基于SPMT的跨线桥梁快速拆建施工技术应用分析

张娅玲

(陕西高速公路工程咨询有限公司，陕西 西安 710061)

0 引 言

我国高速公路经过30余年的高速发展，一些早期修建的高速公路已不能适应国家和当地的经济和社会发展需要，迈入了改扩建阶段[1-6]。上跨既有高速线路的天桥拆除与重建成为改扩建工程中技术难度大、安全风险高的施工难题，如何有效地解决这些难题，很多学者和工程技术人员进行了研究和实践，得到了相应研究成果，SPMT快速移运法也得到了较多应用[7-9]。但具体工程条件下的SPMT跨线桥梁快速拆除技术，仍需要结合工程实际进行具体研究分析[10-12]。

1 工程概况

沈海高速公路水口至白沙段改扩建工程起点接佛开高速，终点接阳茂高速，由原来双向四车道改扩建为双向八车道，路基宽度由28 m扩建为42 m，既有分离式立交桥梁桥墩位于线路扩建范围内，需拆除重建。T3标段1#桥与扩建高速公路线路正交，为预应力变截面连续箱梁，桥跨布置为16.4 m+34.4 m+16.4 m，桥宽为8 m，跨中桥面高程21.323 m。新桥为简支空心板结构，跨径为(2×20+2×29+2×20)m，桥宽23 m(两幅)，其中主跨(2×29)m变更为(2×30)m钢混组合梁结构。

2 桥梁拆建方案

2.1 拆建方案确定

综合分析论证既有桥梁拆除工艺(缆索吊装法、悬臂拆除、顶推法、机械直接凿除法、满堂支架支撑静力切割法、爆破法和SMPT快速移运法等)的优缺点，及本项目的实际工程条件和工程、社会效益，T3标段1#桥上跨高速公路主跨桥梁拆建工程采用SMPT快速拆建技术。确定拆建总体原则为：安全环保、社会效益显著，满足高速公路交通影响最小，保持天桥交通不中断，天桥先建后拆。

首先在新建桥梁引道、引桥、边跨梁体施工完毕后，在桥梁设计桥位附近临时场地加工好每跨桥梁结构，临时封闭交通，使用SMPT模块车移运安装完毕的整垮梁体，完成安装。然后在桥跨附近临时场地进行SMPT模块车及支架系统安装，临时封闭交通，快速移运系统布置于既有桥梁主跨梁体下方，顶升梁体及移除梁体至交通外场地进行现场凿除。

2.2 SPMT模块车快速移运

DCMC自行式模块车(SPMT)由标准模块车、动力及控制单元(PPU)和无线控制器组成，具有升降调平、原地转向、按需并车使用等功能，采用SPMT模块车对跨线桥梁进行整体移除、新建桥梁整体移运安装，可以很好地解决既有跨线桥梁拆除工程中存在的技术难度大、安全风险高、交通保畅、施工效率等难题。

3 主跨桥梁拆建关键施工技术

T3标段1#新建桥梁安装和旧桥移除各全封闭沈海高速那龙—北惯段交通5 h，新建桥梁安装主要步骤：引桥、主跨桥墩施工完毕→新建场地及落梁基础施工→新建主跨现场安装→临时封闭交通→新桥主跨快速驮运安装→开放交通→桥面铺装等施工。旧桥主跨拆除主要步骤：落梁场地及基础施工→临时封闭交通→快速移运系统现场定位→快速切割梁边跨梁段→主跨驮运至落梁场地→开放交通。

3.1 梁体精准切割

预应力连续箱梁切割前应进行预应力释放，在凿出的钢绞线上安装抱箍锚栓，安装防蹦钢箍，采用人工氧气焊对钢绞线切割，进行应力放张，切割过程中要保持切割速度，逐步释放钢绞线的预应力。

梁体切割分2个切割面同时进行，单个切割面采用3台链锯分三个区域同时切割，切割分区划分见图1，切割前按图1所示进行切割线放样并标识。切割前用驮梁系统对箱梁顶紧，施工人员密切注意切割部位变化情况，随时调整机器。为便于箱梁顶升后有足够空间移运出桥梁轴线，箱梁切割立面从上到下成“倒八字”形，平面上成“正八字”形，切割偏角取2°。切割过程中使用一种防卡绳装置，解决了混凝土切割过程中易发生的卡绳问题，保证了切割安全和进度。

图1 箱梁切割分区布置图

3.2 驮运支架设计

根据桥梁上部支撑重量，设计出双并车驮运支撑系统：双并车驮运支撑系统在单列车上安装支架，其支架主要由下部纵向分配梁三拼I40、钢管立柱φ402×12 mm、上部横向分配梁三拼I40和斜撑杆件组成，其中钢管立柱沿模块车横向间距2.9 m，纵向间距2.8 m，标准件立柱高3.0 m，顶部根据桥型结构梁底坡度由调节高度的钢顶盒和调坡块组成。

3.3 落梁支架支撑点确定

落梁支撑系统由驮梁支架和预埋在硬化场地上的钢管支撑组成，模块车进入钢管支撑后，调整模块车降低姿态，使得下横梁落在钢管支撑上，模块车驶出，梁体完成落梁。落梁过程中，通过建立的北斗导航系统和高精准水准仪实现梁体精确安放在驮梁支架，及控制SPMT模块车行走时的位置及姿态相关参数处于正常范围。

