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  工程概况

  黄木岗立交为五岔路口4层立交桥,由上往下依次为:A、B、C匝道桥、笋岗西路主桥、泥岗西路-华富路主路、地下环岛。其中泥岗西路和笋岗西路为双向6车道,华强北路为双向4车道。A匝道为笋岗西路左转上泥岗西路单行单车道,B匝道为笋岗西路上华富路单行单车道,C匝道为泥岗西路上笋岗西路单行单车道。地下环岛为双车道,逆时针绕黄木岗立交下一周,在五岔路口实现交通转换。

  目前轨道交通14号线正在建设并设黄木岗站,与既有7号线、规划24号线形成地铁换乘枢纽。为优化片区城市功能,提升片区交通运行效率,打造高品质的城市发展空间,市政府研究决定利用地铁枢纽建设契机,拆除黄木岗立交桥,对该片区的市政交通、土地利用、地下慢行系统等进行全面提升。黄木岗交通枢纽建设平面图如图1所示。

  黄木岗立交桥拆除范围为:A匝道、B匝道、C匝道、笋岗西路主线桥梁及墩柱。拆除桥梁总长度1544单延米,钢筋混凝土约14619m3,具体见表1。根据市政府部署,计划利用2019年春节期间对黄木岗立交桥进行围蔽、拆除,施工工期20天。

  2 施工难点及应对措施

  (1)拆除工程规模大,施工管理要求高。

  本工程需拆除3联10跨222m长(南北桥共444m)的主线桥,4联14跨415.943m长的A匝道桥,4联14跨415.696m长的B匝道桥,4联12跨268.392m长的C匝道桥,共计1544.031m,拆除混凝土量约14619m3。拆除规模较大,且受场地限制,需采用模块车支撑切割运输、模块车支撑切割吊运、满堂架切割吊运等拆除工法,对现场的施工管理要求较高。

  (2)桥梁结构及现场地形复杂,施工安全风险高。

  本工程地势中间低两端高,现场地形高差达5m,且存在桥台、放坡路基、涵洞环岛等结构,桥梁相互叠加,施工相互干扰,拆除、吊装实施难度大。黄木岗立交为五岔路口4层立交桥,最大跨度达55m,距离地面最大高度达14m。主桥和匝道桥梁为现浇连续箱梁,且存在预应力节段,3条匝道为曲线桥,拆除过程中易引起桥梁断裂、垮塌和设备倾覆等事故,施工安全风险高。

  3 总体施工顺序

  3.1 施工总体部署

  根据拆除工程施工周期内不同阶段施工内容、重点的变化,将整体项目实施划分为“前期准备、桥梁拆除、道路恢复”3个阶段,统筹做好各阶段的工作,并有序衔接。其中第3阶段道路恢复施工的道路回填工作穿插在前期准备和桥梁拆除阶段同步组织。总体施工组织流程见图2所示。

  3.2 桥梁拆除总体施工

  3.2.1 总体施工顺序

  桥梁拆除是本工程的关键工序,根据桥梁分布情况、结构特点和现场环境,桥梁拆除顺序总体分3个阶段,施工顺序如图3所示。

  (1)第1阶段:施工进场即可以拆除A、B、C匝道及主线桥两端满堂支架部位桥梁,并回填主线桥下华富路低洼部位,为主线桥及A、B匝道较高段提供拆除场地条件。

  (2)第2阶段:在主线桥下回填平整场地后,拆除笋岗西路南北主线桥第二联预应力连续箱梁段。

  (3)第3阶段:拆除主线桥上的A、B匝道预应力连续箱梁段。

  桥梁拆除实施期间每天投入的人员、设备、材料较多,工作面变化较快。为保证施工安全,有序推进,根据图2总体施工顺序图,将拆除施工细化到每一天用于指导现场实施。

  3.2.2 总体施工方案

  3.2.2.1 拆桥工法选择

  桥梁拆除常用的工法有4种,其优缺点如表2所示。

  支架支撑法是常用的工法,在本工程应用的工期分析情况如表3所示。A、B匝道桥与笋岗西路主线桥上、下重叠交叉。如采用支架支撑切割法,切割前须搭设支架,从上往下切割拆除,先拆除上层A、B匝道桥,再拆除笋岗西路主线桥。封闭道路条件下拆除工期约26天,无法满足工期要求。采用模块车支撑切割法(驮运与吊运结合)在本工程应用的工期分析情况如表4所示。通过对比分析,采用模块车支撑切割后实施从下向上的拆除顺序,模块车支撑切割笋岗西路主桥并驮运至场外,拆除笋岗西路主线桥后,模块车载承支撑架快速就位支撑切割拆除A、B匝道桥,吊装转运至存梁厂。封闭道路条件下拆除工期约8天,可满足工期要求。

