沈铁高速公路改扩建工程上跨京哈铁路旧桥拆除施工探讨
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摘 要：随着我国经济的快速发展及交通量的不断提升，高速公路改扩建工程项目在全国快速推广，公路与铁路的相互交叉日益增多，其施工方案及工艺的选择为重中之重，本文结合沈铁高速公路改扩建工程路基五标小湾屯公铁分离式立交桥上跨京哈铁路旧桥拆除工程，对其拆除施工方案、工艺、设备、队伍的选择及施工要点等进行探讨。
关键词： 改扩建工程;京哈铁路;施工方案;拆除;安全防护
1 工程概况
沈铁高速公路改扩建工程路基五标小湾屯公铁分离式立交桥上跨东北最繁忙的京哈铁路，该桥拆除工程为沈铁高速高速公路改扩建工程重难点控制工程，重大风险评估等级为极高Ⅳ级，旧桥全长66m，为3[×]21m预应力简支空心板结构，与铁路线路交角为74°，桥墩为双圆柱墩，肋板式桥台，改扩建设计方案除桩基外全部拆除新建，主要工作为桥面系沥青、防撞墙拆除、梁板、桥墩切割拆除、桥台凿除、交通疏导及铁路安全防护，旧桥在拆桥同时要保证铁路正常运营及高速公路施工便道一侧通行，安全风险高、施工难度大、铁路手续办理繁琐及施工持续时间长。
2 施工调查及准备
2.1 竣工图审阅
通过对该桥既有竣工图的收集及审阅，了解情况如下：旧桥于1996年开工，1998年通车到目前施工已经近20年，全桥宽25.5m，桥面系由顶部10cm厚C40钢筋混凝土加5cm沥青混凝土铺设，原桥0、3#台、2#墩三处设置桥面连续，连续砼标号为C40，两侧有高度81cm C30钢筋混凝土防撞墙，中央分隔带采用内侧护栏钢筋构造，全幅共计梁板60片，左右幅各30片，空心板梁钢绞线为4[×]7根15mm钢绞线，钢束均匀设置在两侧腹板，梁高100cm，经估算中板13.5方重量为35t，边板14方重量为36t，梁板间采用铰缝连接，绞缝内设计为钢筋混凝土，原梁板吊装为钢丝绳捆绑安装，左右幅桥墩共计8根，盖梁、桥台各4个，全桥梁端与墩台连接处均设置直径30mm抗震锚栓进行限位，桥台锥体为浆砌片石。
2.2 技术准备
组织专业测量、技术人员根据既有竣工图及结合现场结构物进行测量核对、调查，桥梁平面位置、结构形式及部位与竣工图均相符，但存在以下问题：?通过对空心板梁底板绞缝进行检测发现，现场绞缝底部空隙较大，并且砼密实度较差，零散松动块较多，拆除过程中容易掉块而影响铁路运行;?在铁路接触网线对应梁板底部，铁路局设置绝缘套筒及防电板，防电板将梁底横向连成一个整体，拆除存在困难;?铁路轨面距梁底净空仅6.9m，梁底距离接触线上的承力索净高不足0.7m，由于安全距离太小，导致旧桥拆除无法安装防落安全防护棚架。
2.3 相关手续办理
根据铁路、公路相关要求及规定编制对应专项拆除施工方案、安全专项方案等，分别通过业主、铁路局的专项方案评审及形成施工会议纪要，签署施工、安全相关协议，办理相关施工手续，培训安全防护人员持证上岗，应急演练、申请施工天窗，其中铁路局“V”窗（封锁上下行一侧）时间不超过120min，垂窗（封锁上下行）时间不超过50min，节假日不能垂窗施工等，施工期间，铁路局对应部门派专业人员到场进行安全、施工监控，由于天窗时间、数量均紧促，导致工期压力较大。