3.4 梁体快速移运

新建桥梁和拆除旧梁的梁体移运施工是整个拆建过程的关键工序。在人员、设备、交通组织及监测监控等工作准备就绪后，SPMT模块车按照预定路径新建梁体和切割的旧梁体进行移运，移运过程要加强施工控制。移运控制主要包括路径控制、速度控制、道路自适应控制、箱梁及应力控制、全过程安全控制等。

路径控制：在模块车控制系统内设置相应参数控制，如新建桥梁移运转角设置为32°、拆除旧梁移运转角设置为40°；提前做好路径划线控制，利用北斗导航系统实时进行定位导航，并安排现场施工人员进行直观观察及控制。

速度控制：在模块车控制系统内设置速度限制，平移速度控制在50 m/h以内，本次新建钢混组合梁移运速度为40 m/h、拆除旧梁移运速度为43 m/h。

道路自适应控制：为保证移运路径畅通无阻，在移运前再次清理行走路径并做好保护措施；模块车通过自身调节能力来适应坡度、路面凹凸等不平整路况，自动调整箱梁的水平状态，车轮上下自动可调幅度为±30 cm。

箱梁及应力控制：通过建立的监控系统实时监控箱梁的姿态和关键位置的应力状态，确保箱梁姿态在可控范围内，箱梁应力不超过允许值。同时为避免新建钢混组合梁在移运过程中发生支座脱空的现象，在梁体与驮运支架之间安装临时固定装置，防止梁体应力超过允许值。

在新建梁体移运安装完毕及模块车移出高速公路、拆除梁体移运至落梁区后，安全地完成了新建桥梁安装并恢复天桥交通、及既有跨线桥梁拆除移运。然后吊装拆除中央分隔带的钢板(30 m)，恢复边护栏(30 m)，用了4.5 h即恢复了高速公路交通。

3.5 梁体落梁凿除

模块车将梁体按照预定的路径驮运到临时存梁场地后，将其放置在临时搭设的落架上面，完成体系转换，梁体落架过程中，最重要步骤是体系转换过程控制，即落梁的同步性和支架承力的同步性。可采取以下措施：速度控制，落梁过程中，调节模块车的落梁速度至可实现的最慢速度；模块车压力控制，落梁过程中加强模块车液压系列压力的控制，使不同的支撑点压力差不超过5%；全过程监测，利用压力传感器实时监测各个落架立柱的支撑力，使各个支撑点受力均匀，且偏差不超过10%；同时制定应急预案，准备2～10 mm不同厚度规格的钢垫块，当无法通过模块车调节支撑点受力均匀时，在保障安全前提下，在立柱定点加垫钢垫块，通过增加立柱的有效高度调节支撑点的受力均匀性。

梁体全部稳定落架后，进行二次分解等工作。箱梁采用直接破碎的方式拆除，凿除时采用对称均衡的原则，从底往高依次凿除。凿除前应沿道路边缘搭设防护棚架，防止碎渣飞溅。拆除完成之后即可拆除落梁支架系统。

4 安全控制措施

(1)加强交通安全管理。在施工段落两端设置告知牌、限速限高牌、道路封闭等标志标牌，梁体移运路线安排专人指挥交通；在主跨梁体移运和安装施工时，安排跟班领导指挥作业；安排专职交通观察岗，及时处理出现的异常情况。

(2)做好SPMT安全控制。SPMT模块车驮运系统现场拼装完毕后，要进行载荷和功能试验，确认正常后才能正式投入吊梁作业；正常工作前，应先作空载运行，以检查整机结构和起升、走行机构以及电气、液压系统等部件有无异常声音和异常现象，并检查制动功能是否正常，切勿带病作业；顶升和运行时，应确保起升空间、运行道路没有障碍物妨碍；每项动作开始前要求鸣铃警告所有在场的工作人员。

(3)加强拆建施工安全控制。高空作业必须做好安全防护措施；旧梁拆除前进行钢绞线预应力释放时，为避免钢绞线、为防止钢绞线、锚具、夹片等构件飞出造成人员伤害，搭设防止夹片、锚具飞溅防护平台；在链锯切割过程中采用一种防卡绳装置，解决了混凝土切割过程中易发生的卡绳问题，同时可以防止因链锯卡绳而发生的安全事故。

5 结 语

既有跨线桥梁通过采用SPMT工法，实现了在天桥交通不中断、高速交通封闭时间短的情况下快速安全地完成了桥梁拆建工程。主要介绍了主跨桥梁的拆建施工技术，得出了如下结论。

制定了SPMT工法主跨桥梁拆建关键施工方案，给出了新建桥梁引桥、主跨桥墩和主跨钢混组合梁施工工序，及旧桥主跨拆除施工工序。

给出了梁体精准切割分布区、设计了适应新建钢混组合梁和旧梁的驮运支架及确定了落梁支架支撑点、梁体快速移运过程中的质量安全控制要点。

通过加强交通安全控制、SPMT模块车移运安全控制、拆建施工安全控制，实现了拆建工程安全顺利进行。实践表明SPMT既有桥梁快速拆建施工技术工程、经济、社会效益显著。