上跨既有铁路混凝土拱桥拆除施工技术

王 花 妮

(中铁电气化局集团西安铁路建设有限公司，陕西 咸阳 712000)

上跨既有铁路混凝土拱桥拆除施工技术

王 花 妮

(中铁电气化局集团西安铁路建设有限公司，陕西 咸阳 712000)

通过上跨既有铁路混凝土拱桥拆除施工实例，介绍了采用静力切割工法结合钢桁架梁吊运设备，在铁路封锁点内拆除混凝土拱桥的施工技术，实践证明：该施工技术无震动、无灰尘、无噪声，且安全、高效、环保，具有良好的经济效益和社会效益。

既有铁路，混凝土拱桥，拆除，金刚石绳锯

随着科技的日新月异发展，用于既有铁路混凝土拱桥拆除上的新工艺、新设备日益增多。根据混凝土拱桥上跨铁路营运线以及净空低等特点，为确保行车安全，不宜直接拆除或者搭设支架进行拆除。考虑到既有铁路营运安全、施工难度及各项费用等综合因素，一些新设备和新技术的采用，不仅能大大缩短施工时间，而且还能在确保安全的前提下减小施工难度，节省拱桥拆除费用。本文以衡阳枢纽上跨京广上行线混凝土拱桥拆除为例，介绍采用静力切割工法结合钢桁架梁吊运设备，在铁路封锁点内拆除混凝土拱桥的施工技术。

1 老桥概况

该混凝土拱桥位于京广上行线K1739+590处，与既有线正交，主要为解决村民进出铁路三角地而设，不通行车辆，根据施工设计文件，需对该拱桥进行原位拆建。拱桥全长42.2 m，主桥长26.2 m，两侧引桥各长8.0 m，桥宽3.0 m；拱桥结构形式为双曲拱，净矢高2.5 m，净跨20 m，净矢跨比1/8。主拱圈有4根拱肋，3道拱波。桥面及腹拱均为混凝土结构，引桥及两侧桥台为浆砌石结构；拱顶内弧距离既有线轨顶7.0 m，拱顶内弧距离承力索0.5 m。同时两桥台位于深路堑坡顶，东端为铁路三角地，车辆无法进出，西端桥台侧车辆可以进出。桥上空15 m处沿桥向有地方10 kV高压线。

2 方案比选

2.1 吊拆、支撑方案比选

根据该桥现场地形和拱桥结构特点，经分析，严格按照与新建工艺反序、对称拆除的原则，能适用于该跨铁路拱桥的拆除方案，有承重拱圈支架方案、拱底支架结合汽车吊吊拆方案、拱底支架结合钢桁架梁吊拆方案等。为优选方案，对这三种施工方法可行性进行了综合分析、比较。

1)承重拱圈支架方案:就本工程而言，由于拱顶内弧距离承力

索净距离较小，不能满足设置承重拱圈的条件，该方案无法使用。

2)汽车吊拆除方案：两桥台位于深路堑坡顶，东端为铁路三角地，施工车辆无法进出，汽车吊只能置于西端桥台外安全位置；通过测算，汽车吊水平旋转半径需达到35 m以上才能满足吊拆要求，汽车吊大臂扒杆高度受上空高压线严重限制，由于工期紧，地方高压线短期内无法改迁，净空满足不了汽车吊吊拆要求，该方案无法使用。

3)钢桁架梁吊拆方案：该方案通过在拱桥两侧设置临时支墩，通过在既有桥面拼装、架设钢桁架梁，同时在桥下设置临时支架，对拱桥进行吊拆，既能保证安全，又降低了施工难度，经济、合理可行。

通过以上方案分析、对比，根据“安全第一、施工有序、平衡对称、化整为零”的拆除原则，采用“拱底支架结合钢桁架梁吊拆方案”进行拱桥拆除，如图1所示。

2.2 混凝土拆除方法比选

混凝土拆除的方法有很多种，比如静态爆破拆除工艺、传统敲凿(凿破机)工艺，均属于破坏性拆除，就本工程而言无法使用。在确保既有线人身及行车安全的情况下，考虑采用拆除过程中混凝土块不易飞溅的拆除工艺，比如金刚石绳锯切割拆除工艺。其拆除方法对比如表1所示。

