跨广深电气化高速铁路预应力连续箱梁拆除施工技术

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摘要：随着城市发展，许多不适合发展和危桥要拆除。桥梁的拆除是一项危险性较大的工程，需要一定的技术和方法，否则就会导致重大安全事故。本文以东莞市常平跨铁路旧桥拆除工程为例，主要针对跨广深电气化高速铁路预应力连续梁的拆除施工技术及控制方法进行研究探讨。

关键词：电气化；高速铁路；预应力连续箱梁；旧桥拆除

近年来，由于交通运输业的迅猛发展，长时间超负荷的使用已经导致部分旧桥成为危桥，严重危及广大人民生命财产安全，亟需拆除、重建。桥梁拆除比新建桥梁来说更具复杂性和危险性，如湖南株洲市红旗路机械拆除高架桥时，就发生了部分桥体垮塌（桥体垮塌长度120米左右），造成9人死亡，15人受伤，24辆汽车受损的重大安全事故，其教训是相当惨痛的。下文针对在复杂困难环境条件下，对跨越电气化高速铁路的现浇预应力连续桥梁拆除的施工方案及安全施工控制进行研究分析。

一、拆除桥梁基本情况及工程概况

（一）项目概况

本项目位于广东省东莞市常平镇东莞火车站南端咽喉区。本工程跨越广深铁路Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ线及京九上行线、东莞联络线共6股铁路正线，本项目为拆除旧桥并原址重建新桥。旧桥桥下净空（至轨顶）最小6.71m（京九下行线）、6.83m（京九上行线），最大为7.21m（Ⅰ线）。东莞联络线与京九上行线之间的线间距为10.4m，其余线间距均为5m，平、立面位置具体见下图。

（二）桥梁结构

拟拆除旧桥全长334米，由两联（A、C联）5×25米的普通混凝土连续箱梁和一联（B联）25+34+25米的预应力混凝土连续箱梁组成。其中B联主跨跨越广深电气化高速铁路，为变截面连续梁结构，支点梁高1.8米，跨中梁高1.2米，跨中梁高1.2米，梁高度变化段为10米，按圆曲线变高；B联采用箱形截面，箱顶宽10米，箱底宽5米，腹板后0.6米，顶板厚0.2米，底板厚0.2～0.6米。

（三）工程重点、难点

本工程的施工重点是B联跨越广深电气化高速铁路六股道的变截面预应力主跨箱梁的拆除。跨多股道铁路电气化线连续预应力箱梁拆除施工，是一项特殊环境下高风险的施工。跨度大，距电气化接触网距离非常接近，施工工期非常紧张，缺少类似桥梁拆除的施工经验。

根据铁路部门相关文件规定，本跨线桥拆除工程必须在封锁线路、接触网停电的条件下进行施工，而广深铁路每天封锁施工天窗时间仅为150分钟，可用的施工时间非常短。根据业主要求常平大道处于常平镇咽喉道路，施工期间不能封闭道路施工，因此，本工程的施工难点主要有以下几个方面：

1、跨铁路箱梁横跨6股道正线，铁路路基较高，且桥下有交通涵，施工场地狭窄，无法用大型汽车吊作业。

2、桥址处位于东莞站南咽喉区，道岔交错，接触网错综复杂，前后接触网硬横跨紧靠既有旧桥，无法用大型铁路救援吊车作业。

3、待拆桥梁底部到接触网承力索之间净空较小（最小0.47m）须降低，桥面较宽（10m），跨度大（34m），铁路防护防电棚、支架施工非常困难。

4、待拆桥是现浇大箱梁结构，需分块切割，但纵横向切割支撑困难，铁路行车干扰大，安全压力大。

5、铁路范围内封锁作业时间少，吊装次数多，安全隐患多。

6、本工程处于闹市区，桥底道路不封闭，车流量大，交通压力大，安全文明施工压力大。

二、拆除总体方案

（一）施工组织原则

1、遵循 “先防护后施工”、“先支护后拆除”、“施工不行车、行车不施工”的原则，合理组织人力、机械，集中力量保安全、促生产；

2、确保营业线行车安全和运输秩序的原则，严格遵守铁路营业线施工相关规定；

3、确保铁路设备安全的原则，要预先制订梁跨下的接触网降网及防护、回流线落地、光（电）缆防护、道岔防护和梁跨拆除等项目的施工专项方案和应急预案，确保铁路设备安全。

（二）施工总体方案

1、施工安全防护方案：对接触网进行降低及对承力索进行包裹绝缘胶套防护；对光（电）缆进行钢管包裹、支撑及标识防护；在桥下搭设防电棚及支架对铁路进行防护，并同时对拟拆除箱梁吊扣支撑。