  根据本工程地形起伏大、任务集中、工期紧、时间空间受限等特点,结合国内桥梁拆除工程经验和设备资源情况,本工程箱梁及墩柱切割采用金刚石绳锯分段分块切割,切块支顶和运输拟采取“模块台车支顶切割后直接驮运、模块台车支顶切割后吊运、满堂支架支顶切割吊运”等3种工法相结合的方案实施,不同区段工法选择如表5所示。

  3.2.2.2 桥梁分块方案

  桥梁分块考虑桥梁结构特点、施工场地、周边环境的影响, 并考虑如下因素:

  (1)地势起伏大,支顶方式、吊运方法、切割分块大小等根据场地情况采用不同的形式;

  (2)避开预应力张拉端锚具、预应力连接器、中横梁位置;

  (3)满足吊装要求,不超过配置起重机的起重能力;

  (4)满足运输要求,平板车运输宽度不超过3.0m;

  (5)分割块段平衡便于吊装,梁下有足够空间利于前期吊具。

  根据上述原则,结合现场施工组织安排,分块标准确定为:主线桥吊运2.43.0m/段;匝道桥吊运3.0m/段;主线桥模块车驮运2节/跨,最大14m/段。全桥计划分割为442块梁段进行拆除。

  4 箱梁切割主要施工方法及技术措施

  4.1 切割施工顺序

  桥梁拆除遵循“安全第一、施工有序、平衡对称、化整为零,逆向施工”的原则。吊运方案根据场地情况采用不同的形式,要求桥梁切割因地制宜,分不同长度、重量的规格进行拆除。绳孔及吊装孔采用金刚石筒锯钻孔机钻孔,桥梁分块切割采用金刚石绳锯切割机,切割施工顺序与拆除顺序相同。黄木岗立交桥全桥计划分割为438块梁段进行拆除。整体切割施工顺序如图4所示。

  4.2 设备选择

  本项目拆除切割工程量大,工期紧,桥梁切割施工全部采用广东天弟全液压金刚石绳锯切割机,分块切割采用DSWS15液压金刚石绳锯切割机,绳孔及吊装孔采用230A型金刚石筒锯钻孔机钻孔。金刚石绳锯切割机具有切口平直、整齐、速度快(每台机每小时可以切1.53m2)、效率高、噪音低、无粉尘、操作简便等特点。

  绳锯由液压驱动、飞轮、导向轮、绳锯链条(金刚石材料制作而成)等组成。液压钻孔机由液压驱动、金刚石钻头、操作手柄、可调节斜度的支撑架等组成。绳锯切割机如图5所示,筒锯钻孔机如图6所示。

  液压绳锯切割系统操作程序如下:

  (1)在切割路线的一侧,间隔139mm处画上轨座对齐线,并在同一侧标识安卡锚栓固定点,如图7所示进行设置。

  (2)利用电锤钻钻孔,再放入内牙安卡,并确实固定。

  (3)使用螺丝将轨座固定对齐锁上轨道。

  (4)装上切割机头并连接油管和水管。

  (5)依照液压切割机操作步骤完成任务。

  (6)切割工作由切割班组人员连续进行。

  4.3 穿绳孔、切割线布置

  (1)穿绳孔布置。

  穿绳孔是保证金刚石绳索能够顺利穿过被切割结构体,达到预想切割面提高切割效率的辅助施工,切割前将穿绳孔切割线放样于桥面上。穿绳孔均采用金刚石薄壁钻机钻孔,孔径φ63mm,穿绳孔需在正式切割前施工完毕。

  主桥桥面宽14.2m,箱梁底宽9.6m,横桥向沿切割缝在桥梁中心线两侧各布置1个穿绳孔,满足3台绳锯同时切割作业,主桥横桥向穿绳孔及绳锯布置见图8。匝道桥桥面宽9m,箱梁底宽5m,切割缝的桥梁中线布置1个穿绳孔,满足2台绳锯同时切割作业,匝道桥横桥向穿绳孔及绳锯布置见图9。穿绳孔与混凝土构件夹角不得小于75°,切割链条布置见图10。

  为了方便拆除的首段梁顺利取出,第1块梁竖向切割切口为内八字形,下窄上宽,斜角角度约75°,如图11所示,横向同样采用斜切。同时,采取切缝中插入楔形铁片以防止切割中卡盛绳。

  (2)主线桥切割线布置。

  主桥南线共切割51块,切割线布置如图12所示。南线S3S7采用模块车支撑,绳锯切割,共分为8块进行拆除,最大块段1400×1420cm、430.94t;拆除横向移动后,模块车组运转;S0S3、S7S10采用支架法支撑,绳锯切割,分43块进行拆除,最大块段300×1420cm,最重块122.4t,吊至平板车运转。主桥北线切割分块图见图13。