2.4 电缆、管线情况
在签署施工、安全协议后，在铁路局对应专业人员指导下，将铁路两侧相关通信、信号、电力线路等全部按铁路部门要求设置安全防护措施及警戒标识，同时组织专业人员对涉及施工部位纵、横方向人工挖探沟进行再次排查确定，施工过程中必须专业熟悉的人员、设备对应施工。
3 总体施工布置与规划
3.1 施工方案选择
3.1.1 切割设备的选择
旧桥拆除桥面系采用蝶式切割机外，其余均采取国际先进的金刚石绳锯切割设备（简称“绳锯”），其具备施工速度快、切口整齐、尺寸精准、灵活机动、属于静力切割，多台设备能同步施工，能很好解决梁板底部安装的防电板难以单独拆除施工及施工过程中掉渣掉块影响铁路行车等问题;施工过程中绳锯切割设备需要用水冷却，采取具有防渗过滤功能的防水土工膜用于既有铁路范围内道床设施防污染隔离措施。
3.1.2 切割方式选择
结合现场调查，为了避免梁板之间绞缝砼不密实，零散松动块较多，拆除过程中容易掉块而危及铁路安全运行，同时预应力空心板梁钢筋线均在两侧腹板，中间设计无钢绞线，因此空心板梁切割位置全部沿梁板正中心采取全断面切割方式。
3.1.3 拆除设备选择
根据铁路局申请天窗紧张情况、旧桥梁板间绞缝拆除容易造成掉渣掉块及结合沈阳铁路局对安全要求，经专业设计人员对架桥机为拆除设备进行旧桥梁板、盖梁结构承载力及墩柱正截面抗壓承载力等验算合格情况下，旧桥上部结构拆除可采用120t架桥机，吊装安全系数不能小于1.3，盖梁、桥墩采用吊车、手葫芦协助拆除，枕木全部更换为槽钢及钢板加工的钢结构支撑《图2：行走梁加固》，架桥机行走梁与盖梁通过手葫芦、钢丝绳捆绑一起形成稳定的整体结构，情况见《单孔梁板吊装重量表1》。
3.1.4 钢丝绳的选择
吊梁钢丝绳采用捆绑式吊装，钢丝绳采用锁扣连接，做好确保吊梁过程中梁体不滑移措施，安全稳定，钢丝绳与梁板直接接触位置采取安全保护措施，确保钢丝绳不被损坏，钢丝绳穿孔从梁下采用安全绳吊至梁上，根据钢丝绳使用安全系数相关要求，安全系数不小于5，钢丝绳型号采用6[×]37+1，公称抗拉强度为170kg/mm2，直径43mm，钢丝绳破断拉力118500kg，经计算：吊梁最大重量为两片中板中83t，一根43mm钢丝绳，四股受力，钢丝绳破断拉力为118500kg，要求安全系数取5，则单股可受力23700kg，四股共94.8吨大于83t，安全系数为5.7满足安全要求。 3.2 施工配套工作准备
施工队伍选择具有拆桥资质且具备类似施工经验的队伍，配属经验的人员，确保施工安全可靠，根据铁路局、业主及我公司要求，项目成立施工、安全、应急领导小组，确定负责人，针对旧桥拆除施工实行安全目标管理、施工受控、明确工程标准和个人职责，形成一个有效的安全施工保证体系。并划分安全防护组、交通疏导组、切割组、技术控制组、吊卸梁组、应急组等，各组分工及合作，结合要求及现场准备应急设备、物资、队伍及天窗申请，做好施工前培训，工后总结，签署责任状，明确奖罚，严格落实相关要求。
3.3 拆除流程
旧桥拆桥顺序原则上按建桥时相反方向进行，拆除工艺流程：施工手续办理及专业培训→交通疏导及防护，桥面沥青凿除及桥面连续段切割断开→ 防撞墙切割拆除及防震螺栓切割→梁板绳锯切割，架桥机拆除→盖梁墩柱整体切割倾倒法拆除，破碎处理→桥台采取破碎锤凿除，清理及恢复现场→待新建完成后办理完工手续。