表1 混凝土拆除工艺对比

通过以上3种切割方法比较，金刚石绳锯切割拆除最安全、高效，且具有无震动、无灰尘、无噪声、环保等特点，优先选用金刚石绳锯切割拆除施工工艺。本工程配重2台金刚石绳锯，同时配置2台金刚石薄壁钻、2台金刚石圆盘锯予以辅助完成。

3 金刚石绳锯静力切割工法特点

3.1 设备易置放

切割设备轻便，在工作面相对紧张的桥面，根据施工分块切割情况，可通过有效规划，进行合理置放设备，同时能为其余工序留出更多工作面。

3.2 切割无震动

金刚石绳锯切割是一种静态切割，靠刚石绳在高速转动、冷却系统的保护下对混凝土进行磨削、分割，不存在震动问题，不会危及桥下铁路设备安全。

3.3 环保

金刚石绳锯切割工艺，在切割过程中，采用冷却水将磨削掉的铁屑和混凝土粉屑携带入污水收集罐内，致使切割过程中，无扬尘现象，对大气无污染；同时切割破坏性声音小，整个施工中没有刺耳的声音，产生的音量可以控制在40 dB以下。

3.4 高效

金刚石绳锯切割工艺，切割速率在1.5 m2/h左右，在有力安全措施保障下，通过合理分块切割，既快捷，又方便，能保证开通节点工期要求。

3.5 经济实用

金刚石绳锯切割工艺能适应各种不同环境的切割施工，具有较强的灵活性，经济实用性高，尤其是对不规则造型物体、大面积及大体积物体、水下不易切割的等结构物的拆除施工，具有较高的使用价值。

4 拱桥拆除施工

4.1 施工工艺流程

4.1.1 拱桥整体拆除顺序

桥面系、桥面板拆除→拱顶填充物拆除→空腹小拱以及空腹中拱拆除→第一段2号拱波拆除→第一段主拱圈拆除→第二段2号拱波拆除→第二段主拱圈拆除→第三段2号拱波拆除→第三段主拱圈拆除→两桥台及基础拆除，如图2，图3所示。

4.1.2 金刚石绳锯切割施工工艺流程

施工准备→切割位置划线标识→钻孔穿绳→钢桁架梁起吊就位→纵、横向分离切割→吊运至安全位置→混凝土块破碎→渣土消纳。

4.2 施工准备

施工准备必须做到：管理人员到位、劳力到位、机具到位、材料到位、技术工作到位、防护工作到位及水、电接引安装到位。

4.2.1 防电方案

铁路封锁点内，在钢桁架梁就位后，紧贴拱顶内弧位置，悬挂专用绝缘防电板对接触网进行隔离防护。防电板尺寸规格为宽×长=2 m×10 m，由型钢骨架和专用绝缘板(规格为100 cm×200 cm×5 mm)组成，型钢骨架两端悬吊于对应钢桁架梁处，并采用螺栓固定于拱桥拱顶内弧位置；同时，除机车受电弓接触供电线外，其余该段30 m范围内所有裸线采用专用绝缘进行专业包裹防护。

4.2.2 防护罩/板设置

线路两侧：在钢桁架临时支撑外侧(临近线路侧)，除按照要求做好防电防护外，还采用竹胶板用铁丝固定于支架最外侧(必须保证限界满足行车要求)，防止拆除时杂物落入线路上或者道床上，危及行车安全。

线路顶端：临空面再悬挂物件坠落防护网，以此保证线路行车安全。

4.2.3 钢桁架梁两端临时支点设置

结合现场实际情况，拱桥左右两侧各设2个混凝土临时支墩，作为钢桁架梁两端临时支点。

4.2.4 切割块平面划分

切割块平面划分：根据拱桥结构特点，采用与新建严格反序的施工顺序进行切割拆除。切割块划分：将拱桥主拱部分分6大平面板块进行切割拆除，即沿桥纵向分割为3段(5.6 m+10 m+5.6 m)，每段沿横向平均分割为2块，编号为：右1、右2、右3及左1、左2、左3，如图2所示。