  (3)A匝道切线布置。

  A匝道共切割119块(A38、A39 2块变4块)。A7-A10采用模块车支撑,分18块进行拆除,最大块段772×940cm,最大重量165.27t,绳锯切割,起重机吊转模块车组运转;A0-A7、A10-A14采用支架法支撑,分101块进行拆除,最大块段300×940cm、最大重量91.55t,起重机吊至平板车运转。

  (4)B匝道切线布置。

  B匝道共切割117块。B4-B7采用模块车支撑,分20块进行拆除,最大块段750×940cm、最大重量165.27t,绳锯切割,起重机吊至模块车组运转;B0-B3、B7-B14采用支架法支撑,分97块进行拆除,最大块段350×940cm、最大重量91.11t,起重机吊至平板车运转。

  (5)C匝道切线布置。

  C匝道共切割100块,均采用支架法支撑,绳锯切割。最大块段300×940cm、57t,起重机吊至平板车运转。

  4.4 主要施工方法

  4.4.1 施工准备

  (1)测量放线、监测点布置。

  项目经理部配备专业测量人员分别对主桥及A、B、C匝道桥按切割线布置图进行穿绳孔、切割线现场放样,用红油漆标示。在每跨跨中、桥墩处、1/4跨中布置沉降监测点,以便在拆桥过程中及时观测墩顶处、梁跨中、反弯点等的变形情况。

  (2)切割泥浆水防污染措施准备。

  切割施工过程中会产生泥浆水,切割过程中为减少水污染及影响场地地基,在梁底每个切割线位置安设厚度3mm,宽度半圆直径40cm的帆布集水槽,废水通过连接在集水槽预留口的集水软管导流至地面的泥水收集池,沉淀后排走。安装集水槽在锯绳穿好后进行,因是软质材料,沿两长边缝制穿绳孔,内穿细钢丝绳,钢丝绳固定于两侧栏杆上,模块车支顶时,梁底在切割线两侧各20cm预植10颗ф12膨胀螺丝,用铁丝把集水槽与膨胀螺丝扎紧在梁底,当采用盘扣式支架时,直接采用钢丝固定在顶部方木上。切割施工过程中产生的泥浆水采用设置在梁底的自制帆布集水槽收集,通过连接在集水槽预留口的集水软管导流至地面的泥水收集池,沉淀后排走。集水槽搭设立面图如图14所示,集水槽搭设断面图如图15所示。

  4.4.2 金刚石绳锯切割

  金刚石绳锯施工工艺流程见图16。

  (1)穿绳孔钻孔。

  根据切割路线,每隔24m用金刚石薄壁钻孔机钻φ63的透孔,便于链条穿过。取适当位置安装膨胀螺丝,用来固定切割机与导轮。

  (2)绳锯切割。

  ① 固定绳锯机及导向轮。

  用M16化学锚栓固定绳锯主脚架及辅助脚架,导向轮安装要稳定,且轮的边缘要和穿绳孔的中心线对准,以确保切割面的有效切割速度,严格执行安装精度要求。

  ② 安装绳索。

  根据已确定的切割形式将金刚石绳索按一定顺序缠绕在主动轮及辅助轮上,注意绳子的方向和主动轮驱动方向一致。

  ③ 相关操作系统的连接及安全防护技术措施。

  根据现场情况,水、电、机械设备等相关管路的连接正确规范、相对集中,走线摆放严格执行安全操作规程,以防机多、人多、辅助设备、材料乱摆放,造成事故隐患。绳索切割过程中,绳子运动方向的前面要用安全防护拦防护,并在一定区域内设安全标志,以提示行人不要进入施工作业区域。

  ④ 切割。

  启动电动马达,通过控制盘调整主动轮提升张力,保证金刚石绳适当绷紧,供应循环冷却水,再启动另一个电动马达,驱动主动轮带动金刚石绳索回转切割。切割过程中必须密切观察机座的稳定性,随时调整导向轮的偏移,以确保切割绳在同一个平面内。金刚石绳锯切割示意图见图17-18所示。

  4.4.3 金刚石绳锯切割过程中注意的问题

  (1)切割参数的选择。

  切割过程中一方面通过操作控制盘调整切割参数,确保金刚石绳运转线速度在18m/s左右;另一方面要保证足够的冲洗液量,以确保对金刚石绳的冷却,并把磨削下来的粉屑带走。切割操作做到速度稳定、参数稳定、设备稳定。

  (2)金刚石绳锯的切割方向。

  在金刚石绳锯的每个卡子上都有明确的箭头标置,也可通过金刚石绳锯本身的串珠来识别。串珠基体长的是尾部,短的是前端,因此短的前端就是弹簧金刚石绳锯的切割方向。在使用中,需正确区分金刚石绳锯的使用方向。按箭头方向前进,不可反方向切割,避免串珠前后端产生锥度,保证金刚石绳锯的正常使用。

