有U形組合箱梁橋需拆除施工。既有橋梁采用6片40 m后張法預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁(U形梁身+預(yù)制蓋板+橋面鋪裝),縱向設(shè)5道箱內(nèi)橫隔板,3道梁間橫隔板。U形梁高2.1 m,U形梁含翼緣總寬2 m,梁底寬1.4 m,相鄰兩片U形梁中心線之間距離為3.1 m,單片U形梁質(zhì)量約95 t,橋梁橫斷面如圖1所示。橋臺(tái)采用漿砌片石U形實(shí)體橋臺(tái),橋臺(tái)基礎(chǔ)為擴(kuò)大基礎(chǔ)。橋面寬18.5 m,橋下共計(jì)6股道(京九線上下行、4道到發(fā)線),梁底距軌道面最小凈高6.63 m,接觸網(wǎng)承力索與梁底凈空最小0.3。0號(hào)臺(tái)(財(cái)大側(cè))前墻離8道(到發(fā)線)中心4.159 m,1號(hào)臺(tái)(交大側(cè))前墻離3道(到發(fā)線)中心4.714 m。橋梁與線路關(guān)系布置圖及現(xiàn)狀實(shí)物圖如圖2,圖3所示。

1.2 跨線舊橋拆除重難點(diǎn)

雙港大橋舊橋拆除影響京九線及車站到發(fā)線的運(yùn)營(yíng)安全,舊橋拆除施工方案需做好防墜物、防觸電措施。因此,上跨車站的雙港大橋舊橋拆除施工方案重點(diǎn)及難點(diǎn)工序在于:橋面系松散構(gòu)件拆除,防止掉入鐵路線,確保接觸網(wǎng)安全;防止U形箱梁間預(yù)制板切割解體后掉入鐵路線;吊裝U形組合箱梁,避免危及接觸網(wǎng)、回流線及鐵路鋼軌;橋臺(tái)切割拆除,避免鋸繩斷裂或切割塊落入線路。

2 跨既有線舊橋拆除方案

2.1 方案比選

舊橋拆除常用的方法有靜力繩鋸切割法[1]、機(jī)械鑿除法[2]、控制爆破法[3]。靜力繩鋸切割法[4]使用傳動(dòng)滑輪帶動(dòng)金剛石切割,反復(fù)切割梁體進(jìn)行分解、分離,并運(yùn)用吊裝設(shè)備吊離。施工時(shí)對(duì)路面污染破壞少,后期清運(yùn)簡(jiǎn)單。機(jī)械鑿除法[4]以機(jī)械操作為主,對(duì)橋梁實(shí)施鑿除作業(yè),然后機(jī)械輔助人工清理碎渣的處理方法?？刂票品ㄊ桥f橋拆除工程中常用的一種拆除方式。爆破法是拆除橋梁速度最快的方式,但爆破時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)響應(yīng)及橋梁垮塌對(duì)周圍建筑物及路面造成一定危害,爆破后二次清運(yùn)碎渣成本高且時(shí)間長(zhǎng),對(duì)周圍道路封堵時(shí)間長(zhǎng)。

雙港大橋舊橋上跨昌北車站多股運(yùn)營(yíng)線路,拆橋時(shí)需封閉所有線路。施工現(xiàn)場(chǎng)可利用空間小,橋臺(tái)前墻距8道(到發(fā)線)的線路中心僅4.71 m,橋頭一端預(yù)留作為連續(xù)梁拱橋頂推施工的預(yù)制場(chǎng)地,另一端為項(xiàng)目駐地。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及U形組合箱梁橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn),對(duì)比分析3種拆橋方案優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。

表1 跨既有線舊橋拆除方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表

結(jié)合雙港大橋舊橋拆除施工特點(diǎn),選擇靜力切割配合架橋機(jī)起吊U形梁的方法拆除舊橋。該施工方法具有施工速度快、安全性高、對(duì)周圍環(huán)境影響小,且對(duì)京九線及車站到發(fā)線運(yùn)營(yíng)干擾小等特點(diǎn)[5]。位于擬拆除舊橋北側(cè),已建成的新雙港大橋右幅需正常運(yùn)營(yíng),舊橋拆除采用靜力切割法吊裝拆除方案,解決了上跨車站多股運(yùn)營(yíng)線路盡量少占施工天窗時(shí)間問(wèn)題;同時(shí),對(duì)雙港大街交通影響小,滿足雙港大街“邊通車、邊施工”要求,解決了拆除作業(yè)場(chǎng)地空間狹小、交通疏解難等問(wèn)題。

