中心城区主干道跨线人行天桥快速拆除施工技术

李现朋

(中铁隧道股份有限公司，郑州450103)

0 引言

随着城市建设和地下空间的发展，轨道交通和过街通道的建设越来越多。为实现轨道交通与过街通道无缝衔接，两者实现一体化设计、同期施工，避免了分期施工带给城市的多次阵痛，创造良好的社会效益和经济效益。但是因为有限的道路空间资源，地下空间的发展往往需要整合地上交通设施，对天桥进行改造、移位或拆除。针对桥梁拆除工程，越来越多学者就如何设计施工方案、控制施工过程、细化施工工序、把控施工质量、合理搭配施工器械、优化施工工法等问题进行研究，以谋求形成高效、可靠、安全、快速的桥梁拆除工艺[1-6]。

根据天桥的结构形式及所处位置不同，拆除人行天桥的方法主要有：利用钻芯机、大盘锯切割混凝土护栏分段吊装；利用大盘锯、绳锯或气割切割桥梁接缝分割桥面系和梁板，分片吊装拆卸；利用绳锯切割墩身、盖梁，分块吊装，完成拆除工作[7]。一些学者结合工程实践对现有的静力切割技术进行研究，分析论证了静力切割技术方案对于城市天桥的拆除效果，表明静力切割具有技术难度小、拆除工期短、成本费用较低等优点[8-11]。近年来无损性钻切技术、绳锯切割技术的应用，对实现天桥梁体的分块切割和快速吊运有着明显的优越性[12-13]。

受边界条件的限制，中心城区拆除一座跨线人行天桥最少需要半个月时间，且对交通疏解影响较大。钢箱梁结构的天桥主要采用原位搭设脚手架分割拆除或切割吊装的拆除方式，存在施工工期长、阻碍交通时间长、难以满足施工进度要求等问题。

本文以某市主干道跨线人行天桥主跨拆除项目为例，介绍了施工流程和注意事项、拆除工程相关施工技术及重难点分析、安全防护及应急措施等。该工程涉及主干道封锁作业、模块车托运、起重吊装、高处作业等，在保障作业安全和减少周边行车安全影响的前提下，人行天桥得以快速拆除。相关施工技术和作业经验可供类似工程参考借鉴。

1 工程概况

1.1 工程简介

某市主干道跨线人行天桥位于主干道与辅道路交叉路口处，全长57.31m，桥面面积为984m2，标准净宽10m，共设6处人行楼梯，上部主桥为单跨钢箱梁结构，主跨长42.4m，整体呈不规则形状，采用拼装焊接施工，上部钢结构预制总重500多t。人行天桥主要由主桥和附属楼梯两部分构成，主桥结构主要为单跨钢箱梁结构，整体呈不规则形状；附属楼梯为钢筋混凝土结构形式，楼梯与主跨间采用梯步与地面连接。天桥下部基础为钻孔灌注桩，主桥桥墩为φ1.2m钻孔灌注桩，桩长24.7m，共计7根；人行楼梯基础采用16根φ0.8m钻孔桩。主干道跨线人行天桥平面如图1所示。

图1 工程项目地理位置平面

1.2 边界条件

(1)本工程施工地点位于某市中心城区，人行天桥上跨中心城区东西走向主干道，车流量大，为双向八车道通行。为尽量减少对主干道交通的影响，需在国庆期间完成天桥拆除、吊装及运输工作，施工时间为10月2日至10月8日，总工期7d。根据交管部门的要求，主干道施工围挡外必须保持双向六车道通行，且主干道封闭时间为8h(22：00～次日06：00)，施工期间辅路南侧可封闭管理作为施工场地，批复的施工围挡总宽度为15m。因作业空间受限，机械设备的利用率大大降低，施工过程需安排专人进行交通疏解，拆除施工过程复杂，须选择最优方案，合理筹划拆除吊装施工组织。

(2)主干道跨线人行天桥位于辅路与主干道交叉路口处，跨主干道、辅路，人流量较大。天桥北侧建筑物有两栋写字楼大厦，分别为A40、A40层，桩基础，地下室边线距离天桥最西侧边2.6m。人行天桥紧挨大厦主体结构，南侧为低层建筑群及某些写字楼大厦，其中西南侧有上世纪20年代的四层建筑，距离天桥最近距离为2m，拆除施工难度大、风险高。

