基于架桥机和静力切割的高速公路跨线桥组合拆除技术

汤 武

上海建工（浙江）水利水电建设有限公司 上海 200082

近年来，随着我国经济社会的快速发展，公路交通对交通桥的通行流量、车辆荷载等级以及结构的安全性、耐久性提出了更高的要求。拆除重建作为提升桥梁性能参数最直接有效的手段，在市政公路改扩建工程中得到广泛的应用。

目前，公路桥梁拆除方法主要有爆破拆除法、机械凿除法、分块切割法、架桥机拆除法等[1-3]。高速公路跨线桥作为一种特殊的公路交通桥，由于其与下方的高速公路之间横纵交叉、净空有限，在拆除作业中面临着交通导流复杂、施工安全要求高、作业空间有限等难题[4]。传统的爆破拆除法爆破冲击强、有飞石安全隐患，机械凿除法粉尘污染严重、废渣清理工作量大，满堂支架分块切割法需要长时间占用高速、中断交通，均不能满足高速公路跨线桥的拆除要求[5-6]。研究一种高效、安全的高速公路跨线桥拆除技术，是市政公路领域亟待解决的技术问题。

本文以某道路改建工程为例，提出了一种综合架桥机拆除法和静力切割法的高速公路跨线桥拆除方法。

1 工程概况

1.1 工程背景

叶新公路（新工路—老黄桥港）道路改建工程一标位于上海市松江区，S32高速公路以南、G1501高速公路以北，西起新工路、东至文工路。新建道路2.35 km，道路等级为一级公路，规划红线宽度45 m，设计速度80 km/h，采用双向4快2慢。

本工程需要拆除、重建高速公路跨线桥一座。现状跨线桥位于叶新公路与G60沪昆高速相交处，为钢筋混凝土简支预应力空心梁桥，共17跨，跨径布置为25 m×4＋14.5 m＋14.38 m＋25 m×2＋14.38 m＋14.5 m＋25 m×7，全长为383.6 m。其中，第10跨、第11跨位于高速正上方，跨度均为25 m；第10跨与第11跨中间的墩柱位于高速中央隔离带内（图1）。

图1 跨线桥实景

跨线桥采用沥青混凝土面层，设钢筋混凝土人非共板（拆除前先破除通长盖板，仅保留底座）和护栏。单跨共计14片板梁，包含两侧各1片边梁和中间12片中梁。下部结构盖梁采用C30混凝土，立柱为C30混凝土，承台为C25混凝土，桩基为预制钢筋混凝土方桩。

1.2 难特点分析

1）G60高速交通流量大，拆除过程中一旦出现飞石、落渣的情况，极易影响下方高速车辆通行，引发交通安全事故。因此，可控、安全是高速公路跨线桥拆除需要考虑的首先因素。

2）一般情况下，下部道路封闭后再实施跨线桥拆除能很好地保证施工安全，但G60高速公路为上海乃至长三角地区的交通运输动脉，高速封闭带来的社会影响大。跨线桥拆除应尽可能避免占用高速公路空间，控制高速公路封闭时间，在施工安全和通行效率间取得均衡。

3）跨线桥沿线分布有河道、高压电缆，施工作业环境复杂、作业空间有限。

4）本工程跨线桥拆除重建过程中，除机动车绕行外，需要保证非机动车和行人正常通行，这就要求拆除工作需要分阶段进行，并保证期间的人非通行安全。

2 拆除方案总体设计

2.1 拆除工艺选择

为了将跨线桥拆除对高速安全、稳定通行造成的影响降到最低，考虑跨线桥尤其第10跨和第11跨与高速公路的空间位置关系，确定了架桥机拆除板梁、链锯静力切割分块吊除盖梁和立柱的拆除工艺。

2.2 施工阶段划分

为了满足拆除期间人非正常通行需求，将跨线桥拆除划分为2个阶段：

第1阶段，按照第1跨到第17跨的顺序，依次拆除南侧1#～7#板梁、一半的盖梁以及南侧立柱。此时，机动车外围绕行，保留人非共板双向混行。为保证通行安全，在9#板梁位置处设置1 m高隔离墩和2.5 m高防抛网进行隔离。

第2阶段，南幅新桥建成后，人非翻交至南幅桥通行，机动车道翻交至南幅桥，维持双向2车道通行。同样按照第1跨到第17跨的顺序，拆除北侧8#～14#板梁、剩下的一半盖梁、中央及北侧立柱。

