中建八局西南公司 成都 610041
摘要：近年来，城市建设迅速推进，建设范围不断扩大，大量城市改建新建工程项目不断涌现，其中市政工程以桥梁拆除与重建施工作为城市道路改建中的常见性施工，特别是在复杂交通条件下如何保证施工的安全、质量、工期、及与周边环境的同步显得尤为重要。 通过开展对桥梁拆除重建起决定性施工关键工序的研究，通过采用技术调研、理论分析和数值模拟、工程类比、现场测试和现场试验等方法，解决施工中存在的技术难题，从而指导类似工程更安全有序的进行施工。
关键词： 城市立交 拆除重建 支撑体系
0 引言
随着我国经济的发展，城市道路交通量增大，规范标准逐步修订，对市政桥梁的通行能力、荷载要求逐渐提高。据调查，目前桥梁拆除主要采用直接用大型机械破碎，或者搭设支架防护、人工凿除、吊车吊运的方式，这些传统的桥梁拆除施工技术都存在高噪音、高振动、场地占用大、交通影响大、文明施工形象差、施工工期长等缺点。尤其是针对一些交通疏解要求高的工程，这些传统的桥梁拆除施工技术往往受限而导致实施困难。
1工程简介
该立交桥位于交叉路口处，横跨高速公路，南北走向，连接主路大和路。因有轨电车运行导致既有桥梁作用荷载发生改变后，结构安全不满足规范要求，以及机荷高速双向六车道变双向八车道的扩容需求，需将原桥梁的梁体、墩柱和承台全部拆除并重建。
现状需拆除主桥每跨为3孔主梁横向并联，每单孔跨径为L=22m+28m+28m+22m不等跨等截面普通钢筋混凝土连续箱梁，跨径总长100米，中墩横向为3根d=1.3m钢筋砼墩柱，桥面宽度22m，桥下净空5.9～7.0m。重建后新桥单孔跨径为（15m+35m+35m+15m），横向并联六片预应力简支箱梁，桥面宽度22.3m，桥下净空5.7～6.2m。
2技术重难点
该高速为机场的主通道，车流量极大，立交桥上跨高速公路，交通情况复杂。产权单位要求，在立交拆除和重建期间，高速的行车道数量不能减少，且不能在行车道之间搭设临时支撑，并要保证通行净空不小于5.5m。经现场实测，旧桥桥下净空在高速公路行车区域最小值为5.9m，若考虑采用先搭设安全防护棚架，然后分段分块切割，汽车吊吊拆方案进行旧桥拆除，则棚架主梁（型钢）需跨5个车道（L=21m），梁高至少需800mm，无法满足净空不低于5.5m的要求。
基于上述施工外围条件，采用绳锯切割分段切割并用汽车吊和JQ320-60 A3架桥机整跨（段）提梁吊运的方案，进行施工。原连续梁切断后，通过临时钢管柱支撑使连续变为简支状态。所占用高速公路道路，采用借一还一方式，先拓宽后占道。梁体吊运时，利用夜间时间作业，通过交通疏解引导车流倒边，保证安全。
3解决方案及措施
针对施工技术重难点分析，解决方案及措施重点分为以下三部分：
3.1交通疏解
为保证施工阶段大和路及高速交通安全，根据现场条件和交通状况，需采取交通疏解方案。
3.1.1解决方案
（1）道路拓宽改造
因该高速中需架设临时钢管柱支撑，拆除墩柱、承台，需占用高速最内侧各一条车道。按照“借一还一”原则，先高速道路进行拓宽，然后封闭中央分隔带两侧超车道。疏解阶段，保证车道宽度3.75m不变，并保证原桥下净空不变；主道车速限制为60km/h，匝道车速限制为30km/h。
（2）拆梁时交通疏解
在拆除重建横向跨越高速车行道梁体时，拆梁时需保证道路半幅全封闭施工，另外半幅车道保证双向通行，作业时间为晚上22：00到第二天凌晨4：00，并保证在6：00前恢复交通畅通。
（3）匝道交通疏解
高速左右幅匝道起止点位于桥梁拆除重建施工范围，匝道交通疏解施工显得尤为重要。为了配合高速主干道全封或占道施工，需在匝道和主干道交汇处通过道路改造远离桥梁施工范围，并设置隔离区，增设水码、反光标示标牌从而保证车道交汇处的行车安全；在匝道桥上，通过水码和交通标志隔离，使匝道行驶由双车道变为单行道，从而降低匝道车辆车速和确保与主干道的平稳交汇，保证道路交通安全。
3.2梁体受力体系转变
为了确保桥下行车安全，避免采取传统炮机拆桥方法引起的过多破碎飞石对行车安全的威胁，箱梁和墩柱采取先进的金刚石绳锯切割工艺进行分段切割，然后利用架桥机提梁并装车运走，尽量减少梁体肢解的数量，拆除的梁体在临时堆放场卸车后进行破碎处理。
既有旧桥首先进行翼缘板切除，切除后利用翼缘板的空隙，进行基础和临时支撑钢管立柱施工，并按设计施工方案的要求进行纵横向连接和顶部支垫。在梁体切割施工中，使梁体由连续变为简支状态的临时支撑体系搭设为施工重点。
3.2.1翼缘板切割
翼缘板采用绳锯分段切割，从1#墩向3#墩方向进行翼缘板切割。1#、4#22m梁跨边上翼缘板切割，汽车吊站位于悬吊，绳锯切割，翼缘板一次切割纵向长度4m。在架桥机就位前，全部拆除完毕。2#、3#28m梁跨边上翼缘板切割，采用引桥半幅封闭的方式绳锯切割拆除。两台50t汽车吊悬吊，两台绳锯对称切割；中间翼缘板切割块采用架桥机提运，采用临时占道方式分段切割。