4.3 施工放样

按照4.2.4条切块划分要求，在拱桥对应钻孔、切割位置进行放线，用墨线标示出切割方块位置线、切割分离线，用红油漆标示出穿绳孔和吊装孔位置。

4.4 钢桁架梁设置及支架安装

钢桁架梁在既有桥面进行组装，铁路封锁点内横移就位，通过测算，钢桁架梁最大起重量为60 t，大于单个切块最大20 t重量，满足要求；桥下支架在相关基础处理完毕后，采用∠125×125×2 000标准角钢进行拼装、搭设，同时与桥台进行固结，以防倾覆。

4.5 拱桥切割施工

1)切割设备固定：根据切割总体布局，在划定位置采用M16膨胀螺栓对切割设备进行固定，同时确保切割轮组边缘尽量与穿绳孔中心对准，尤其是绳索的方向和大飞轮驱动方向一致，避免切割过程中飞轮间轮对不共面造成绳链掉落现象，在保证安全的情况下，以充分发挥设备的良好性能，高效利用。

2)钻孔、穿绳：根据提吊孔眼布置，采用金刚石薄壁钻钻提吊孔，同时采用麻绳兜穿提吊钢丝绳。钻孔过程中，在所需钻孔位置正下方，采用竹胶板兜接钻孔芯样，以防直接掉落砸伤、损坏铁路设备。

3)纵横向切割及注意事项：

a.绳链初始切割位置控制：为有效控制切割位置精度，在绳索切割位置剔凿沟槽，将绳链置于沟槽中，防止初始切割绳链滑移的隐患，保证切割精度。

b.辅助系统连接：水、电、液压系统等管路的连接应正确、规范，各个系统管路摆放平顺，严格执行安全操作规程，以防止机械事故隐患。

c.切割作业：通过液压马达驱动大飞轮带动金刚石绳索转动切割。切割过程中必须密切观察机座稳定性，注意观察绳索的绷紧度，切割时压力宜控制在12 MPa～14 MPa。

d.切块吊运：每一切块约15 t，采用四点吊装，切割前，钢丝绳穿过吊装孔捆绑混凝土块，钢桁架梁起重设备预先施以30%的起重力，在切割过程中，切割、吊装相关人员应密切配合，严格控制预给力情况：若起重预给力小于混凝土块自重时，会出现卡绳现象；预给力大于混凝土切块的自重，切断瞬间会出现反弹现象。因此，切割过程中，必须做到吊装、切割协调统一，以确保桥下铁路设备、切割设备以及人身安全。最后，将切割块缓慢吊运至安全位置。

4.6 渣土破碎处理

将切块转运至破碎场进行破碎，并采取洒水降尘等措施，回收废旧钢材等，对不能再次利用的渣土进行消纳处理。

4.7 钢桁架拆除

待新桥架设完毕，铁路封锁点内将钢桁架梁横移至新桥面上，进行分解、拆除。

4.8 拱桥切割拆除铁路限行条件

拱桥切割拆除均按照铁运[2012]280号铁路营业线施工安全管理办法有关要求，在铁路封锁点内完成。

5 结语

上跨铁路混凝土拱桥拆除，在采用钢桁架梁做起吊设备基础上，使用金刚石绳锯进行切割拆除，在当前铁路工程施工安全压力加大的情况下，不仅保证了安全，而且高效、环保，不影响周边居民的生活和工作，具有良好的经济效益和社会效益。

[1] 既有拱桥竣工图[Z].

[2] JTG TF50-2011，公路桥涵施工技术规范[S].

[3] JTG/T J23-2008，公路桥梁加固施工技术规范[S].

[4] GB 50017-2003，钢结构设计规范[S].

[5] 铁道部部令第29号，铁路技术管理规程[S].

[6] 铁运[2012]280号，铁路营业线施工安全管理办法[S].

The construction technology of concrete arch bridge demolition across existing railway

WANG Hua-ni

(Xi’anRailwayConstructionLimitedCompany,ChinaRailwayElectrificationGroup,Xianyang712000,China)

Through the construction examples of concrete arch bridge demolition across existing railway, this paper introduced the construction technology of concrete arch bridge demolition into railway lock-up point using static cutting method and combining with steel truss beam handling appliances, the practice proved that, the construction technology no vibration, no dust, no noise, and safe, efficient, environmental protection, had good economic benefit and social benefit.

existing railway, concrete arch bridge, dismantling, diamond wire saw

1009-6825(2014)03-0181-03

2013-11-25

王花妮(1976- )，女，工程师

U448.22

A