2.3 拆除流程

整个跨线桥拆除流程如图2所示。

图2 跨线桥拆除总体流程

架桥机拆除板梁前先做好桥面沥青铣刨，并拆除铰缝、栏杆和盖板。板梁采用钢丝绳捆绑，架桥机吊除，最大起吊质量58.1 t。第1阶段按照3#→2#→1#→4#→5#→6#→7#的顺序拆除板梁；第2阶段拆按照12#→13#→14#→11#→10#→9#→8#的顺序拆除。板梁拆除顺序如图3所示。

图3 板梁拆除顺序

拆除板梁等桥梁上部结构后，采用链锯对下部盖梁、立柱切割分块，按45°斜切法，共切割9次，分7块，再用汽车吊吊除。盖梁、立柱分切割块和吊除顺序如图4所示。

图4 盖梁、立柱分块吊除顺序

3 桥面附属结构拆除技术

3.1 防抛网拆除利用

桥梁防抛网为钢结构，并采用管箍和螺栓固定于栏杆上。桥梁南侧防抛网直接拧松螺栓后拆除，并重新安装、固定在隔离墩位置。

3.2 人非共板拆除

人非共板位于现状老桥两侧，宽度为2.8 m。在拆除过程中，先将表面100 mm厚的混凝土面板破除，然后将人非共板2个钢筋混凝土台阶利用手持冲击钻破除后运离施工区域，护栏下台阶保留暂不做处理，待拆除板梁时，再整体吊运。

人非共板拆除过程中，为防止构件坠落影响高速通行安全，在原有桥梁栏杆外侧设置防护兜箱。兜箱采用20 mm×20 mm方管焊接成骨架，上口设置弯钩，便于钩住栏杆，下口设置横杆，搁置在栏杆基础上，然后在骨架外侧面和下口铆钉上白铁皮，白铁皮每侧宽出骨架10 cm（便于2只兜箱间搭接），下口白铁皮兜底20 cm，栏杆基础外侧距栏杆6 cm。

3.3 铰缝拆除

铰缝采用片锯切割，切割至铰缝钢筋断裂。铰缝切割的同时进行吊点孔洞的打设，孔洞直径为10 cm，位于板梁与板梁铰缝位置处。

3.4 栏杆拆除

栏杆为钢筋混凝土结构，其中跨G60高速栏杆为格栅＋立柱式。栏杆采用片锯分段切割，用钩链将栏杆上口拉住（防止外倒），先将上口小横梁分小段切断，然后将格栅片逐片在下口切断，人工将小段栏杆慢慢放倒到桥面上，由铲车装车后外运至破碎区进行处理；最后拆除栏杆立柱，用钩链将栏杆上口拉住（防止外倒），用手动切割锯将立柱四周钢筋切断，人工将立柱放倒，由铲车装车后外运至破碎区进行处理。

4 板梁架桥机拆除技术

采用WJQ140-30A3型公路架桥机拆除板梁，架桥机额定起重量为2×70 t，适宜跨度30 m。按照支架安装、支腿安装、主梁架设、吊装机构装设、电气装置安装的顺序组织架桥机安装。

由于本跨线桥为小铰缝板梁，梁间间隙仅1 cm，故吊梁前在2片梁铰缝间用开孔器开孔，孔径为10 cm，为吊装时钢丝绳捆绑板梁创造条件。

4.1 架桥机吊梁

架桥机安装调试完成后，如图5所示，分4个步骤实施吊梁。

图5 架桥机吊梁示意

1）架桥机就位。架桥机在待拆除的板梁上按架梁状态站位，前支腿支撑在盖梁上，后托架和后支腿支撑在桥面上，中支腿收起，运梁车停靠在2支腿与后支腿间的梁架中间。此时，1#、2#天车下的钢丝绳穿过铰缝间的开孔，完成对板梁的捆绑，如图6所示。

