中铁十四局集团第四工程有限公司山东省济南市250002
摘要：随着国民经济的快速发展，为适应日益增长的交通流量的要求，需要对早期建成的高速公路进行拓宽改建。高速公路交通流量大、行车速高、社会和经济影响范围大，科学、因地制宜地做好旧桥拆除施工组织是实现技术和经济可行性最优、工程和交通事故安全风险最小、对社会影响最低的关键。高速公路既有上跨桥的拆除有不封闭交通、半幅封闭和全部封闭三种工作条件，济青高速公路改扩建采用全部封闭交通对上跨高速公路空心板桥梁拆除的工程实践，其经验可以为跨既有高速公路桥梁拆除的施工提供范例。
关键词：高速公路；空心板；桥梁拆除
1.工程概况
济南至青岛高速公路改扩建工程路线全长309.2公里。既有高速公路为双向四车道，改扩建后采用高速公路标准，设计速度120公里/小时，采用“高速公路两侧拼宽为主、局部单侧或两侧分离加宽为辅”的加宽方式，标准路基宽度42米。济青高速公路在改扩建期间，仍保持正常通行。
济青高速公路改扩建工程第一合同段起止桩号为K36+388至K100+400，全长64.012km，全线设计特大桥1座，大桥6座，中桥4座，小桥27座，天桥8座，分离立交16处，互通立交6处，上跨主线桥梁旧桥拆除共8处。上跨主线桥梁的拆除是本段的重点和难点控制工程。
2.拟拆除桥梁的设计情况
本次拆除的3座上跨主线预制空心板桥均采用16m空心板通过，空心板高70cm，空心板尺寸详见图1；铰缝深度41cm，宽10cm，构造图详见图2。
图1空心板尺寸图图2空心板铰缝构造图
（1）K49+519分离立交，桥宽7.0m，孔跨结构形式为4-16m预应力砼空心板，每跨7块空心板，栏杆采用钢骨架式。
（2）K58+918分离立交，桥宽7.0m，孔跨结构形式为4-16m预应力砼空心板，每跨7块空心板，栏杆采用钢骨架式。
（3）K64+347.9分离立交，桥宽7.0m，上部结构为4-16m预应力砼空心板，与高速公路之间净空5.2m，每跨7块空心板，栏杆采用钢骨架式。
3.预应力简支空心板梁拆除工程施工方案
3.1施工方案综述
空心板梁拆除主要有两种方法：一种是切割吊装拆除法，主要特点是采用吊车将空心板梁整体吊卸至落梁场地，在落梁场地将空心板梁破碎、清运；一种是直接拆除法，主要特点是先对跨线桥下面的路面进行保护，原位破除梁体落于路面，然后在路面上将梁体破碎、清运。
3.2切割吊装拆除法
3.2.1解联
采用风镐配合切割机切割梁板分离。将空心板梁左右两侧现浇部分以及相邻跨梁之间联系部分切割、分离，以利于穿钢丝绳起吊。
3.2.2空心板吊卸点布置
对于空心板边梁吊离采用在翼板上打孔，捆绑吊离。用钢筋砼高速钻孔机在顶板翼板根部5cm处开凿φ150mm的孔作为吊装孔。中梁采用捆绑式吊卸。空心板采用两台50t吊车捆绑式吊卸。
3.2.3吊卸
空心板吊卸场地平整、视线较好，地基能满足现场施工要求，故选用汽车吊吊装施工，采用“双机抬吊”作业。吊卸前，先在桥墩处用门式支架搭设一个有安全防护的工作平台，高度在3.5m左右，便于人工操作千斤顶。用4台10t千斤顶（每端各2台）对梁端部进行试顶，使梁端头与墩及相邻梁片松动，试顶不能过猛，到达与支座分离的效果即可，已便吊卸。考虑吊具因素，吊点位置为0.2L，即离端头3.2m处。
空心板中梁为21t，边梁为23t。（Q主+Q副）K≥Q1+Q2，取最重板自重23t，即Q1=23t，考虑索具重量Q2＝2.0t，K为起重机降低系数，取0.8。即：Q主+Q副≥31.25吨。
起重高度计算：H≥H1+H2+H3+H4
式中：H—起重机的起重高度（m），停机面至吊钩的距离；H1—安装支座表面高度（m），停机面至安装支座表面的距离；H2—安装间隙，视具体情况而定，一般取0.2—0.3m；H3—绑扎点至构件起吊后底面的距离（m）；H4—索具高度（m），绑扎点至吊钩的距离，视具体情况而定。取H1＝2m，H2＝0.2m，H3＝0.95m，H4取3m。选用起重机的起重高度H≥6.15m，起重高度取7m。
起重臂长度计算：L≥（H+h0-h）/sinα
式中：L—起重臂长度（m）；H—起重高度（m）；h0—起重臂顶至吊钩底面的距离（m）；
