中心城区桥梁快速化拆除的施工技术研究和实践

张学进 王 虓

1.上海建工集团股份有限公司总承包部 上海 200080；2.上海市机械施工集团有限公司 上海 200072

1 工程概况

上海北横通道天目路高架地处天目西路、共和新路，紧邻上海火车站。主线桥梁全长1.65 km，同时需对原有转盘的4根匝道进行改建，拆除原有匝道，新建匝道连接北横通道主线与南北高架。现状需拆除南北高架匝道为双车道设计，桥宽8.5～10.5 m，桥面高程最高处11.06 m。桥梁上部结构采用现浇混凝土箱梁与预制简支混凝土板梁（图1），下部结构为“桩基承台＋混凝土单柱＋混凝土盖梁”形式，墩柱长1.7 m、宽1.0 m、最高6.5 m。

图1 需拆除高架匝道上部结构现状

现有梅园路下匝道北侧紧邻蕃瓜弄小区，匝道与小区房屋外墙最近距离仅5 m；天目路为城市主干道，采用双向7车道设计，早晚高峰车流量十分巨大，已经接近饱和，施工期间必须保证车道数不少于现有车道数。因此，在匝道拆除过程中，仅能够使用匝道投影面下方宽8 m的空间作为施工场地，作业空间十分有限，且施工期间不可产生噪声、扬尘等污染，避免对周边居民产生影响（图2）。

2 施工工艺比选

2.1 常规拆除方法

图2 周边环境现状

在过去的桥梁拆除过程中，主要使用的拆除工艺基本为满堂支架配合镐头机或者金刚链切割进行拆除，比如延安路高架“亚洲第一弯”的拆除以及济阳路快速化改造工程的卢浦大桥匝道拆除。采用此拆除工艺，实施期间对地面的交通影响较大，必须预留较大的操作面以及安全防护空间，且施工周期十分长，比如长450 m“亚洲第一弯”的拆除用了4个月的时间才完成。同时采用满堂支架的方案，其安全控制点也较多，存在较大的施工风险。

除了满堂脚手架分块拆除工艺外，国内也采用过利用镐头机直接破除的方法进行高架桥梁的拆除，比如江西南昌龙王庙立交，采用了200台镐头机同时破除，用了3 d完成整座长589 m立交的拆除。采用此工艺拆除，虽然拆除速度十分快，但是拆除期间整个南昌主干道洪都大道完全封闭，且东西向主干道解放路也完全封闭，拆除期间对交通影响十分巨大。同时由于采用了大量镐头机进行拆除，故现场产生了大量的粉尘，施工噪声也十分巨大，对周边居民产生了很大的影响。

2.2 快速化桥梁拆除方法

考虑到传统拆除方法存在施工时间长、城市运营干扰大、环境污染严重、施工风险高等弊端，同时，针对本工程地处中心城区、交通繁忙、区域环境复杂的现状，拟采用一种绿色、环保的快速化拆除工艺，即通过自行式模块运输车（self-propelled modular transporter，SPMT）配合组合支架，达到大节段桥梁整跨拆除的目的[1-3]。该工艺具有施工速度快、无扬尘、无噪声污染的特点。目前，该工艺已在上海S26北翟路高架（图3）落地段成功运用，仅用1 h就完成了重达3 050 t桥梁的拆除工作。

本工艺的核心是自行式液压模块运输车，其能够实现360°转动，通过选择不同模块，组合成各种载质量和形式的运输车，用其顶升系统顶起负载并转运到任何指定的地方，在整个过程中不需要吊机或任何其他起重设备。通过不同轴线模块车的组合，配合梁体体系转换支架与运输车自身顶升与行走系统的协同工作，完成大节段桥梁的整体平移工作。

3 施工关键技术

3.1 SPMT装载配车

天目路下匝道拆除的现浇梁共7跨，单跨长度25 m，宽8.5～10.5 m，单跨质量达450～500 t。为满足运输质量要求以及保证整体桥梁运输的稳定性，现场采用SPMT进行梁体的平移运输工作（图4）。

图3 上海S26北翟路高架拆除

图4 天目路转盘匝道拆除

SPMT是一种模块化生产及组装的自行式平板拖车（图5），可调高程600 mm（1.2～1.8 m）。可以根据装载货物的不同需求被配置成各种结构、尺寸和质量。其基础部件是一个4轴线或6轴线的模块组以及1个动力头。根据本工程载重需要，选用了中海广瀛工程物流有限公司的6轴线地形车，一个6轴线模块长8 400 mm，宽2 430 mm，高1 500 mm，单轴载40 t。

图5 全地形模块车

3.1.1 配车图

匝道单跨长度25 m，为保证运输稳定性，且考虑不同受力状态（单跨以及分段切割状态），现场采用了4组SPMT，两两一组，车辆间距7.25 m，均匀布置，保证两组车的重心为跨中位置（图6）。

