基于SPMT的跨線橋梁快速拆建施工技術(shù)應(yīng)用分析

張婭玲

(陜西高速公路工程咨詢有限公司，陜西 西安 710061)

0 引 言

我國高速公路經(jīng)過30余年的高速發(fā)展，一些早期修建的高速公路已不能適應(yīng)國家和當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟和社會發(fā)展需要，邁入了改擴建階段[1-6]。上跨既有高速線路的天橋拆除與重建成為改擴建工程中技術(shù)難度大、安全風(fēng)險高的施工難題，如何有效地解決這些難題，很多學(xué)者和工程技術(shù)人員進行了研究和實踐，得到了相應(yīng)研究成果，SPMT快速移運法也得到了較多應(yīng)用[7-9]。但具體工程條件下的SPMT跨線橋梁快速拆除技術(shù)，仍需要結(jié)合工程實際進行具體研究分析[10-12]。

1 工程概況

沈海高速公路水口至白沙段改擴建工程起點接佛開高速，終點接陽茂高速，由原來雙向四車道改擴建為雙向八車道，路基寬度由28 m擴建為42 m，既有分離式立交橋梁橋墩位于線路擴建范圍內(nèi)，需拆除重建。T3標(biāo)段1#橋與擴建高速公路線路正交，為預(yù)應(yīng)力變截面連續(xù)箱梁，橋跨布置為16.4 m+34.4 m+16.4 m，橋?qū)挒? m，跨中橋面高程21.323 m。新橋為簡支空心板結(jié)構(gòu)，跨徑為(2×20+2×29+2×20)m，橋?qū)?3 m(兩幅)，其中主跨(2×29)m變更為(2×30)m鋼混組合梁結(jié)構(gòu)。

2 橋梁拆建方案

2.1 拆建方案確定

綜合分析論證既有橋梁拆除工藝(纜索吊裝法、懸臂拆除、頂推法、機械直接鑿除法、滿堂支架支撐靜力切割法、爆破法和SMPT快速移運法等)的優(yōu)缺點，及本項目的實際工程條件和工程、社會效益，T3標(biāo)段1#橋上跨高速公路主跨橋梁拆建工程采用SMPT快速拆建技術(shù)。確定拆建總體原則為：安全環(huán)保、社會效益顯著，滿足高速公路交通影響最小，保持天橋交通不中斷，天橋先建后拆。

首先在新建橋梁引道、引橋、邊跨梁體施工完畢后，在橋梁設(shè)計橋位附近臨時場地加工好每跨橋梁結(jié)構(gòu)，臨時封閉交通，使用SMPT模塊車移運安裝完畢的整垮梁體，完成安裝。然后在橋跨附近臨時場地進行SMPT模塊車及支架系統(tǒng)安裝，臨時封閉交通，快速移運系統(tǒng)布置于既有橋梁主跨梁體下方，頂升梁體及移除梁體至交通外場地進行現(xiàn)場鑿除。

2.2 SPMT模塊車快速移運

DCMC自行式模塊車(SPMT)由標(biāo)準(zhǔn)模塊車、動力及控制單元(PPU)和無線控制器組成，具有升降調(diào)平、原地轉(zhuǎn)向、按需并車使用等功能，采用SPMT模塊車對跨線橋梁進行整體移除、新建橋梁整體移運安裝，可以很好地解決既有跨線橋梁拆除工程中存在的技術(shù)難度大、安全風(fēng)險高、交通保暢、施工效率等難題。

3 主跨橋梁拆建關(guān)鍵施工技術(shù)

T3標(biāo)段1#新建橋梁安裝和舊橋移除各全封閉沈海高速那龍—北慣段交通5 h，新建橋梁安裝主要步驟：引橋、主跨橋墩施工完畢→新建場地及落梁基礎(chǔ)施工→新建主跨現(xiàn)場安裝→臨時封閉交通→新橋主跨快速馱運安裝→開放交通→橋面鋪裝等施工。舊橋主跨拆除主要步驟：落梁場地及基礎(chǔ)施工→臨時封閉交通→快速移運系統(tǒng)現(xiàn)場定位→快速切割梁邊跨梁段→主跨馱運至落梁場地→開放交通。