图6 3#板梁起吊工况

2）板梁起吊。1#、2#天车在原位同步提升，将板梁吊离桥面。然后，两天车同步横向移动至横梁中间位置处。

3）1#天车落梁。1#、2#天车同步向后支腿方向移动，当1#天车接近1#运梁车时，1#天车横向微调位置，保证天车和运梁车位置一致，然后1#天车平缓落梁、去钩。

4）2#天车落梁。1#运梁车与2#天车同步后移，当2#天车接近2#运梁车时，2#天车同样横向微调位置，然后平缓落梁、去钩。最后1#、2#运梁车同步运梁至卸梁点，完成板梁吊装。此外，由于边梁上有一道栏杆基础梁，铰缝及连续缝切断后，为保证边梁的稳定性，在梁端盖梁耳墙上设置临时钢支架，支撑边梁的翼缘，避免边梁偏心受力。

4.2 架桥机过孔

待一跨板梁拆除完成后，架桥机过孔开展下一跨的板梁拆除。

过孔时，首先将后托架及中支腿支撑在桥面上，前支腿和后支腿收起，天车位于后托架与中支腿间，随梁架前移同步后移，始终位于后托架与中支腿间。

待架桥机前移1/2跨后，后支腿受力支撑到桥墩上，中支腿悬空；中支腿前移至后支腿附近。接着，中支腿受力支撑在桥面上，后支腿收起，驱动梁架前移，前支腿至预定盖梁位置，天车位于后托架与后支腿间，随梁架前移同步后移，始终位于后托架与后支腿间。

最后，将前支腿支撑在盖梁上，后支腿受力支撑在桥面上，后托架收起，驱动前移至中支腿附近，完成架桥机过孔。

5 盖梁、立柱切割拆除技术

盖梁、立柱拆除采用重型电动链锯分块切割，由50 t汽车吊吊至平板车上外运。

5.1 钻孔

用水磨钻打孔机在待切割块上对称钻4个φ60 mm的吊装孔，深度约20 cm。为了防止吊装过程中钢丝绳滑移，在吊装孔内设置φ48 mm×3.5 mm钢管作为防护措施。

同样用水磨钻打孔机沿图4中的切割缝钻切割孔，切割孔之间的间距为1 m。

5.2 切割吊运

切割前汽车吊吊钩下的2条钢丝绳分别穿过吊装孔，形成兜底捆绑吊。此时50 t汽车吊占据高速内侧2条车道及中央绿化带边缘，支腿下铺设6 m×1.2 m×0.14 m路基箱，支腿横向长度为7.4 m。调整汽车吊姿态，保证切割期间钢丝绳对称、绷直。

切割时金刚石链条穿过预留的切割孔，利用高速运转的金刚石链条破坏切割面处的钢筋混凝土。待切割块完全切断，由钢丝绳承担块体的质量。汽车吊平缓地将切割块转运至高速公路旁的平板车上，完成盖梁、立柱的分块切割吊运。

6 拆除对高速交通的影响分析

按照前述架桥机和静力分块切割组合工艺拆除上跨G60高速的第10跨和第11跨时，为保证施工安全，仍需局部、间歇封闭高速。拆除作业对高速交通的影响见表1。

表1 拆除作业对高速交通影响分析

1）桥梁铰缝切割时，需要封闭单侧2条车道1 h：首先封闭应急车道及内侧第3车道，对车道上方进行铰缝切割，高速上安排2名专人进行清扫；切割完成后开放应急车道及内侧第3车道，封闭内侧第1、第2车道，再次切割车道上方铰缝。

2）架桥机拆除板梁时，每片板梁需要封闭单侧高速20 min，单跨拆除预计间歇性封闭单侧高速5 h：首先封闭应急车道和内侧第3车道，封闭施工长度50 m，剩余内侧第1、第2车道供车辆通行；待架桥机进入施工区域准备好后，临时封闭剩余的2条车道，时间20 min；施工完成后立即开放内侧第1、第2车道，并视G60高速流量情况适时安排下一片板梁拆除。

3）分块切割吊运盖梁和立柱时，需要封闭部分单侧2条车道和对向1条车道3 h：拆除时汽车吊占用内侧第1、第2车道，应急车道和内侧第3车道作为通行车道，同时封闭对向的内侧第1车道作为安全保护车道。

7 结语

本文针对高速公路跨线桥拆除面临的安全施工要求高、作业空间有限的难题，采用架桥机拆除桥梁上部板梁，采用静力分块切割拆除桥梁盖梁和立柱，形成了高速跨线桥组合拆除方法，详细分析了上述工艺对高速交通的影响。该技术的提出为叶新公路G60跨线桥的安全、高效拆除提供了技术保障，对类似工程具有一定的指导意义。