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图1站台梁梁上预制、横移及落梁施工工艺流程图
3.2.2钢管临时支撑施工
（1）临时支撑总体设置
为避免梁体切断后失稳，分别在每个墩柱位置安装8根钢管立柱，支撑于箱梁的腹板下；每侧中间翼缘板下安装4根钢管立柱。立柱采用Φ609×12mm螺旋钢管，分为5m的标准节和0.5m、0.3m、0.2m的调节节，各节段间采用法兰盘连接+M16高强螺栓连接。法兰盘与钢管之间焊接三角形加劲肋板，在工厂加工完成。钢管立柱底部与基础通过预埋地脚螺栓和法兰盘连接，顶部与箱梁腹板间垫20mm厚橡胶垫板+10mm薄钢板塞缝。钢管底部焊三角形钢板，用千斤顶加预顶力，保证与梁底密贴。钢管间用[20a槽钢连接。
立柱基础尺寸为20.8×7.7×1.0m（长×宽×高），采用C30钢筋混凝土浇筑。
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图2钢管立柱横桥向布置图
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图3钢管立柱纵桥向布置图
（2）临时支撑基础施工
基础底面与旧桥承台顶面齐平，待清理至旧桥承台顶面标高后，对基础范围内的地基承载力进行检测，根据受力检算书要求，地基承载力不得低于161KPa。当现场地基承载力不足时，应采取换填措施，确保基础范围内地基承载力满足要求。基础采用C30混凝土，平面尺寸为7.2m×6.2m，厚度为1m，基础上下各设置一层0.15 m×0.15 m间距的Φ16钢筋网片，并在要求位置准确安装并固定Φ32预埋螺杆，经检查无误后方可浇筑施工。
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图4钢管立柱基础平面布置图
3.2.3梁体由连续变简支支撑体系受力分析
根据设计钢管立柱梁体承载布置，中间跨35m梁梁体结构状态改变时钢管支撑承受荷载最大，为最不利状态。根据结构控制状态建立相应的力学模型，采用手算与Midas/Civil软件相结合的方法对钢管支撑进行检算。
（1）支撑钢管
最大支反力为215t，按杠杆法进行支反力分配，单侧钢管柱受到最大轴力为143.3t，最不利情况考虑，计算其强度和稳定性。从下表可以看出，支撑钢管的强度和稳定性满足要求。
支撑钢管检算内容及检算结果
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（2）钢管临时砼基础
临时承台横断面图及立面图。对其进行抗冲切检算，从下表检算结果可以看出，钢管临时承台抗冲切力满足要求。
计算分析及检算结果
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（3）支撑体系检算结论
从上表可以看出，临时支撑结构规范限值与拆桥过程中最不利工况下的效应值之比均均大于2。表明临时支撑结构承载能力满足拆桥过程中的需求，安全储备较高。
3.3架桥机拆架梁工况力学分析
拆、架梁作业均采用架桥机提吊。因此，按照规范要求需对该架桥机进行按设计工况和按现场实际工况分别进行性能试验分析。
待拆梁体切除翼缘板后的重量分别为，边跨（21.1m）切除翼缘板后重量为195.8t；中跨（26.2m）切除翼缘板后重量为233.3t。墩顶实心段（1.8m）重量37.8t，墩柱（7m）重量24.1t。
新架梁为15m+35m+35m+15m四跨，横向6片预应力简支箱梁。梁底宽2.5m，顶宽3.7m，中跨高1.9m，重226.7t，边跨高1.2m，重80.53t。
3.3.1工况力学分析划分
现场实际工况性能试验中的静载试验，按照本工程实际吊重的1.25倍（即最大至233.3*1.25=292t）分级加载；动载试验按照设计荷载的1.1倍（即最大至233.3*1.1=257t）分级加载。为完全模拟本工程实际工况，各支腿位置、天车横移限位、主梁跨径、运梁出梁方式等均需按拆、架梁方案中的工况进行，性能工况力学试验共划分为以下五种方式，见下表：
工况力学试验划分表
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3.3.2解决方案
（1）实验前准备阶段
试验前由测量组在试验场地已硬化的地面上，将各工况下各支腿位置、横移轨位置、配置搁置及起吊点位置、动载试验下的位移界限位置做上标记，并编号。对架桥机试验前姿态，收集各项初始数据。
