既有上跨高铁及繁忙干线立交桥拆除方案优化

吴怿华（南京上铁地方铁路开发有限公司，江苏 南京 210003）

随着地方经济地快速发展及交通流量地急速剧增，城市道路、公路交通等穿、跨越铁路的既有立交桥日益显现出其通行能力远不能满足当前通行的需求的问题。一方面，车辆通行不畅，高峰时段经常处于拥挤状态。另一方面，因既有立交桥当初建设标准相对较低，建成后通行车辆的超速、超载以及维修养护未跟上，甚至因受铁路的限制、部分上跨铁路立交桥无法维修等诸多原因，近年来，穿、跨越铁路的既有立交桥改造、拆除后新建立交桥的情况不断增多。2015 ～2019 年，某公司管辖范围内穿、跨越铁路的既有立交桥改造、拓宽、拆除新建的涉铁项目约 16 项，其中，上跨 7 项、下穿 7 项、其他 2 项，代建合同价款最高约为 2.4 亿元。

1 工程概况

1.1 建设必要性

江苏省镇江市谷阳路上跨沪宁城际高铁、京沪铁路立交桥始建于 1996 年，设计荷载等级为汽 — 超 20，挂 —100。经过二十多年的运营，因通行车辆的超速、超载以及日常维修养护、受铁路限制，以及车流量逐年连续不断地增加等原因，桥梁逐渐出现了一系列病害。根据某公司提供的 2016 年桥梁检测报告显示，该桥评定为 C 类桥梁，存在的主要病害如下所示。① 空心板梁底面存在纵向裂缝、部分贯通，混凝土掉块、脱落、破损。② 铰缝开裂渗水、析白；盖梁的竖向及挡块存在裂缝、积水严重。③ 支座锈蚀、老化、剪切变形。④ 桥面、栏杆、伸缩缝、排水设施破损严重，路灯灯杆锈蚀。⑤ 桥梁防撞墙不满足 JTG D 81—2017《公路交通安全设施设计规范》规定的 SS 级防撞等级要求，位于铁路上方的防撞墙破碎，混凝土开裂、剥落掉块严重。⑥ 左右幅桥之间纵桥向布置的市政管线槽道锈蚀严重，且有一Φ300 mm 的燃气管。该桥存在的各类隐患对公路交通运输、铁路运输安全造成了严重的威胁，某公司上海高铁维修段、上海工务段近几年均先后 3 次向镇江市政府发函，要求尽快整治存在的安全隐患。该桥的拆除重建工作迫在眉睫。

1.2 即有立交桥现状

即有立交桥桥梁全长 491.5 m，跨径组合从西向东依次为 8 × 21.5 ＋ 2×20.0 ＋ 20.1 ＋ 24.8 ＋ 22.1 ＋ 22.0 ＋ 2× 20.0 ＋ 7 × 21.5 m，共 23 跨。桥面总宽 32.0 m，机动车双向六车道。桥梁上部结构采用空心板梁，下部结构桥墩采用预应力大悬臂 T 形盖梁，双矩形墩，承台桩基础，桥台采用扶壁式桥台，承台桩基础。上部结构采用简支梁连续桥面形式，单幅每跨 12 ～ 14 片板梁不等。

1.3 即有立交桥与铁路关系

即有立交桥跨越铁路处对应沪宁城际高铁里程 K 231 ＋538、京沪铁路里程 K 1 220 ＋ 700，交角分别约为 72°、74°，轨道分别为无砟、有砟轨道，均为路基段、电气化铁路。其中，第 12 跨（跨径 24.8 m，共 24 片板梁）跨越沪宁城际高铁，桥下净空 7.61 m，承力索至梁底最小距离为71 cm；第 13、14 跨（跨径分别为 22.1、22.0 m，均为 24片板梁）跨越京沪铁路，桥下净空 6.8 m。承力索至梁底最小距离为 42 cm；第 15 跨（跨径 20.0 m，共 24 片板梁）跨越在建连淮扬镇高铁镇江联络线。

沪宁城际高铁丹徒站至镇江站间运行速度最高为 300 km/h，共 124 对/d 高铁列车通过；京沪铁路镇江东站至丹阳站间线路速度等级为 160 km/h，通过的客货列车共 120对/d。即有立交桥 12 号墩位于沪宁城际上行线外侧，桥墩中心与线路中心距离为 10 m；13 号墩位于沪宁城际下行线和京沪铁路上行线之间，桥墩中心与沪宁城际下行线、京沪铁路上行线线路中心距离分别为 9、10 m；14 号墩位于京沪铁路上下行线之间，桥墩中心与京沪铁路上下行线线路中心距离分别为 7.2、7.8 m。

