上跨铁路桥梁拆除技术

张志强

(中铁十八局集团第五工程有限公司，天津 300450)

2018年末全国公路总里程484.65万km，比上年增加7.31万km；全国公路桥梁85.15万座、5 568.59万m，比上年增加1.90万座、342.97万m。随着我国社会经济和交通运输业的快速发展，公路交通量与日俱增，车辆承载显著提高，桥梁担负着十分沉重的交通荷载和繁重的交通量。运营中受到风、雨、水流、温度变化和岁月的侵蚀，目前存在相当数量的带病的“老龄桥”，其承载能力因混凝土老化、钢筋锈蚀等原因逐渐下降。又因为城市扩建工程的增加，导致大量旧桥需要拆除。因为旧桥存在例如钢筋锈蚀、混凝土开裂等众多不确定因素，结构受力状态不再明确，从而拆除工程更加困难。上跨铁路桥梁的拆除涉及到运营中的既有铁路安全，尤其是在铁路不停车的状态下拆除，对施工队伍的素质和施工技术要求非常高。桥梁拆除的传统方法就是人工剔凿或机械破碎，更先进一点的就是采用静态破碎或爆破拆除，但这些方法难以在人员密度较大的地方使用，且这些方法在拆除的过程中对合格的保留结构均会产生不同程度的扰动破坏。实践证明，采用金刚石系列钻孔和切割技术可以对钢筋混凝土构筑物进行任意的无损性静力钻孔、分离、拆除，对保留结构不会产生任何扰动，施工过程中无振动、无噪音、无污染，不但施工效率高、安全性能好，而且改变了一些工程建设行业的传统施工工艺流程，大大缩短了工程建设工期，节约了大量的人工、材料等资源。在施工过程中，为了保证安全、有效、快速地拆除桥梁，除了要求先进的施工方法以外，对施工安全的管控更是尤为重要，必须使安全在可控状态下方可施工。

1 工程概况

项目位于河北省秦皇岛市卢龙县双望镇境内，桥址在102国道抚宁县与卢龙县交界处，桥址范围内既有铁路2股道(双望至曹东庄区间)，走向为南北方向，自西向东分别是津山铁路上行线和津山铁路下行线，铁路里程K368+310，线间距3.86 m，行车速度200 km/h，铁路与既有桥斜交，斜交角度为62°。根据中铁第五勘察设计院工程试验检测有限公司对既有双望立交桥的检测报告，该桥被评定为五类危桥，拆除重建。该桥建于1984年，全桥长33.04 m，桥型为1—20 m简支T梁，桥宽14.4 m。上部横向布置为9片T梁，梁高1.3 m，梁片间距1.6 m，单片重量约206 kN。下部结构采用U型桥台，扩大基础。桥梁两侧均设置双层防护栏，外侧为混凝土预制栏杆，内侧为波形护栏，防护网设置在混凝土预制栏杆外侧。现场如图1所示。

图1 既有上跨铁路桥现场

既有桥桥下铁路净空6.61 m，桥台台身距离津山铁路中心线的最小距离4.88 m。梁底承力索最小净空0.49 m，导线最小净空0.94 m，回流线最小净空0.23 m。

1.1 工程特点

该桥为上跨津山铁路桥梁，保证铁路行车安全，是工程施工的重中之重，也是制约工程施工的最不利条件。梁底距离接触网承力索仅23 cm，操作空间小；与津山铁路斜交62°，影响吊车站位，使吊车起吊距离加大；两侧引道高于铁路6 m，路面宽度为12.5 m，场地狭窄。

1.2 工程难点

通过工程特点分析，施工中的难点主要体现在以下四点：①9片T梁通过横隔板两两相连，8道连接梁缝，每道梁缝通过5道横隔板相连，共计40道，每道横隔板有两处钢板连接，横联拆除过程复杂。②T梁吊离受到斜交角度影响，使吊距加大，按照保险系数不低于2.0计算，不得不使用500 t吊车，大吨位吊车作业是工程施工的另一个难点。③既有铁路安全保障要求高，施工过程中必须确保既有铁路运营安全。④两端桥台承受吊梁时最大荷载不确定，T梁的破损程度使其受力极限不明确，需要施工过程中验证，因此需对两端桥台和T梁进行加固，确保施工安全。

2 拆除原则及拆除顺序

2.1 桥梁拆除总体原则及方案

该桥梁结构简单，为解决拆除过程中的安全隐患，应在施工前制定严格的整体控制思路，对施工过程的每个工况提供科学精确地数据参考。由于该桥建造时间较早，确定桥梁拆除总体原则为：安全第一、施工有序、平衡对称、化整为零、逆向施工[1]。该桥的拆除方案会对桥梁安全和既有铁路安全产生极大影响，其基本设计是先拆除桥梁附属结构，然后将每片T梁单独相对于桥台固定后，再拆除梁与梁间的纵横向联系，最后用大型吊车将梁片吊离桥位，装到平板车上运至指定地点。

2.2 桥梁拆除流程

受外部环境侵蚀和内部结构老化的影响，桥梁现有的承载能力未知。为确保施工安全，需要在施工前进行全面检测，主要包括混凝土强度检测、混凝土碳化深度检测、钢筋位置及混凝土保护层厚度检测。

拆桥采用一台500 t吊车，全桥拆除的基本顺序为：拆除桥面附属结构并设临时护栏→拆除引道→拆除T梁联结部及对主梁两端临时稳固防止倾覆→依次自右至左拆除9片T梁→采用吊车吊离,完成桥梁拆除施工[2]。

