上跨既有高速连续箱梁天桥拆除技术

随着交通工程的不断发展，原有高速公路车道已不能满足新时代下经济高速发展的需求，需要拓宽；由于车道的增加导致跨线天桥的跨径不能满足高速运营安全要求，跨线天桥需要拆除重建。京昆高速的交通现状要求路段以“边通车、边施工”的方式实施改扩建工程，供拆除天桥的高速公路封闭时间仅有10 h。目前天桥拆除主要的施工方法有爆破法、机械破碎法、机械切割法等。爆破拆除桥梁凌空面比较多，防护比较困难，安全系数低，为避免飞石造成损害，平均炸药单耗值比其他爆破偏小一些，要达到一定的爆破效果，需要布置炮眼数目较多［1］。机械切割法振动小，不会对附近的结构产生影响；且施工灵活，能对其他拆除方式不能施工的桥梁进行拆除；还具有噪音小、污染小，不会对环境造成破坏，可是较大尺寸的构件或沉重的材料，必须使用起重机具及时吊下，结构体系加长还需要在中间设置支撑。机械破碎法可多台设备同时作业，施工速度快，节约工期，逐步破碎，风险较小，费用较低，技术要求低。

1 工程概况

京昆高速公路蒲城至涝峪段改扩建工程JK-C01标段位于陕西省渭南市蒲城县内，京昆高速跨线天桥为预应力连续箱梁，原有天桥跨径不能满足京昆高速改扩建施工完成后的运营要求，需要对既有高速跨线天桥进行拆除。S201省道跨线天桥上部结构为：（15+2×20+15）m预应力连续箱梁；下部为柱式桥墩，桩基础、肋板台、桩基础。

2 施工方案选择

项目需要拆除的天桥其本身及跨越的京昆高速交通量大，施工过程中需要确保高速公路的安全。拆除过程中要求对高速公路的影响范围小、安全风险低、施工速度快。

爆破法施工速率较快，但天桥周围为居民区，环境复杂，采用爆破法施工需要控制爆破飞石，同时由于原桥为预应力混凝土梁，采用爆破法需要对炮眼精准定位，防止预应力钢绞线应力释放不均，局部较大概率会产生大破坏力。机械切割法对周围环境影响小、施工噪音低，但施工速度慢，不能满足施工进度要求。机械破碎法可以同时分段、分跨对桥梁进行拆除，拆除和清运建筑垃圾可同时进行，加快了施工进度，拆除时对周围环境影响不大，仅需在作业处布置雾炮机降尘。通过对比选择，机械破碎法施工具有速度快、安全性高、经济等优点，方案比选见表1［2］。

表1 方案比选

3 施工准备

施工前需要对S201省道进行交通导改，S201省道作为白水县经蒲城县到渭南市的必经之路，天桥拆除重建期间需要对既有路先行导改，保证交通正常通行。桥梁范围内的管线涉及产权单位较多，施工前对各类管道及线路进行迁改，施工作业面内不能存在未迁改的管线，影响施工。根据原有图纸对桥跨结构进行分析，确定桥跨结构的薄弱环节，编制施工安全、技术方案，做好施工前技术、生产准备工作。渭南地区雾霾严重，施工前还须制定环保措施，防止扬尘过大，拆除范围内设置围挡，作业区布置雾炮机降尘。根据地方相关部门文件要求办理施工许可手续。

4 天桥拆除施工

4.1 施工总体原则

天桥对应高速公路正下方及两侧铺设素土，破碎锤分部位、分跨别将梁板破碎，碎块掉落至素土上，装载机配合清运混凝土块。施工遵循“先中跨后边跨”的顺序和“由上至下，先外后内”的原则。

天桥总体拆除顺序：先拆除2、3跨，桥体结构由连续变为简支梁，再拆除1、4跨。

单跨拆除：防撞护栏→翼板→顶板→腹板→底板→桥梁下部结构→建筑垃圾外运。

4.2 施工工艺流程

施工工艺流程见图1。

图1 施工工艺流程

4.3 施工工艺

4.3.1 交通封闭、路面填土

配合交通部分封闭高速公路，拆除高速公路既有波形护栏；在桥址处正下方及两侧3 m范围内铺设10 mm钢板，两侧2 m范围内填筑1.5～2 m高素土，见图2。提前计算好需要填筑的素土量，高速公路封闭前采用自卸汽车运至现场，待高速公路封闭完成，立即实施填筑。采用乙炔、氧气等人工拆除广告牌、防抛网等附属设施。