图6 现浇梁配车示意

3.1.2 配载计算

根据配车图，综合考虑采用了4组6轴的SPMT配车，共计24轴，轴线车总重136 t。SPMT单轴载荷能力为40 t，24轴总载荷能力为960 t，最大桥及车辆配件总重约656 t，整体负载率66%，对地压力60 kPa。

3.1.3 运输牵引力计算

质量：500 t（桥面）＋136 t（车辆）＋20 t（运输支撑架）=656 t。SPMT滚动摩擦因数=0.02，启动系数取1.5，则滚动摩擦力为656×10×0.02×1.5=196.8 kN，SPMT总驱动力8×12.5×10=1 000 kN＞196.8 kN，满足水平牵引力的要求。

3.2 SPMT组合支架技术

为保证现浇梁能够进行快速化拆除，采用了定型化支架配合全地形液压模块车进行箱梁的快速顶升、移位工作，使得现浇箱梁的拆除工效提升了50%以上。

3.2.1 运输工装设计

由于桥梁下部与每列车板间净空高度不一，并且存在3～6 m的阶梯型高差，不满足SPMT直接进车运输的要求。为此，采用设计钢结构运输工装件进行顶升运输，该工装件由4根φ609 mm圆管及槽钢等组成，下部通过链条及卡板与模块车固定，上部则通过橡胶垫块与现浇梁底板密贴。

3.2.2 整体桥面顶升

地形车到达位置后，需通过车辆本身的液压系统完成整个桥面的顶升作业，顶升高度300 mm。为了保证桥梁本体的重心位置均匀分布，钢结构圆钢作为运输刚体工装，在其变形量不予考虑的前提下，尽可能保证SPMT每一组的液压压力值及顶升的油缸行程值相同，从而确保桥梁姿态不会发生太大的偏移。为了使桥梁在顶升过程中的变形情况在合理范围内，液压钢顶升时将以逐级加载的形式进行增压。事先计算出每一组液压分组的受力值，然后置换成液压油缸的压力值，通过计算，每次顶升以20%的压力值进行顶升操作，顶升完成后确认SPMT各组车板高度差值不大于10 mm，且满足各组油缸压力值偏差小于10%，从而完成桥梁受力体系的转换。

3.3 SPMT平面运输技术

桥梁顶升完成后，通过SPMT进行水平移运，借助车辆自身的动力及转向系统，使车辆完成水平移动、转身等动作，将整跨桥梁移动至落梁场地。

为保证SPMT行走的精度，提前在行走路线上进行尺寸标定，并画出轨迹线。实际运输时采用铅垂仪，保证SPMT行走时按照既定路线行走，当出现误差时，由人工修正SPMT行走方向。由于工程桥梁高度普遍在7～10 m，因此运输过程中基本处于高重心状态。在进行运输前，还需要对超高、超宽构件的稳定性进行计算。

支架系统采用4点支承系统，形成的装载区域就是ABCD的面积（阴影区域，见图7），桥梁的重心落在平板车的承载区域内，可通过监视液压系统的压力表确保装载水平度。根据图7运输稳定性计算模型得：tan α=L/H，其中H=7 281 mm、L=2 100 mm，则tan α=0.288，稳定角α=16°。

图7 稳定性计算模型

根据德国GL-Noble Denton集团中TECHNICAL POLICY BOARD编制的《GUIDELINES FOR LOAD-OUTS》0013/ND版第14.2.2条规定，运输稳定角必须大于7°才安全。在本工程最不利工况下，运输稳定角为16°，确认安全。

3.4 大节段桥梁落梁技术

本工程单跨现浇箱梁质量达500 t，且由于现场施工作业面狭小，围挡宽度仅10 m，要实施单跨现浇梁整跨落梁作业的难度十分巨大。因此，现场综合场地等因素，采用了双机抬吊落梁方式进行大节段桥梁落梁施工。箱梁水平移动采用了SPMT进行，因此可保证采用最小半径进行桥梁的大节段落梁。根据计算，单跨桥梁分为2段长12.5 m大节段梁体，每段质量约250 t，现场采用2台250 t履带吊进行落梁作业，控制吊装半径在8 m以内，单机质量达160 t。落梁作业采用8根φ85 mm钢丝绳，单根钢丝绳最大工作负荷43.5 t，总负荷量满足吊装要求。现场为加快钢丝绳绑扎速度，采用了捆吊法，预先进行吊装孔的开设，并通过腹板、底板进行钢丝绳捆扎。

4 结语

桥梁快速化拆除施工技术已成功应用于上海天目路高架现浇箱梁的拆除工作，仅用7个晚上就完成了7跨现浇混凝土梁的拆除工作，总拆除质量达3 500 t。

工程应用表明：快速化桥梁拆除工艺具有施工速度快、绿色无污染、城市运营干扰低等特点，是一种适应城市中心区复杂环境的新型绿色化施工方法。随着绿色施工理念的进一步实施，该工艺将在城市桥梁基础设施更新改建中得到进一步推广和发展。