h—起重臂底铰至停机面距离（m），本工程取1m；α—起重臂仰角，一般取70°—77°，本工程取70°。
L≥（7-1）/sin（70°）=6.4m
吊车工作半径取6m，综合考虑上述分析及起重机的工作幅度，参考吊车性能参数表，选用两台重型汽车起重机QY50K汽车吊满足施工要求。
选用6*37丝，钢丝绳φ43mm，公称抗拉强度1700N/mm2，破断拉力总和1185KN，钢丝绳满足要求。
吊车吊板前，先将台背位置的土挖出，场地平整，便于吊车就位、作业。50t吊车先布置在0号桥台桥头、1号墩—2号墩之间布置，便于吊车就位，吊卸过程中注意专人指挥，同步施工，具体吊装顺序：首先拆除0号桥台至1号墩间的空心板梁，再拆除1号墩至2号墩间的空心板梁，再拆除2号墩至3号墩间的空心板梁，再拆除3号墩至4号桥台间的空心板梁。
由于空心板吊卸采用捆绑式吊装。钢丝绳捆绑好后，应先进行试吊。当梁板开始离开桥墩顶帽时，注意重心如有偏心现象即停，用手拉葫芦作调整，直到所吊梁板平衡脱离再起吊。
当整片板底高于桥面20cm时，停一下保证梁的稳定，并放置约5分钟，确保安全无误后，旋转至吊机边的空地落下即可，下一片梁板以同样方法吊装拆卸。
3.2.4拆除空心板
本桥空心板梁采用先张法预应力，钢绞线已经与混凝土粘结成整体，因此直接将吊离的空心板梁从一端向另一端用液压破碎锤破碎，施工过程中严禁无关人员入内，只允许炮锤机械在里面施工，破碎的材料装车运往指定地方。
3.2.5桥墩及承台拆除
墩身和承台采用液压破碎锤坐地破除，对破碎后的混凝土渣采用挖掘机装入运输车，运至指定位置。破碎过程中要有专人负责现场安全。
3.2.6桥台拆除
桥台身拆除是用破碎锤从台身至上而下方向破除，将砼块用挖机装车。整个过程按从上到下的原则依次进行，避免造成安全事故的发生。
3.2.7场地清理
桥梁拆除部分为原地面上桥梁结构，到承台位置即可，拆除完成后，将地面上的残渣统一清理，为后续正常开放交通提供条件。
3.3油锤直接拆除法
3.3.1拆除桥梁附属、铺垫砂垫层
在做好与地方相关单位的协调工作、拆桥宣传工作、阻断设施后，拆除桥梁两侧管线、护栏、广告牌。道路封闭后，拆除高速两侧桥梁前后10m范围内的波形护栏及隔离栅，在桥梁下方高速路面范围内上铺2层彩条布，然后在彩条布上铺设砂垫层，垫层厚度0.5m，彩条布及垫层宽度宽出桥梁在高速投影两侧各10m，以保护路面不受废渣冲击破坏，高速路面以外的范围不铺设垫层。
3.3.2拆除梁板
每座桥梁配备4台油锤，两侧各停放2台，先拆除高速路面上的2孔，再拆除高速路面以外的部分。2台油锤同时对一孔梁板进行破碎，气割配合，逐渐将梁板破碎至其掉落于砂垫层上。梁板落地后，利用油锤、气割将梁板继续分解，将所有碎块装车运出现场或用装载机推至路基两侧。
3.3.3拆除墩台
首先破除中间3个桥墩（编号自左向右为1#、2#、3#），采取先将主筋剥离，用气割割断，将墩柱整体推倒至砂垫层或地面上，然后继续分解成小块装车运出的方式进行。对于桥台位置的U型台或肋板台，采取边破碎边外运的方式进行。
3.3.4清理现场、恢复交通
桥梁全部拆除完毕，并运出现场后，对高速路面上砂垫层、混凝土残渣进行清理，并按照要求恢复波形护栏、隔离栅，如短期内无法尽快恢复，为保证车辆行车安全，可采用移动钢护栏临时隔离。清理完毕后请高速路政部门验收并恢复交通，高速以外部分的墩台可继续拆除作业。
4.现场施工组织
4.1拆除方案选择
根据现有机械设备、劳务队伍情况和旧桥结构形式，结合拆除计划，本次3座旧桥拆除方案均选择油锤直接拆除法。
4.2施工准备
施工前组织有关人员到现场察看地形，了解旧桥周围环境及结构形式，制定桥梁拆除专项方案，并报监理批准，同时由路政、交警等相关部门和行业专家完成方案评审，评审完成后根据评审意见完善施工方案并及时上报，待完成监理批复后方可组织施工；旧桥拆除前对桥上既有的管架、电力、通讯设备进行排查，并提前与产权单位取得联系，协商完成迁改工作后方能进行拆除；根据现场情况及施工要求，确定拆除后废弃物的弃渣点；调遣施工人员进场，组织一套精干的经验丰富的拆桥施工队伍，确保拆桥过程安全顺利进行；做好交通提示，对社会车辆进行交通引导，当需要进行封闭施工时，需明确施工具体时间，并通过相关媒体向社会告知，提示相关车辆提前选择绕行方案。