(3)地下管线众多。主要有中压燃气管道、通信、电信、排污管及八十年代的老旧给水管等城市管道，施工安全风险高，组织协调难度大。

2 天桥拆除方法及施工工艺

2.1 天桥拆除方法

人行天桥传统的拆除方案一般采用原地破坏性拆除，选择施工方案时主要考虑两种方法进行拆除：一是采用大型起吊设备一次性吊装拆除，二是采用满堂支架法破碎拆除。

考虑到该天桥横跨中心城区主干道，周边主要为商业写字楼，结合现场条件，辅路南侧道路可封闭，作为施工场地，且具备采用大型吊装设备和主桥结构拆除分解的施工条件。经过分析对比，确定利用模块车驮运平移主桥到指定位置，再采用满堂支架法支顶受力、切割拆除的施工方法。采用此方法能够保证拆除过程中的交通安全，最大限度地减小对主干道交通的影响，方便现场施工组织，高效施工，缩短施工工期。

2.2 施工工艺流程

施工工艺流程如图2所示。

图2 施工工艺流程

3 工程施工

3.1 天桥附属结构(砼结构)的拆除

3.1.1 施工准备

封闭辅路及人行天桥，进行交通疏解，现场周围设置围挡及交通、安全警示标志；现场配备动力和照明电源，或配备发电机；配备除尘水源和除尘设备(雾炮机等)，清理桥面附属设施及拆除天桥内部供电系统、监控设施及其他管线；在桥面下部设置保证主干道行车的防落安全罩，防止混凝土块掉落。

3.1.2 梯步护栏割除、绿化拆除施工

采用防坠绳系住防护栏杆，防止栏杆坠落桥下，然后人工凿除栏杆底座砼基础，用气割割开两侧立柱底部的连接钢板，收紧防坠绳，将栏杆拉倒，分段割除，移至桥下。天桥上其他附属设施(管线、摄像头、绿化等)同时进行迁改。

3.1.3 梯步板切割拆除施工

人行梯步拆除时，在梯步与墩柱连接部位各50cm设置切割线，现场采用绳锯将混凝土梯步分割成两部分拆除。拆除时，先行在首块人行梯步施做4个φ150mm吊装孔，断开梯步与箱梁之间的连接部分，采用200t汽车吊吊住梯步顶端部位，施加人行梯步70%～80%自重的起吊力，从梯步中间的墩柱两侧切断后，吊至地面进行分割，最后采用平板车运至堆放场。

3.1.4 梯步桥墩切割拆除施工

梯步桥墩拆除时，先采用200t汽车吊吊住桥墩顶端部位，预加梯步70%～80%自重的起吊力，然后利用绳锯沿底部路面将桥墩切割拆除，地面连接部分采用挖掘机破碎锤凿除，再利用平板运输车将分割块运至堆放场。

3.1.5 场地清理

将场地内所有混凝土碎块以及拆除的防撞护栏，通过吊车、运输车辆配合将破除的建筑垃圾运至指定位置。

重复上述3.1.2～3.1.5步骤，采用同样的方法及工序拆除其他梯步。

3.2 主桥钢箱梁结构的拆除

人行天桥横跨中心城区主干道，因无法长时间占道，结合天桥结构形式及所处位置，为减少对主干道交通的影响，采用“模块车+工装”组合平移的施工方法。即：利用模块车平移驮运至指定场地，搭设满堂脚手架支顶，人工采用气割将主桥钢箱梁结构分解、拆除，最后吊装至平板运输车运至堆放场。

3.2.1 主桥桥面铺装破除及附着设施拆除

在桥面下部设置保证主干道行车安全的防落安全罩，在两侧防护栏杆下方设置50cm高、2cm厚的木挡板，防止混凝土块掉落；全面破除梁面和防撞护栏；桥面铺装层主要为广场砖面板、瓷砖，采用小型挖掘机+破碎锤后站在桥上进行破除，人工手持风镐配合作业；面层凿除完成后，通过“︺ ”型临时梭槽弃至桥下场地集中堆放，通过渣土车集中运走。