2.2 拆除方案

雙港大橋舊橋拆除總體分四步走:第一步,橋面斷道。拆除橋面系及附屬工程。第二步,U形箱梁連接解體。沿U形梁兩端梁縫位置,縱向鑿兩條縫切開預(yù)制板,找出預(yù)制板鉸縫后,鉸縫處鉆設(shè)吊裝孔,片鋸切斷鉸縫,吊機(jī)拆除預(yù)制板。繩鋸切割橫隔板,沿預(yù)制板中間鉸縫位置縱向片鋸切割斷開,完成U形組合箱梁連接解體。第三步,U形梁吊裝拆除。利用封鎖天窗時(shí)間,260 t架橋機(jī)吊裝拆除箱梁。架橋機(jī)在南側(cè)組裝好,先橫移至橋位處,再縱移至橋臺(tái)處直至過(guò)孔。第四步,橋臺(tái)拆除。橋臺(tái)拆除分兩部分,繩鋸分塊切割臺(tái)帽及以上部分,挖機(jī)配合拆除;漿砌片石臺(tái)身由挖機(jī)從臺(tái)后向前逐塊拆除。

3 跨既有線U形組合箱梁橋拆除技術(shù)

3.1 U形組合箱梁橋解體

雙港大橋舊橋通過(guò)在U形梁上蓋預(yù)制空心板連接而成,梁間預(yù)制板與梁上預(yù)制板均采用120 cm×124 cm×20 cm預(yù)制空心板。空心板與U形梁通過(guò)預(yù)埋鋼筋、現(xiàn)澆混凝土鉸接縫形成組合箱梁,U形組合箱梁橫向連接如圖4所示。U形組合箱梁分兩次解體,梁端預(yù)制空心板拆除、梁間預(yù)制板及空心板切割解體。

1)橋面附屬設(shè)施拆除。欄桿拆除。先拆格柵,再拆橫桿,最后拆立柱。先用尼龍繩綁住格柵兩端,磅錘砸斷格柵與立柱接頭,整片格柵抬入橋面外運(yùn)。尼龍繩捆住橫桿兩端及相鄰立柱,挖機(jī)挖斗緩慢向里撥倒,移除橫桿。尼龍繩綁住立柱頂部,挖斗緩慢向里撥倒,再切斷底部鋼筋拆除。加高人行道拆除:膠輪小挖機(jī)拆除加高混凝土,從一端向另一端逐步推進(jìn)拆除。挖機(jī)炮頭將人行道路面破成大塊,勾至橋面,外運(yùn)破除。瀝青路面銑刨拆除:端縫鋪裝層鑿除,先在橋臺(tái)位置畫出 40 cm寬鑿除線,再用挖機(jī)炮頭(或風(fēng)鎬)鑿除鋪裝層。若兩端梁縫擠死,破除一端臺(tái)帽以上胸墻,預(yù)留梁體吊裝空間。人行道板拆除:先在人行道板上鉆 4 個(gè)φ108 mm 的吊裝孔,破除路緣石錨固點(diǎn)處混凝土并露出鋼筋,提離吊裝繩待其預(yù)受力后,切斷錨固點(diǎn)鋼筋,移人行道板至橋臺(tái)外破除。

2)梁端預(yù)制空心板拆除。梁端預(yù)制空心板采用片鋸切割、叉車逐塊吊裝拆除。拆除時(shí),沿順橋鑿除預(yù)制板邊緣橋面混凝土并清理。片鋸切割梁端預(yù)制板混凝土濕接縫,挖機(jī)炮頭鑿除預(yù)制板邊緣混凝土,找出預(yù)制板鉸縫位置,每條鉸縫鉆設(shè)2個(gè)直徑φ108 mm吊裝孔,再用片鋸將鉸縫切斷。鉸縫切斷后,繃帶兜底預(yù)制空心板并吊裝拆除,切斷一塊、吊裝拆除一塊。鉸縫切割時(shí),繃帶兜底并將預(yù)制板固定于梁面上。為防止預(yù)制空心板掉落,空心板按梯形坡口切割。

3)梁間預(yù)制板及橫隔板切割。U形梁兩端3塊梁間預(yù)制板拆除后,非橫隔板處梁間預(yù)制板采用片鋸切割,中橫隔板與其上部2塊預(yù)制板及端橫隔板采用繩鋸切割。繩鋸切割時(shí),先在中橫隔板左右各1.24 m縱向中鋒位置鉆設(shè)φ50 mm穿繩鋸孔。中橫隔板切斷后,片鋸切割預(yù)制板縱向中縫,繩鋸切割端橫隔板。橋面切割方式如圖5所示。