2、预应力连续箱梁切割方案：采用碟式切割机结合链式切割机的方案对预应力连续箱梁进行分块切割。

3、箱梁砼块吊运方案：在待拆桥南北两侧架设跨铁路钢栈桥，用跨墩龙门吊吊运切割分解下来的箱梁砼块。

（三）施工顺序

1、实施交通疏解后，先期拆除铁路外侧的A、C联桥梁、墩柱及两侧路基，以便为跨铁路段B联箱梁拆除积累经验。

2、在接触网降低、承力索包裹绝缘胶套防护后，施工防电棚及支撑顶架，确保箱梁预应力解除约束后限制其位移。

3、施工跨铁路钢栈桥，安装跨墩龙门吊，钢栈桥每台龙门吊起重能力达到80t以上。

4、对称分块切割、吊运防撞墙及翼板。

5、利用防电棚及支架对待拆箱梁进行吊扣小梁预支撑后，解除箱梁预应力。

6、按“纵向分段，横向分块、顺序对称”的原则进行分块切割、吊运箱梁。

三、跨电气化高速铁路预应力砼箱梁拆除施工方案

（一）施工准备

1、交通疏解

按交警部门批复的《交通疏解方案》，组织封路及交通改道，按要求设立交通疏解告示牌、交通标志和警示牌，并加设防护员，引导行人和车辆通行，并对施工现场进行围闭。

2、接触网降低、承力索包裹防护

该桥跨越广深电气化铁路线路，梁底距电气化线路只有0.47m，为确保防电棚安全距离，须委托铁路供电部门对接触网进行降低、调整和对拟拆桥梁范围内的接触网承力索进行包裹绝缘胶套作业。

3、光（电）缆包裹、支撑及标识防护

对桥址范围内已探明的光（电）缆，用钢管进行包裹后，进一步支撑及加固措施保护，并进行标识防护。

（二）防电棚、支架施工

防电棚支架的作用是：（1）屏蔽；（2）防水、防坠物；（3）支架承受切割分解后的箱梁砼块的重量。

防电棚支架设计宽度为12m（横桥向宽度，既有桥外边宽10m），顺桥向分两段，长度分别23m、15m。防电棚支架结构由纵横梁组成，纵梁为4片64军用梁（两侧各2片），军用梁轴线间距11.6m，考虑桥梁施工宽度误差10cm，纵梁与翼板外边间隙20cm。纵梁底吊挂H300×200型钢，吊挂横梁间距0.7m，纵横梁间用φ20U型螺栓吊扣。横梁上依次铺设方木、夹板、防电胶、防水彩条布（与既有桥底无接触）。纵梁支撑在铁路限界之外的墩柱上（或支撑在门式墩柱横梁）。墩柱采用贝雷架方墩（或贝雷架排墩、钢管柱），墩的设置主要考虑立柱承载力、地基承载力、场地限制等。墩柱基本采用扩大基础，特殊情况采用挖孔桩支撑。

在封锁条件下，进行防电棚、支架的挖孔桩基础施工。防电棚支架的钢立柱及结构安装施工时，还需接触网停电配合作业。

（三）跨铁路钢栈桥施工

跨铁路钢栈桥及跨墩龙门吊是用于跨铁路拆桥施工、钢箱梁架设施工的吊装工具。

钢栈桥由两排直线桥状临时结构组成，其跨径范围比吊装范围大。新建钢栈桥跨度28.52m（排距），满足20m宽的吊装范围要求。栈桥单排采用6孔简支单层军用梁结构组成。孔跨度分别为：

20.2m+28.5m+28.5m+20.5m+24.5m+24.2m（左幅）；

28.2m+28.5m+24.5m+16.5m+24.5m+24.5m（右幅）。

（四）跨电气化高速铁路预应力砼连续梁的拆除

本工程因桥跨径较大采用分段分块拆除法拆除。

预应力砼连续梁的拆除是最重要的一个施工工序，前期所有的临时结构均为拆除准备。拆桥施工分两阶段进行：翼板拆除和主梁拆除。翼板拆除时除了防电棚的防护，不对既有桥做支撑；必须做好全部吊挂小梁支撑后，方可用跨墩龙门吊提吊住拆除箱梁砼块，进行分块拆除主梁。