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工况性能试验准备阶段
（2）工况一～工况五：进行试验观测，分为横移前、横移时、横移后。
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工况性能试验阶段一
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工况性能试验阶段二
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工况性能试验阶段三
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工况性能试验阶段四
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工况性能试验阶段五
4实施成效及经验总结
4.1交通疏解施工
按照交通疏解方案进行实施，现场施工无影响，施工时道路交通车流量大幅降低，道路通行正常保持良好。
4.2梁体受力体系转变
梁端经切割由连续变为简支状态时，钢管支撑受力状况良好，与检算分析相同，表明临时支撑结构承载能力满足拆桥过程中的需求，安全储备高。
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桥梁拆除钢管支撑
拆架梁作业中，通过搭设钢管临时支撑，施工时能取得良好的稳定性好和较高安全系数。
4.3架桥机拆架梁工况力学分析
前支、前中跨、中支在提边梁并横移，以及运梁的情况下各跨中截面的挠度理论计算值如表4.3-1所示，各工况力学模型如图工况1~5所示。
说明：
（1）从表4.3-2~表4.3-7可以看出，架桥机左线与右线的左右测量结果基本一致，表明主梁受力较为均衡，材料性能较为稳定。
（2）从表4.3-2~表4.3-4可以看出，架桥机最大理论结果均小于实测结果，这与实际相符，而其他结果则均大于理论结果。从结果看，中支腿和中副支腿存在较大沉降。
（3）从表4.3-6和表4.3-7可以看出，前中跨测量结果前者大于后者，与理论规律相反，表明后副支腿的沉降仍在持续。而工况5的最大理论结果与实测结果较为接近，应注意该段主梁连接处，实际施工时因加强该处观测。
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表4.3-2 工况1（3）理论与实验结果对比
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表4.3-3 工况1（2）理论与实验结果对比（mm）
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表4.3-4 工况1理论与实验结果对比（mm）
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表4.3-5 工况2理论与实验结果对比（mm）
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表4.3-6 工况3理论与实验结果对比（mm）
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表4.3-7 工况5理论与实验结果对比（mm）
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工况1（3）、工况1（2）力学模型（F=130t）
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工况1力学模型（F=75t）
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工况2力学模型（F=75t）
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工况3力学模型（F=75t）
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工况5力学模型（F=75t）
从以往经验看，实测结果一般应在理论计算结果75%左右是较为合理的，除去测量误差影响，对于反常现象应从结构和地基两方面排查原因。
5结论
对于城市复杂交通条件下的桥梁拆除和重建施工，交通疏解、临时支撑体系、提吊工况力学性能试验分析为决定施工成败的必不可少的关键组成部分。
参考文献：
[1]T/CECS G：M61-01-2019.公路混凝土桥梁拆除技术规程
作者简介：梁成瑜 男 1984.9 本科 工程师 13648051117