3.2.2 主桥平移前的准备工作

附属梯步拆除后，作为主桥的平移场地，如图3所示。改造主干道中间绿化带，确定平移路线；对模块车行走区域管线进行调查，结合SPMT模块车的承载重量，核实路面的承载力；对于自来水管、燃气管等带压管线采取铺设钢板等保护措施；临时封闭主干道8h，进行交通疏解；平移驮运前进行模拟推演，采用BIM技术进行移运路线模拟；施工前制定应急处置预案，应急物资配备齐全。

图3 人行天桥平移场地

3.2.3 主桥平移驮运

作业流程：准备工作→SPMT与驮运支架组拼→SPMT驮运系统就位预顶→梁体装载→梁体转运。

(1)准备工作。施工机械、人员、工机具设备进场准备，并根据天桥梁体现场实际情况，确认驮运支架的安装和天桥梁体的装载方式。SPMT模块车进场后使用汽车吊进行卸车(图4)，并按拆桥所需工况进行拼装，拼装成1组(PPU+6×4轴线)和1组(1PPU+8×4轴线)的SPMT。拼装步骤如图5所示。

图4 SPMT卸车

图5 SPMT模块车组装工况

拼装完成后，采用“八字、斜行”的模式调试SPMT车组，检查轮胎方向电气标定是否正常。正确开启悬挂顶升阀，微动顶升SPMT，确认一切正常。检查连接油管、接管等各个连接件的紧固情况，检查油管、电缆等有无损坏现象及轮压，检查各阀门开闭状态是否正确。

在车板平台上按照驮运支架支撑梁的位置布置好橡胶垫，做好装载的防滑措施；准备安全措施用品和通讯设备，如警示带、反光衣、对讲机和电池等。

(2)SPMT与驮运支架组拼。将2组SPMT车板降至最低(高度约1 150mm)，在车板上布置驮运支架，并焊接牢固，安装过程中若有电焊作业则必须将SPMT车组上的控制器接线拆除，如图6所示。

图6 SPMT与驮运支架组拼

(3)SPMT驮运系统就位预顶。根据SPMT桥底位置将模块车4个角点的位置在桥底表面做好标记。支架与SPMT组拼完成后，将车板整体顶升至正常行驶高度(约1 300mm)，装载着支架的2组SPMT分别行驶至天桥南北两侧底部就位，南侧布置6×4轴线车组，北侧布置8×4轴线车组。通过微调方向，并对车辆平台高度进行小幅调整，保证SPMT在桥梁底部精确定位。驮运系统精确定位后，将车组高度升高至支架托梁顶面与桥面贴合(车组高度约1 400mm)，检查若发现有离空的支点，使用调高木板或木方加高塞紧，使支架全部支点与桥底面贴合，如图7和图8所示。

图7 SPMT驮运系统就位预顶图示

图8 SPMT驮运系统就位预顶现场

(4)梁体装载。桥梁切割组首先切割拆除主桥异形部分25#～32#(图9)，共分8块切割拆除，以确保施工场地满足临时停放、切割的条件。切割完成后，控板人员将车组整体同步顶升，采取分级顶升的方式，分别为1cm、5cm、10cm、15cm、20cm，控制顶升速度20～50mm/min，如图10所示。整个同步顶升过程中对模块车、驮运支架及箱梁进行施工监控，确保整个顶升过程结构安全，完成主桥梁体装载。

图9 人行天桥主桥切割分块

图10 主线桥整体顶升装载

(5)梁体转运。所有监控人员、指挥人员、SPMT操作人员各就各位，调试对讲机，确保通讯良好。确认一切正常后，指挥人员发出启运指令，SPMT操作员鸣喇叭开始运输。运输过程应安排专人指挥、监控，按照《SPMT运输速度控制表》要求进行运输，严禁紧急启动和紧急刹车。运输路线及现场驮运如图11和图12所示。