3.2 U形組合箱梁拆除

3.2.1 梁體拆除

1)梁體拆除順序。梁體拆除時(shí),采用架橋機(jī)將梁體移出至橋臺(tái)一側(cè),然后就地破碎、運(yùn)出。架橋機(jī)吊裝移出單片梁施工工序:架橋機(jī)拼裝→調(diào)試→過(guò)孔→試吊→拆除梁體→架橋機(jī)拆除。為保證橋臺(tái)受力穩(wěn)定性,U形梁體對(duì)稱吊離橋位,先兩側(cè)再中央。梁體吊裝按①→②→⑥→⑤→④→③的順序進(jìn)行,吊裝拆除順序如圖6所示。

2)梁體吊裝。a.吊梁設(shè)備:吊梁采用直徑φ70 mm鋼絲繩,U形梁翼緣鉆半圓孔卡位,梁底與鋼絲繩接觸位置墊土工布防護(hù)。線路封鎖前,安裝好鋼絲繩與吊具掛點(diǎn),起重小車收緊鋼絲繩,調(diào)整吊具兩側(cè)鋼絲繩等長(zhǎng),防止梁體起吊時(shí)發(fā)生偏移。吊梁鋼絲繩與吊具安裝如圖7所示。b.U形梁吊裝拆除順序:每個(gè)封鎖點(diǎn)110 min吊裝并拆除一片U形箱梁。單片梁拆除時(shí),先單側(cè)提離U形箱梁 5 cm,落位后,再提離U形梁另一側(cè)5 cm后落回原位。架橋機(jī)同步提升梁體4.2 m,橫移居中,然后縱移30 m,將2號(hào)天車位置的梁體落至運(yùn)梁車上,運(yùn)梁車與1號(hào)天車同步前行,梁體繼續(xù)前移15 m,再將1號(hào)天車位置梁體落于運(yùn)梁車上。天車退回至橋臺(tái)附近鎖定,線路封鎖結(jié)束。運(yùn)梁車?yán)^續(xù)將梁體縱移至架橋機(jī)桁架外,2臺(tái)130 t汽車吊將梁體吊落至地面,就地破碎并外運(yùn)(見圖8)。

3.2.2 U形組合箱梁吊裝設(shè)備選配

1)架橋機(jī)選型。擬拆除的舊橋跨徑為40 m,橫向由6片U形組合箱梁組成。梁高210 cm,底板寬140 cm,兩側(cè)翼板之間寬200 cm,每片梁上滿鋪20 cm厚預(yù)制板,并澆筑7 cm～15 cm厚鋼筋混凝土橋面鋪裝層,橋面上鋪筑5 cm厚瀝青面層,切割后單片U形箱梁質(zhì)量約174 t(含橋面混凝土鋪裝)。擬選用WJQ260-50型雙導(dǎo)梁架橋機(jī)吊裝拆除梁體,架橋機(jī)額定最大吊裝跨度50 m,最大吊裝質(zhì)量260 t,架橋機(jī)吊裝安全系數(shù) 240/174=1.38>1.2。

2)吊梁鋼絲繩選配。吊梁選用直徑φ70 mm 捆綁鋼絲繩。切割后單片 U形箱梁重174 t,吊裝時(shí)考慮1.2倍動(dòng)力放大系數(shù),吊裝單片梁總荷載為2 088 kN,每片梁起吊時(shí)梁兩端鋼絲繩各承擔(dān)一半荷載,即1 044 kN。根據(jù)圖7吊具示意圖可知,單側(cè)吊具由4根鋼絲繩共同分擔(dān)荷載,平均每根鋼絲繩承擔(dān)荷載為261 kN。φ70 mm 單根鋼絲繩破斷力為2 598 kN,起吊鋼絲繩安全系數(shù)為:2 598/261=9.95。

3)扁擔(dān)梁及鋼銷選配。架橋機(jī)起吊空心板梁的扁擔(dān)梁選用2.4 m長(zhǎng)鋼箱梁,鋼箱梁腹板上鉆直徑φ120 mm圓孔,直徑φ100 mm高猛鋼棒作為鋼銷穿過(guò)鋼箱梁腹板,承受吊梁鋼絲繩荷載。

3.3 橋臺(tái)拆除

1)高橋臺(tái)拆除施工順序。雙港大橋舊橋橋臺(tái)高7.55 m,橋臺(tái)前墻距8道(到發(fā)線)中心僅4.15 m。橋臺(tái)拆除時(shí),搭設(shè)鋼管防護(hù)支架,繩鋸分塊切割、逐層拆除。高橋臺(tái)拆除按如下施工順序進(jìn)行:搭設(shè)鋼管防護(hù)支架(破除橋臺(tái)搭板及臺(tái)后路面)→挖除臺(tái)后填土→分塊鉆孔、切割→拆除側(cè)墻(逐層)→拆除前墻(逐層)→拆除防護(hù)支架(逐層)。