3.1 梁體精準(zhǔn)切割

預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁切割前應(yīng)進行預(yù)應(yīng)力釋放，在鑿出的鋼絞線上安裝抱箍錨栓，安裝防蹦鋼箍，采用人工氧氣焊對鋼絞線切割，進行應(yīng)力放張，切割過程中要保持切割速度，逐步釋放鋼絞線的預(yù)應(yīng)力。

梁體切割分2個切割面同時進行，單個切割面采用3臺鏈鋸分三個區(qū)域同時切割，切割分區(qū)劃分見圖1，切割前按圖1所示進行切割線放樣并標(biāo)識。切割前用馱梁系統(tǒng)對箱梁頂緊，施工人員密切注意切割部位變化情況，隨時調(diào)整機器。為便于箱梁頂升后有足夠空間移運出橋梁軸線，箱梁切割立面從上到下成“倒八字”形，平面上成“正八字”形，切割偏角取2°。切割過程中使用一種防卡繩裝置，解決了混凝土切割過程中易發(fā)生的卡繩問題，保證了切割安全和進度。

圖1 箱梁切割分區(qū)布置圖

3.2 馱運支架設(shè)計

根據(jù)橋梁上部支撐重量，設(shè)計出雙并車馱運支撐系統(tǒng)：雙并車馱運支撐系統(tǒng)在單列車上安裝支架，其支架主要由下部縱向分配梁三拼I40、鋼管立柱φ402×12 mm、上部橫向分配梁三拼I40和斜撐桿件組成，其中鋼管立柱沿模塊車橫向間距2.9 m，縱向間距2.8 m，標(biāo)準(zhǔn)件立柱高3.0 m，頂部根據(jù)橋型結(jié)構(gòu)梁底坡度由調(diào)節(jié)高度的鋼頂盒和調(diào)坡塊組成。

3.3 落梁支架支撐點確定

落梁支撐系統(tǒng)由馱梁支架和預(yù)埋在硬化場地上的鋼管支撐組成，模塊車進入鋼管支撐后，調(diào)整模塊車降低姿態(tài)，使得下橫梁落在鋼管支撐上，模塊車駛出，梁體完成落梁。落梁過程中，通過建立的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)和高精準(zhǔn)水準(zhǔn)儀實現(xiàn)梁體精確安放在馱梁支架，及控制SPMT模塊車行走時的位置及姿態(tài)相關(guān)參數(shù)處于正常范圍。

3.4 梁體快速移運

新建橋梁和拆除舊梁的梁體移運施工是整個拆建過程的關(guān)鍵工序。在人員、設(shè)備、交通組織及監(jiān)測監(jiān)控等工作準(zhǔn)備就緒后，SPMT模塊車按照預(yù)定路徑新建梁體和切割的舊梁體進行移運，移運過程要加強施工控制。移運控制主要包括路徑控制、速度控制、道路自適應(yīng)控制、箱梁及應(yīng)力控制、全過程安全控制等。

路徑控制：在模塊車控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置相應(yīng)參數(shù)控制，如新建橋梁移運轉(zhuǎn)角設(shè)置為32°、拆除舊梁移運轉(zhuǎn)角設(shè)置為40°；提前做好路徑劃線控制，利用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)實時進行定位導(dǎo)航，并安排現(xiàn)場施工人員進行直觀觀察及控制。

速度控制：在模塊車控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置速度限制，平移速度控制在50 m/h以內(nèi)，本次新建鋼混組合梁移運速度為40 m/h、拆除舊梁移運速度為43 m/h。

道路自適應(yīng)控制：為保證移運路徑暢通無阻，在移運前再次清理行走路徑并做好保護措施；模塊車通過自身調(diào)節(jié)能力來適應(yīng)坡度、路面凹凸等不平整路況，自動調(diào)整箱梁的水平狀態(tài)，車輪上下自動可調(diào)幅度為±30 cm。

箱梁及應(yīng)力控制：通過建立的監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)控箱梁的姿態(tài)和關(guān)鍵位置的應(yīng)力狀態(tài)，確保箱梁姿態(tài)在可控范圍內(nèi)，箱梁應(yīng)力不超過允許值。同時為避免新建鋼混組合梁在移運過程中發(fā)生支座脫空的現(xiàn)象，在梁體與馱運支架之間安裝臨時固定裝置，防止梁體應(yīng)力超過允許值。