图11 主桥平移驮运路线

图12 主桥平移驮运现场

运输过程中，通过SPMT模块车多次姿态调整，将主桥结构平移驮运至指定位置，然后开放主干道交通，恢复车辆正常通行。

3.2.4 主桥平移后切割拆除施工

主桥平移至指定位置后，利用满堂脚手架支顶托换，脚手架与主桥底部密贴，确保支架受力均匀。技术人员对桥体分块标识并编号，切割组按照标识采用气割将主桥钢箱梁结构分解、拆除，现场配置两台200t汽车吊分别从南北两侧进行吊装作业，通过平板运输车运至堆放场。

通过计算确定满堂架搭设范围为：主桥墩柱单跨之间50m(长)×12m(宽)，采用盘扣式满堂脚手架搭设，剩余部分采用模块车支撑驮运。

根据主桥的结构形式、交通限行要求以及场地条件，将主桥钢结构分为32块，单块宽度不大于2.5m、长度不大于12m、重量不大于50t，如图9所示。

本次支架采用高效、稳定的盘扣式支撑架体系进行施工，根据梁块切割分段，支架立杆纵向90cm、横向120cm，横杆步距为150cm。根据承载受力计算，每段梁块需布置三排立杆支承，当立杆排数不足时，应缩短纵向间距搭设。横向间距均按90cm搭设，如图13和图14所示。

图13 满堂支架搭设

图14 满堂支架搭设(现场照片)

为保证脚手架整体受力，在原有道路铺设10mm钢板，用以提高地基的承载力。底层支架立杆底部加底托立于钢板之上，顶部加顶托，以便进行标高调整。顶托上面设置横向主楞，打紧顶托，使主楞紧贴箱梁底板。

3.2.5 场地清理

全面清理、运走主桥结构碎块，将场地内所有的箱梁结构等，通过吊车、运输车辆配合将破除的建筑垃圾运走，最后开放辅路交通，恢复车辆及人员正常通行。

3.3 工程实施效果

本次利用“模块车+工装”组合平移的施工方法，最大限度地降低了交通影响。作为某市中心城区主干道，车流量大，在国庆假期临时中断交通8h，是传统的切割吊装方法无法实现的。利用整体迁移后拆除的施工方案，实现了在拆除过程中不会污染、损伤原有路面，消除了对交通的不利影响，减少大量车辆绕行带来的能源消耗、人员成本支出，减少市民出行时间消耗的综合社会经济成本，成为制约工程设计、实施最为关键的因素。此次天桥快速拆除施工技术，将传统的以天计的交通中断时间缩短至以小时计，较大地降低了对交通环境的影响。除此之外，还可多次重复循环使用，降低机械设备成本，社会效益与经济效益显著，也为今后同类施工提供了实践经验。

4 结语

随着城市建设和地下空间的发展，一些既有天桥的改建或拆除工程将日趋增多，涉及主干道的施工难以避免。安全控制和交通影响是现场施工管理的核心，更是主干道施工管理的重中之重。本次施工运用了大型施工设备，采用“模块车+工装”组合平移的施工方法，解决了占道时间长、影响交通的问题。与传统技术相比，具有以下优势：

(1)智能化水平较高。本工法SPMT自行式模块车行走路径经计算后采用BIM进行移运路线模拟；模块车精确定位后与梁体连接完成，无人驾驶，一键操作即可按照提前计算及模拟的线路将梁体移至指定地点较高。

(2)施工进度快、封闭主干道时间短。本施工作业仅封闭单条车道就可完成基础准备工作，同时在行车条件下，采用绳锯按经计算的位置对梯步等附属结构进行切割，该阶段对交通无影响，仅在梁体移运过程中需封闭交通，封闭时间仅8h，相对于传统的原位搭设支架后机械拆除，大大减少了对交通的影响。

(3)安全环保、社会影响小。由于该天桥位于某市中心城区主干道，沿线建筑物分布密集，车流量和人流量非常大，本工法由于采用附属提前切割、主桥整体移运的工艺，消除了传统的拆除对附近建筑物影响较大的风险，安全系数高、社会影响小。同时，该工法由于对梁体整体移运至指定地点拆除，对既有主干道不会产生破坏，环保方面具有明显的优势。