4.3施工机械与人员准备
资源配置坚持冗余原则，留有充分调度余地。
4.3.1人员组织
交通组织班组3个；临近2个高速收费站各4人，负责道路封闭时水马、锥形路标及各类标识牌的布设、维护；防撞护栏防抛网与过桥管线拆除班组1个；桥下路面铺设保护层班组3个；桥梁拆除班组3个；废渣运输组3个；安全管理人员10人。
4.3.2机械设备与材料组织
挖掘机（配破碎锤）12台，自卸车6台，工具车9台，装载机3台，气割设备6套，切割机6台，空压机3台，气动风镐6台，夜间照明设备6套，备用发电机3台，对讲机24部，手电筒（兼做信号灯）24个，砂土600m3，高强广告布900㎡，水马600m，锥形路标600个，交通标志60个，闪光警示标志12个。
4.3.3附属设施拆除与梁底防护、临近障碍清除
拆除桥梁两侧防抛网与通信、供水等过桥管线；梁底防护：为防止混凝土碎块等杂物落到行车道对行驶车辆造成损伤，在梁底张挂带有加强纤维的广告布与细目安全网叠层。清除起重机主臂回转范围内的线杆、架空线、树木等障碍物。
4.3.4道路双向封闭交通组织
根据高速公路封闭计划，拆桥期间全线封闭交通36h，施工单位在该段时间内将所负责桥梁拆除并完成清理，道路封闭36h后恢复交通。道路封闭在交警、路政部门配合下进行。在道路封闭前1小时，将各站口的交通标志、安全设施按预案配置到位。提前半小时将驶离高速的路段压成单车道通行。预定的封闭时间前10分钟，各布控站点负责人互相通报准备情况，确保道路封闭同步实施。预定的11：30封闭时刻到来后，配合交警、路政部门执法人员用警车鸣笛、闪亮警灯临时堵住来向车流，并指挥其驶离高速，同时封闭该侧道路；与此同时，各站口强制截止、分流欲驶入高速的进站车辆。两端入口道路封闭完成后，与执勤警车尾随最后一辆社会车辆通过施工作业点，确保封闭路段车辆完全清空。与此同时，桥梁拆除作业的机械、人员应全部到位。至11时50分，拆除作业点车辆全部清空。
4.3.5施工安全注意事项
参加本次拆除施工的其他人员，在进场参加作业前进行劳动安全教育和培训，严明劳动纪律，签订安全责任书，将安全责任落实到每个施工人员。所有参与施工作业人员，均需服从安全人员、技术人员的指挥，服从安全生产的要求，严禁违规、违章作业。参加施工作业的人员，除机械手外，全部佩带安全帽。施工作业期间，作业人员一律不得饮酒；在同一垂直作业立面内，不得有上、下同时作业，以免落物伤人。机械作业时，配备专职指挥人员，对操作机手进行指挥，并用无线对讲机与机械手保持联络；夜间看守及巡视人员，穿戴反光背心；配合高速交警部门，提前在媒体上发布封道施工通告，禁止机动车驶入封闭施工区域及相关路段；设置施工围挡，并在围挡外围设置醒目的禁行标志和导向标志。
4.3.6桥梁拆除过程
当日12：00道路完全封闭后即对3座桥梁同时开始拆除，拆除过程中严格按油锤直接拆除法进行桥梁拆除作业，在项目部全体人员的努力下，于次日6：00顺利完成了桥梁拆除作业，仅用了18个小时，为提前开放交通预留了充足的时间。
5.结束语
从施工全过程看，贯彻施工方案实现了预期目标，上跨桥拆除在限定的36小时内完成。但是，作业过程也反馈了一些未预见或方案设计不合理的地方，在此进行以下经验总结：方案编制时，无法确定空心板内先张预应力钢绞线是否会因破拆而出现飞崩甚至伤人情况。作业过程并未出现此类问题，这也证明运营期内钢绞线在长时间与混凝土共同作用下产生显著的了松弛与徐变；对空心板底板破拆难度估计不足，方案以200型挖掘机进行破拆，但实践发现设备工效极低，不得已更换为220型挖掘机破碎锤。当然，更换机械虽然加快了拆除进度，但是也极大地增加了已被破坏的梁板附加荷载，存在很大的安全风险。
济青高速改扩建工程在严格限定封闭时间的条件下对既有上跨桥拆除的工程实践，从方案选择、设备选型、设计计算、方案审批一直到组织实施，从中得出的经验可以为同类上跨桥的拆除施工提供有益借鉴。
参考文献：
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