2 优化方案

2.1 原设计方案既有桥拆除顺序

（1）封闭既有谷阳路。

（2）拆除既有立交桥全部左幅桥及部分右幅桥（K 13 ～K 23 跨）。从小里程往大里程方向顺序拆除，保留右幅 K 1～ K 12 跨，作为沪宁城际高铁与京沪铁路间新建桥梁 11 号墩下部结构施工期间人员、机具、设备、材料等进出的施工通道。

（3）新建桥梁 11 号墩下部结构施工完成后，拆除右幅剩余的 K 1 ～ K 12 跨桥梁。

2.2 优化后方案既有桥拆除顺序

（1）封闭既有谷阳路。

（2）拆除既有立交桥 K 13 ～ K 23 跨左右幅桥梁，从大里程往小里程方向顺序拆除，保留 K 1 ～ K 12 跨左右幅，作为沪宁城际高铁与京沪铁路间新建桥梁 11 号墩下部结构施工期间人员、机具、设备、材料等进出的施工通道。

（2）新建桥梁 11 号墩下部结构施工完成后，拆除既有立交桥左右幅剩余的 K 1 ～ K 12 跨桥梁。

2.3 方案比较

2.3.1 拆除既有立交桥沪宁城际高铁和京沪铁路之间13 号墩

（1）原设计方案为在右幅 K 12、K 11 跨板梁拆除后，采用 600 t 履带吊吊装拆除。将盖梁切割成 4 段，每段重量约为 60 t，盖梁分段吊离后切割立柱，单个立柱重量约为 22 t，同样通过履带吊吊离。

（2）优化后方案采用架桥机吊装拆除，新建桥梁 K 19 ～K 12 跨左右幅箱梁架设完成后，架桥机前支腿设置在新建的 10 号墩上，中支腿设置在已架设完成的 K 12 跨桥面上，将既有桥 13 号墩拆除。

（3）根据上述前后两个方案对比情况可知，履带吊进出场费用、台班费及对地基的要求均较高。优化后方案系利用正在架梁的架桥机在架设 K 12 跨箱梁完毕后即将 13 号墩拆除。同时，原设计方案在盖梁、立柱的切割过程中，履带吊吊臂从开始至吊离均需吊住盖梁或立柱，这意味着整个过程均需在封锁点内进行。盖梁（立柱）每段采用链锯切割的时间约为 100 min，加上施工准备、接触网停送电及施工防护等相关工作，沪宁城际的一个封锁点仅能吊装一段盖梁（立柱），13 号墩左右幅总共至少需要 12 个封锁点。优化后方案在新建桥梁 K 19 ～ K 12 跨左右幅箱梁架设完成后，架桥机前移稳固，将天车移至 13 号墩上方，封锁点内切割、吊离即可。因架桥机拆除时盖梁分为 3 段且一个封锁点内可切割、吊装两个立柱，总共最多需要 8 个封锁点，较原设计方案节约 4 个封锁点。此外，履带吊吊臂从盖梁（立柱）切割开始至吊离均需跨过沪宁城际高铁上下行吊住盖梁或立柱，且需移动。优化后方案整个施工过程中，仅架桥机天车在沪宁城际、京沪线之间的 13 号墩上方与已架设完毕的 K 12 跨桥面间走行，优化方案明显更降低铁路的安全风险。

2.3.2 拆除既有立交桥 K 13、K 14 跨左幅板梁

（1）原设计方案采用架桥机拆除左幅 K 11、K 12 跨后，前、中支腿分别后退移至 13 号、15 号盖梁上拆除上跨京沪线上下行的 K 13、K 14 跨左右幅板梁。

（2）优化后方案采用架桥机拆除 K 15 跨后，前、中支腿分别后退移至 15 号、13 号盖梁上拆除上跨京沪线上下行的 K 13、K 14 跨左右幅板梁。

（3）根据上述前后两个方案对比情况可知，原设计方案在拆除左幅 K 13、K 14 跨时，架桥机前端（前导梁）势必要伸入沪宁高铁上方。因上跨沪宁高铁的 K 12 跨左幅已拆除，故在拆除 K 13、K 14 跨左幅板梁时必须在沪宁高铁封锁点（0:00 ～ 4:00）内进行，但京沪上（下）行线 0:00 ～4:00 间运输繁忙、列车较多，每天最多只能安排一个封锁点且时间相对较紧，仅能吊装一片板梁。这意味着 K 13、K 14跨左幅板梁（各 12 片，共 24 片）拆除时沪宁高铁需要封锁 24 次，期间京沪上、下行分别各封锁 12 次，共需 24 d的封锁。考虑到京沪线每周仅周一至周四可安排封锁施工，左幅两跨板梁的拆除约需 42 d 方可完成。优化后方案因上跨沪宁高铁的 K 12 跨左右幅均尚未拆除，沪宁高铁无须封锁，仅京沪铁路 V 停即可（上行封锁时拆除 K 13 跨左幅、下行封锁时拆除 K 14 跨左幅），且京沪线当期的天窗修时间段为上行 9:00 ～ 11:00、下行 15:30 ～ 17:30。这意味着京沪线上下行每天可各封锁一次，每次 120 min，每个点分别拆除 K 13、K 14 跨左幅板梁至少各 2 片合计 4 片，共需 6 d 的封锁。同样考虑京沪线每周仅周一至周四可安排封锁施工，左幅两跨板梁的拆除约需 9 d 即可完成。此外，原设计方案所有施工均在夜间进行，不仅对照明的要求高，夜间施工带来的安全风险显然较优化后方案均在昼间进行的要高。