在新建梁體移運安裝完畢及模塊車移出高速公路、拆除梁體移運至落梁區(qū)后，安全地完成了新建橋梁安裝并恢復(fù)天橋交通、及既有跨線橋梁拆除移運。然后吊裝拆除中央分隔帶的鋼板(30 m)，恢復(fù)邊護欄(30 m)，用了4.5 h即恢復(fù)了高速公路交通。

3.5 梁體落梁鑿除

模塊車將梁體按照預(yù)定的路徑馱運到臨時存梁場地后，將其放置在臨時搭設(shè)的落架上面，完成體系轉(zhuǎn)換，梁體落架過程中，最重要步驟是體系轉(zhuǎn)換過程控制，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，落梁過程中，調(diào)節(jié)模塊車的落梁速度至可實現(xiàn)的最慢速度；模塊車壓力控制，落梁過程中加強模塊車液壓系列壓力的控制，使不同的支撐點壓力差不超過5%；全過程監(jiān)測，利用壓力傳感器實時監(jiān)測各個落架立柱的支撐力，使各個支撐點受力均勻，且偏差不超過10%；同時制定應(yīng)急預(yù)案，準(zhǔn)備2～10 mm不同厚度規(guī)格的鋼墊塊，當(dāng)無法通過模塊車調(diào)節(jié)支撐點受力均勻時，在保障安全前提下，在立柱定點加墊鋼墊塊，通過增加立柱的有效高度調(diào)節(jié)支撐點的受力均勻性。

梁體全部穩(wěn)定落架后，進行二次分解等工作。箱梁采用直接破碎的方式拆除，鑿除時采用對稱均衡的原則，從底往高依次鑿除。鑿除前應(yīng)沿道路邊緣搭設(shè)防護棚架，防止碎渣飛濺。拆除完成之后即可拆除落梁支架系統(tǒng)。

4 安全控制措施

(1)加強交通安全管理。在施工段落兩端設(shè)置告知牌、限速限高牌、道路封閉等標(biāo)志標(biāo)牌，梁體移運路線安排專人指揮交通；在主跨梁體移運和安裝施工時，安排跟班領(lǐng)導(dǎo)指揮作業(yè)；安排專職交通觀察崗，及時處理出現(xiàn)的異常情況。

(2)做好SPMT安全控制。SPMT模塊車馱運系統(tǒng)現(xiàn)場拼裝完畢后，要進行載荷和功能試驗，確認(rèn)正常后才能正式投入吊梁作業(yè)；正常工作前，應(yīng)先作空載運行，以檢查整機結(jié)構(gòu)和起升、走行機構(gòu)以及電氣、液壓系統(tǒng)等部件有無異常聲音和異常現(xiàn)象，并檢查制動功能是否正常，切勿帶病作業(yè)；頂升和運行時，應(yīng)確保起升空間、運行道路沒有障礙物妨礙；每項動作開始前要求鳴鈴警告所有在場的工作人員。

(3)加強拆建施工安全控制。高空作業(yè)必須做好安全防護措施；舊梁拆除前進行鋼絞線預(yù)應(yīng)力釋放時，為避免鋼絞線、為防止鋼絞線、錨具、夾片等構(gòu)件飛出造成人員傷害，搭設(shè)防止夾片、錨具飛濺防護平臺；在鏈鋸切割過程中采用一種防卡繩裝置，解決了混凝土切割過程中易發(fā)生的卡繩問題，同時可以防止因鏈鋸卡繩而發(fā)生的安全事故。

5 結(jié) 語

既有跨線橋梁通過采用SPMT工法，實現(xiàn)了在天橋交通不中斷、高速交通封閉時間短的情況下快速安全地完成了橋梁拆建工程。主要介紹了主跨橋梁的拆建施工技術(shù)，得出了如下結(jié)論。

制定了SPMT工法主跨橋梁拆建關(guān)鍵施工方案，給出了新建橋梁引橋、主跨橋墩和主跨鋼混組合梁施工工序，及舊橋主跨拆除施工工序。

給出了梁體精準(zhǔn)切割分布區(qū)、設(shè)計了適應(yīng)新建鋼混組合梁和舊梁的馱運支架及確定了落梁支架支撐點、梁體快速移運過程中的質(zhì)量安全控制要點。

通過加強交通安全控制、SPMT模塊車移運安全控制、拆建施工安全控制，實現(xiàn)了拆建工程安全順利進行。實踐表明SPMT既有橋梁快速拆建施工技術(shù)工程、經(jīng)濟、社會效益顯著。