2)高橋臺(tái)拆除施工工藝。搭設(shè)鋼管防護(hù)支架,支架內(nèi)側(cè)滿鋪模板,支架拉管與側(cè)墻鋼板連接,側(cè)墻鋼板與橋臺(tái)植筋連接。開挖第一層土方,形成工作坑。切割第一層混凝土,外(背離鐵路)低內(nèi)(面向鐵路)高,形成4°傾角的切割斜面。切割時(shí),先水平斜面切割,再豎向切割,每條豎向切縫保留底部20 cm～30 cm不切斷,向臺(tái)內(nèi)勾倒側(cè)墻,破碎外運(yùn)。

4 安全風(fēng)險(xiǎn)分析及安全保障措施

4.1 安全風(fēng)險(xiǎn)分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工內(nèi)容,對(duì)雙港大橋舊橋拆除施工進(jìn)行危險(xiǎn)源分析,U形組合箱梁橋拆除施工中,拆除橋面附屬設(shè)施、預(yù)制板及橫隔板切割、U形箱梁吊裝拆除及橋臺(tái)拆除的風(fēng)險(xiǎn)源主要由營(yíng)業(yè)線、高空作業(yè)、大型機(jī)械設(shè)備及施工用電引起,容易影響鐵路行車安全、造成高處墜落、物體打擊、觸電、機(jī)械傷害等。

4.2 施工安全保障措施

1)橋面附屬設(shè)施拆除。a.拆除橋面附屬設(shè)施前,防拋網(wǎng)上滿鋪安裝一層模板,防止混凝土塊掉落至線路。b.拆除護(hù)欄,在其下方鋼軌的前后3 m范圍內(nèi)墊膠合板或方木并覆蓋彩條布,防止碎渣砸傷鋼軌。c.橋面鋪裝拆除后,及時(shí)清除梁縫間砂石垃圾,覆蓋模板,防止碎渣掉落至線路。

2)梁端空心板拆除。梁端空心板切割須在鐵路封鎖停電狀態(tài)下進(jìn)行,并在切割位置道床上鋪設(shè)彩條布。鉆設(shè)吊裝孔位置,須避開接觸網(wǎng)。預(yù)制板拆除后,模板及時(shí)封蓋并用膨脹螺栓固定。

3)空心板及橫隔板切割。a.切割時(shí),繩鋸及機(jī)械旋轉(zhuǎn)方向采用梁底送刀,梁面割刀。避免鋸繩斷裂,損傷橋下接觸網(wǎng)。b.采用強(qiáng)度高、耐磨性強(qiáng)的新鋸繩,鋸繩只能一個(gè)接頭,且保證鋸繩接頭對(duì)接牢固。c.橋下接觸網(wǎng)承力索采用預(yù)絞式護(hù)線條保護(hù),避免碰傷或碰斷接觸網(wǎng)。d.橋下線路鋪設(shè)彩條布,避免繩鋸(片鋸)切割產(chǎn)生廢水污染線路。e.封鎖結(jié)束前,檢查橫隔板及濕接縫處是否有松散混凝土塊。

4)梁體吊裝拆除。a.吊裝設(shè)備起吊能力須滿足施工要求,架橋機(jī)須年檢合格,操作時(shí)嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。b.既有線上方作業(yè),須嚴(yán)格遵守既有線作業(yè)規(guī)定。

5)高橋臺(tái)拆除。a.設(shè)置防護(hù)架,防止繩鋸斷裂及橋臺(tái)切割碎片掉入鐵路線。b.分塊切割橋臺(tái)前墻,形成內(nèi)低外高切割面,避免切割塊倒向線路。

5 結(jié)論

上跨多股運(yùn)營(yíng)線路的舊橋拆除,拆橋施工安全、路面交通疏解與既有線運(yùn)營(yíng)安全及可用施工天窗時(shí)間等問(wèn)題夾雜在一起,選擇高效、安全的拆橋方案是確?？缇€舊橋快速、安全拆除的關(guān)鍵。本文通過(guò)工程實(shí)例,進(jìn)行拆橋方案比選,確定了上跨車站的U形組合箱梁拆除方案,金剛石繩鋸切割、架橋機(jī)吊裝拆除;高橋臺(tái)拆除,搭設(shè)防護(hù)支架,分塊切割、逐層拆除?？偨Y(jié)了跨多股既有線U形組合箱梁橋和高橋臺(tái)拆除的關(guān)鍵施工技術(shù)及安全保障措施,為同類橋梁拆除提供借鑒。