1、防撞墙及翼板拆除

①、原则：利用既有桥的自身承载力，对称拆除桥梁两侧翼板。

②、施工条件：封锁、停电。

③、预切：先用碟式切割机按6m一节预切通横向缝和纵向缝中间部分（纵缝两端各预留1.7m）。

④、带切：用一台龙门吊吊装带住待切部分，向上施加80%的吊物自重力，然后开始用碟式切割机带切剩下的2道缝（各1.7m长），直到切开为止。带切过程中要注意吊点的设置，避免吊物突然倾斜，避免切开的吊物水平向冲击旁边的防电棚纵梁。

⑤、吊装：用龙门吊将切开的翼板缓缓垂直吊起，超过防撞墙顶面及所有其他结构顶面后将吊物移至主梁上方，大跑车缓缓移动至小里程方向，到达平板车位置时，再横移至左侧平板车上方，缓缓下降至其上方1m高度，微调位置进行装车。

2、箱梁残存预应力解除

在对预应力连续梁进行拆除之前，首先就应该将其残存预应力进行解除。其具体的施工方法表现如下：

（1）首先要确定切割点。根据原桥竣工图等资料，在待拆除连续梁跨中适当位置标出预应力孔道位置。

（2）然后在在封锁、停电条件下，用碟式切割机进行钢绞线束的切割。应该一根根的进行对称切割。

3、顶板、腹板及底板拆除

（1）从跨中开始往两侧对称分块拆除，最后拆除铁路以外部分。顶板拆除时，切割一块要马上吊走一块，不得临时存放在既有桥面上。

（2）顶板拆除后紧跟着拆除腹板+底板。腹板+底板拆除时，先预切纵向缝，等封锁时间点切割一边的横向缝将腹板切断（一次仅切割一边，吊走后才能切另外一边）。拆除时，不允许2块梁块同时落在防电棚支撑架上。需要封锁、停电配合。

（3）实心段拆除已总体考虑在分段内，不单独考虑。在实心段中轴线上切开纵向缝，按照分段一起吊走。

（4）切缝范围内，有预应力筋的缝必须采用链锯切割。

（5）切割顺序及分块重量如下图表所示：

四、关键控制点

连续箱梁分解拆除过程中，主要关键控制点如下：

1、由于受到铁路封锁时间限制，拆除过程中的部分切缝需进行预切，切缝过程中的关键预留未切缝的长度必须严格控制，且预留缝必须计算并在非铁路跨做了试验后再按试验进行预切；

2、受力体系转换，因受到电气化接触网、既有桥底的标高及腹板梁厚度的限制，梁体支撑加固必须分两次进行，由于既有桥翼板切除后对梁体的约束将产生不同的应力，故在体系转换时必须对梁体的标高进行监测。

3、主梁腹板切割，由于箱梁腹板有预应力束，切割解除预应力时，若现场既有桥施工灌浆不到位时，预应力梁可能产生横向应力，故在切除腹板时，必须对各断面进行监测。

4、由于5#-6#段最后进行切割，此段下道路车流量较大，因其采用满堂红脚手架加固，切除该段时危险性较大，因切割后仅仅有脚手架支撑，梁及支架的受力体系复杂，梁体受力为预应力失效的简支梁，又受到吊装能力的限制，故切除时必须考虑剩余结构物安全。

五、结束语

常平跨铁路立交桥旧桥拆除施工过程中，重点针对既有铁路设施的保护、防护，经多方比选并优化了施工方案，制定了针对性的安全保证措施，并编制实施性强的应急预案，保证了拆除施工的安全和可靠。有了技术的保证，通过科学合理的组织施工，做到了有条不紊、井然有序，也就确保了铁路行车安全、施工安全和运输秩序。在广深电气化高速铁路上拆除预应力桥梁尚属首次，是一项技术含量比较高、安全风险比较大的施工，该工程的施工经验值得总结和借鉴。

参考文献：

[1]中华人民共和国行业标准.公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011）.北京：人民交通出版社，2011。

[2]中华人民共和国工程建设国家标准.钢结构设计规范（GBJ17-88）. 中国建筑工业出版社北京.1988。

[3]《建筑施工安全技术规范》，中国建筑工业出版社。

[4]《装配式公路钢桥-多用途使用手册》人民交通出版社出版。

[5]《式铁路军用梁使用手册》。

[6]《临近铁路营业线施工安全管理实施细则》（广运发[2010]125号），广铁集团文件。

[7]《铁路营业线施工安全管理实施细则》（广运发[2010]165号），广铁集团文件。