3 拆除关键技术

桥梁拆除工程量为：铺装层288 m2，防抛网20片，砼预制护栏40 m，波形护栏40 m，人行道盖板及条形梁40 m；钻吊装孔16个，切割梁缝160 m，吊除T梁9片。

3.1 拆除桥面附属结构

沥青混凝土路面破除清理干净后拆除桥面附属结构，以便拆除到位，减少吊装荷载；整体工艺应从外到内依次拆除金属防抛网、砼护栏、波形护栏、人行道盖板。

3.2 设临时护栏

桥面附属拆除完毕后，分别在第1片及第9片T梁上做临时防护栏杆。在外侧纵向植入∅20 mm钢筋10根，高出梁面30 cm，利用外露钢筋用钢管搭设临时防护栏，并布设密布网防止后续施工杂物沿两侧掉落至桥下[3]，影响铁路正常运营。

3.3 修建吊车作业平台

试验人员对桥台后面的吊车支腿位置进行地基承载力检测，地基承载力系数K30=130 kPa，符合要求后，在吊车支腿范围内浇筑30 cm厚的混凝土并满铺2 cm厚的钢板[4]，确保吊车工作时有足够的地基承载力，保证吊车安全作业。

3.4 切割梁缝

T梁间的梁缝用混凝土盘锯进行切割，同时配备两台绳锯，对盘锯切割不到的地方采用绳锯切割，每条缝用两台盘锯同时切割，切割完毕后将桥面清理干净，同时在桥面上每道梁缝纵向设置T梁横向联结。每道梁缝设置4道联结，避免T梁倾覆，保证T梁的稳定。

3.5 钻吊装孔

切割梁缝的同时，测量人员在桥面上标明吊装孔的位置，在每一片T梁的两侧距离梁端2 m，翼缘板根部，使用水钻从梁缝处钻边长10 cm×30 cm吊装孔，用以穿插吊装钢丝绳，每条梁缝有2处吊装孔，共计16个工作孔。

3.6 稳梁、拆除T梁联结部

梁缝两侧螺纹钢采用钢板连接，吊拆T梁时再解除相应的联结。既有横隔板的联结是用两片预埋的钢板通过焊接连接到一起的，用绳锯连同混凝土和预埋钢板一起切割，解除既有横向联结[5]。

3.7 活梁

用4台50 t千斤顶在T梁两端悬臂根部的桥台上稳定好，4台千斤顶工作压力相同，并同时顶起进行活梁，活梁时只需将梁顶起2～3 cm后再放下即可；同时，测量人员观察相邻T梁是否移动，若动则说明两片梁间还有连接，查明后断开连接。活梁后要逐一检查T梁的稳固情况，避免因活梁造成T梁稳固措施失效，使T梁失稳。

活梁的另一个重要作用是验证单片T梁的受力和吊离过程中的稳定情况，也是单片T梁是否需要加固的依据，同时也是能否顺利拆除的重要保障。

通过活梁，验证了9片T梁均不需要重新加固，自身能够承受吊离过程中的自重和稳定。

3.8 T梁拆除

3.8.1 安全系数

依据既有桥数据进行吊梁的安全系数计算[6]：单片梁宽1.6 m，梁厚0.2 m，梁高1.3 m，梁长20 m，梁重206 kN；随T型梁铺装层(桥面)G2=0.1 m×1.6 m×20 m×25 kN/m3=80 kN；吊除总重286 kN。

采用500 t汽车吊吊离，最大回转半径22.0 m，臂长30 m，取臂长31.7 m，此时额定吊重620 kN。T梁吊除时最大吊重286 kN，安全系数为2.16。

3.8.2 吊装钢丝绳检算

图2 钢丝绳受力示意图(单位：cm)

3.8.3 吊前准备

吊装孔钻好后，点内施工时，桥下2人每人拿一根钢丝绳，桥上安排4人每人拿1根缆绳，将缆绳一端穿过吊装孔放到地面，将缆绳绑在钢丝绳套上拉到桥面以上，并用铁丝拴紧；9片T梁全部套上钢丝绳，共计18根。

500 t吊车支设在桥台后已经处理好的基础上，调整好回转半径和臂长，将钢丝绳套挂在吊钩上，桥上和桥下施工人员全部退出吊车回转范围以外，准备工作完成。

3.8.4 T梁吊除

一切准备就绪后先进行试吊，确认没有问题后进行正式吊除，吊车旋转将T梁放在引道上的拖车上运走。

给点前，500 t汽车吊车已经支设在已处理好的基础上，吊车回转半径和臂长都已设置完毕，最大回转半径22.0 m，臂长31.7 m，此时额定吊重620 kN，最大吊重286 kN，安全系数2.16，施工人员都已到位。待给点后，进行T梁的吊除，穿绳的同时需在靠近吊车的梁端捆绑两根缆绳，以便在吊梁过程中控制T梁在空中的姿态。在T梁吊起后，吊车向西旋转180°，将T梁放置在引道的拖车上。

T梁吊起后，垂直起绳2 m，经计算此时梁端距离吊车臂水平距离为2.8 m，吊除过程中梁体不会碰到吊车吊臂。

由于既有路面宽度仅为12.5 m，吊车站位于路面中间，逐一吊除所有待拆T梁。

4 结束语

拆除施工方法最大特点：一是将大吨位混凝土结构化整为零；二是采取支撑和加固措施保证铁路营业线施工的安全。通过1个月的紧张装备，在1个铁路天窗点内完成了本桥的拆除，期间既保证了施工作业人员的人身安全，也确保了既有铁路的运营安全。