4 拆除方案
4.1 桥面附属设施拆除
旧桥拆除前，根据方案及铁路局要求完成交通疏导及安全防护措施后完成以下施工步骤：?采用人工配合铣刨机将桥面沥青层清除，防止沥青影响金刚石绳锯切割速度，桥面系混凝土与梁板一同切割拆除;?采用切割机对桥面系伸缩缝连续砼结构直接切割隔离，切割宽度4cm～5cm，深度为砼厚度，确保吊梁过程中梁体独立;?防撞墙拆除采取取芯机配合金刚石绳锯分段切割拆除，边跨防撞墙在V窗内完成，采取小型叉车配合;④人工配合设备凿除盖梁两侧砼挡块，有利于梁板在拆除过程中横向移动。
4.2 梁板拆除
梁板拆除按以下施工步骤完成：?梁板拆除前采用氧割将对应墩台防震螺栓进行切割，对梁体限位进行解除;?采用墨线标出梁板中心位置，采用直径110mm水钻对铰缝中心进行取芯打孔作为金刚石绳锯穿绳孔，采用金刚石绳锯从梁中心线分段切割，根据实际情况3m～5m为一段，铁路线外部分可在天窗外切割，其余V窗、垂窗内进行切割，将金刚石链条从两个相邻的穿绳孔穿入，连接好后安装到绳锯机上，切割混凝土，直接将梁板分离成为裸梁，同时架桥机做好吊梁准备;?吊梁拆除施工采用主绳下穿式抬梁方法吊卸，通过取芯双孔拴挂钢丝绳，在钢丝绳与梁板菱角接触部位采取保护钢丝绳措施，为了确保安全，必须实行试吊，横向、竖向移动距离约5cm～10cm左右，检查是否有切割后掉块需要清理、是否其他梁板有无连接及架桥机起吊设施是否运转正常，经检查合格后架桥机再缓慢起吊，放至托车后运走进行凿除处理;④架桥机拆梁单孔顺序（详见图1），单幅顺序为架梁的反方向进行，采取后退的方式进行，架桥机的型号、年检状况及司机操作资格必须在报审合格。
4.3 下部結构拆除
旧桥梁板全部拆除后，桥梁下部结构采用绳锯切割整体倾倒法进行施工，具体拆除方案：?在盖梁与墩柱顶部相接处各紧栓一根直径不小于16mm钢丝绳及配置1个20T的手葫芦作为牵引绳，手葫芦处于受力状态，锚固端为铁路的反方向，防止墩柱盖梁拆除时向铁路方向倾倒，在倾倒方向堆积坡度厚度为1米的虚土用于缓冲;?采用绳锯切割机对墩柱从铁路侧向铁路反方向开始切割，靠近桥台侧预留墩柱主筋未切断2～3根，防止下部结构在倾覆过程中下部向铁路线方向滑移，上部采用手葫芦受力，直到墩柱倾倒为止;?在V窗内，直接将墩柱盖梁在手葫芦受力情况下向桥台方向整体拉倒;④然后采用破碎锤凿除清理及按要求恢复铁路现场，见《图3：下部结构拆除示意》。
5 结束语
随着中国交通行业飞跃式的发展，后续涉及既有铁路线构造物拆除施工比比皆是，但均具有不安全因素多、施工难度较大、费用高及影响施工因素多等特点，所以周全的安全防范措施、合理的施工工艺、科学的施工组织及可控的施工现场是施工首要解决的问题，希望本文能为后续类似工程提供参考。
参考文献：
[1] 金刚石绳锯机切割工艺参数 ：河北东飞建筑物拆除工程有限公司提供.
[2] 赵立岩.沈铁高速公路改扩建工程旧桥拆除施工方案设计[J].北方交通
[3] 金刚石绳锯机切割工艺 ：北京晨威混凝土切割拆除公司提供.
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