2.3.3 施工沪宁城际高铁和京沪铁路之间新建 11 号墩

（1）原设计方案需在拆除既有立交桥左幅 K 11、K 12跨，K 13、K 14 跨左右幅合计单幅 6 跨计 74 片板梁及 2 个盖梁（14 号墩左右幅）后，方可进行新建 11 号墩的施工。

（2）优化后方案在拆除既有立交桥 K 13、K 14 跨左右幅合计单幅 4 跨计 48 片板梁后，即可进行新建 11 号墩的施工。

（3）新建 11 号墩的施工是整个工程关键线路中的关键。根据上述前后两个方案对比情况可知，根据上一节“既有立交桥 K 13、K 14 跨左幅板梁的拆除”所述， K 13、K 14 跨左幅板梁的拆除原设计方案约需 42 d，优化后方案约需 9 d。加之原设计方案较优化后方案还需增加左幅 K 11、K 12 两跨计 26 片板梁以及 2 个盖梁（14 号墩左右幅）的拆除后方可施工新建的 11 号墩。如此，优化后方案将较原设计方案至少提前 2 个月开始施工新建的 11 号墩。此外，原设计方案仅将右幅 K 1 ～ K 10 跨预留为新建 11 号墩的施工通道，而优化后方案将左右幅 K 1 ～ K 10 跨均预留为施工通道，在很大程度上为新建 11 号墩的施工提供了强有力的条件，且安全可靠性更高。

3 方案优化效果

由上述比较结果可知，方案优化前后切实效果如下。

（1）建设单位在代建合同签订后未增加任何投资。对当地政府来说，一次性投资两亿多的资金将既有立交全部拆除，原址新建并将既有道路拓宽，确实是一件大事、一项重要决策。如增加少许优化方案的投资，建设单位及当地政府均难以接受。但事实上，实施过程中工程的直接成本在一定程度上是有所降低的。

（2）优化后的方案节省了大量的工期，直接有益于所有参建单位，尤其建设单位更是。一是对于本工程建设单位来说，代建合同签订后，除例行的安全、质量管理外，更重要的是高度关注工程工期。谷阳路是镇江市区主干路，亦是中心城区间东西向的重要交通通道。施工期间需将该道路进行封闭，由此给当地居民出行带来了很大的不便，封闭前当地政府已向市民承诺了开通的日期，故而建设单位在该工程上工期的压力很大、要求极高。二是新建立交桥 K 13 跨上跨在建的连淮扬镇高铁镇江联络线，连淮扬镇高铁联调联试前 K 13 跨及其邻跨必须完成所有工作量，这同样对本工程的工期提出了高要求。三是立交桥所在的城区征地拆迁工作难度非常之大，建设单位极其希望通过方案的优化、施工单位增加各方面的投入、相关参建单位积极配合等多项措施并举，全力赶工抢进度，以弥补征地拆迁影响而耽误的工期。

（3）方案优化的过程中，营业线（邻近）施工减少了部分大型机械施工，封锁施工、停电配合次数大幅减少，尽力减少了夜间吊装作业施工，关键线路中的新建 11 号墩尽早提前施工，避免后续赶工抢进度而易带来的安全隐患。故上述方案的优化关键的关键是在很大程度上有效降低了营业线施工安全风险，切实可行地确保营业线施工安全。

4 结 语

既有上跨铁路立交桥的拆除、改造，既有其复杂性、单一性，更有其特殊性、可变性。要使设计方案既可实施又经济合理，关键是确保营业线施工安全，必须要结合既有立交桥竣工文件对现场进行全面、细致地调查，注重结合立交桥现状、地质条件、线路状况、行车条件、周边建筑物构筑物情况，特别是建设单位的要求等。同时，设计方案应符合铁路特别是高铁的营业线施工相关要求，全面考虑施工方案的安全性、可操作性。如此方可确保既有立交桥拆除、改造设计方案的全面、完整并具有针对性，从源头上抓好安全控制，确保营业线工程施工的绝对安全。