图2 垫层布置示意

4.3.2 梁体拆除

在天桥两侧各布置2台破碎机，按照“先中跨后边跨，先上后下，两侧对称进行”的原则进行梁体破碎拆除施工，施工过程中梁体混凝土尽量破碎为小块，防止大块掉落至路面对高速公路造成损伤；中跨拆除完成后，再进行边跨拆除，同时组织清运建筑垃圾。见图3。

图3 梁体拆除示意

破碎混凝土的过程即为卸力过程，张拉应力释放，待整跨均破碎后，再左右对称采用液压剪剪断钢绞线，注意对钢绞线的保护。

在拆除的过程中，安排专人观察预应力的变化，一旦出现险情，应立刻停止施工，要等到危险解除后再进行后续施工。

4.3.3 墩柱拆除

采用破碎锤拆除桥墩，标高拆至低于高速公路路面20 cm，回填素土与路面齐平。破碎过程中采用气割割除墩柱钢筋，破碎和气割施工交叉进行。在施工中同步进行建筑垃圾的外运。见图4。

图4 墩柱拆除示意

4.3.4 场地清理、交通恢复

采用挖掘机、装载机装运路面素土及混凝土块，自卸车清运，在时间有限的情况下可通过拉钢板将废料拖至高速公路外。人工配合打桩机恢复安装高速公路护栏，扫地车清扫路面，配合高速交警恢复交通。在交警的指挥下恢复高速公路交通。

4.4 施工安全验算

腹板拆除前，梁与梁之间通过中横梁、端横梁及横隔板相连接，整体处于稳定状态；拆除中跨完成后，连续梁转换成悬臂梁结构（悬臂为钢筋），桥梁整体抗倾覆能力最差，需进行受力验算。最不利工况示意图见图5。

图5 最不利工况示意

为了安全考虑，破碎锤的动力按YC2200型混凝土液压冲击镐的工况进行验算，工作压力为15 MPa，镐头的横截面积为0.05²×π=0.007 85 m2（镐头直径0.1 m）。

侧压力15 MPa×0.007 85 m2=117.8 kN

当破碎锤破碎箱梁腹板外边缘时，最大作用力至支点轴线距离为2.5 m，产生的倾覆力矩为：117.8×2.5=294.5 kN·m。

顶板拆除后梁截面面积为：S=1.5 m2，钢筋混凝土重度取26 kN/m³，梁体自重G=1.5×26×25=975 kN，梁体重心距支点轴线的距离为0.5 m，梁体抗倾覆力矩为M0＝975×0.5＝487.5 kN·m。

M0/M=487.5/294.5=1.66＞1.3，抗倾覆验算通过。

5 施工安全环保措施

5.1 施工安全措施

1）施工道口及高速公路封闭处设置专职安全员24 h看守，每处同时值守人员不得少于2人，严禁非施工作业人员及车辆进出；特殊情况须征得交警许可方可进入。

2）值守人员工作期间须穿反光背心、戴红袖章及安全帽，手持指挥旗［3］。

3）按照《道路交通标志和标线（GB 5768—2017）》的要求，设置交通导行标志（包含警告、禁令、指示、作业区、辅助等交通安全标志设施），保证交通导行有效进行，施工过程中无车辆拥堵情况出现。施工期间安排专人巡查标志标牌。

4）特种操作人员持证上岗，上岗前进行安全技术交底，施工前全面检查所有机械设备。

5.2 施工环保措施

1）施工区域紧邻居民区，施工前设置围挡，防止梁体拆除时混凝土块掉落至路面扬尘过高飘至居民区。

2）在施工区域布置雾炮机，施工过程中确保机器常开，达到降尘的目的。

6 结语

天桥拆除是高速公路改扩建施工过程中需要面对的一项危险性较大的工程，采用机械破碎法施工能够高效、快速地完成拆除作业，施工过程中对周围环境影响较小，能够有效地保护周围环境。该技术的成果应用达到了很好的效果，取得了良好的经济效益和社会效益。