  (3)金刚石绳锯的连接。

  金刚石绳锯使用前须连接一个闭合的循环。其操作方法及步骤为:

  ① 两头裸露钢丝绳长度=接头长度;

  ② 将两头裸露钢丝绳插入钢质接头,接头和相邻的串珠无缝隙;

  ③ 采用金刚石绳锯专用液压剪,将接头扣压紧。扣压时,先将接头中部置于液压剪内扣压,每转动 90°扣压一次;然后将接头两端置于液压剪中依次扣压;最后再将接头中部再次置于液压中扣压;

  ④ 扣压后检查接头,用角磨机等将飞边和毛刺去除干净。

  (4)切割中断绳、卡绳的处理措施。

  当切割中出现断绳时立即停止该机运转,检查断绳位置及断绳原因。断口重新接绳时停止旁边影响接绳设备的运行,应急人员协助立即接绳,接绳完毕继续工作。易出现卡绳情况为即将切断时,此时所有应力已消除,梁的自重造成整段梁有下坠和位移,此时可能造成卡绳。中间两跨施工时,每断口3台绳锯切割机计划中间2台比两边2台早5min完成切割,即此时整条断口中间已切开,两边还剩小部分未切开,两边切割机锯绳收口计划在翼板靠边缘处。如此时卡绳先检查具体卡绳情况,通过简单处理还不能启动锯绳时,应急人员及时用圆盘锯片沿缝切开翼板。如所剩面积大,直接用风镐或液压炮机沿切割缝凿开。

  (5)切割技术措施。

  ① 采用2台绳锯同时对称切割一道切缝,每台绳锯切割顺序为:底板→腹板→面板→翼缘板。先切断全部预应力钢绞线,预应力得到释放后,最后切断翼缘板(见图19)。

  ② 逐束逐根循序渐进,缓慢切断,逐步释放预应力,避免一次性集中释放导致变形突然过大。

  4.5 梁段切割

  本项目拆除切割工程量大,工期紧,桥梁切割施工全部采用全液压金刚石绳锯切割机,分块切割采用TD-25型金刚石绳锯切割机,绳孔及吊装孔采用230A型金刚石筒锯钻孔机钻孔。金刚石绳锯切割机具有切口平直、整齐、速度快(每台机每小时可以切1.53m2)、效率高、噪音低、无粉尘、操作简便等特点。具体切割方法和技术措施参见箱梁切割。

  5 结束语

  作为黄木岗立交拆除工程的关键,桥梁切割方案能否顺利进行直接影响整体工期进度。广东天弟公司凭借丰富的施工经验,按照“事前策划、目标清晰,过程控制、执行有力,及时总结、提高效率”的总体思路,以桥梁拆除和道路恢复为主线,以前期技术准备和方案优化为重点,做好项目整体策划,统一部署资源和场地占用。同时,狠抓现场过程管控,强化刚性执行,确保了施工组织高效开展,圆满完成了拆除工程切割任务,为整体项目顺利完工奠定了坚实基础,也为类似工程施工提供了重要参考。

  表1 黄木岗立交桥拆除工程量

  序号 部位 混凝土方量

  /m 每延米重

  /t 备注

  1 A匝道 桥梁:3122 12.5/17.5 4联14跨

  桥墩:235

  2 B匝道 桥梁:3123 12.5/17.5 4联14跨

  桥墩:244

  3 C匝道 桥梁:1932 12.5/17.5 4联12跨

  桥墩:119

  4 主桥 桥梁:5661 25 6联20跨

  桥墩:180

  合计 14619 1544m

  表2 桥梁拆除常用工法对比表施工

  工法 满堂支架支撑法 机械直接凿除法 模块台车支撑法 控制爆破拆除法

  满堂支架支撑,静力切

  割,小节段吊运拆除。 液压锤凿除破碎 模块台车支撑,

  切割梁块后自行运输。 炸药爆破拆除

  优点 (1)工艺成熟;

  (2)安全可靠;

  (3)对场地整体要求低,使用较为灵活。 (1)施工简单;

  (2)工期短;

  (3)成本低。 (1)工艺先进;

  (2)工期较短;

  (3)节省劳动力资源。 (1)工艺成熟;

  (2)施工工期短。缺点 (1)支架搭设及拆除时间长;

  (2)投入劳动力资源多。 (1)施工噪声大;

  (2)粉尘污染大。 (1)投入机械设备多;

  (2)对场地平整度要求高;

  (3)拆除成本较高。 (1)施工噪声及粉尘较大;

  (2)附近建筑物多时危险性大。

  表3 采用支架支撑法拆除主线桥及A、B匝道桥预应力箱梁工期分析

  工序 工程内容 工程量 工期/天 备注

  1 支架搭设/m3 44030 5 先搭主线桥支架,在主线桥上搭匝道桥支架

  2 A、B匝道桥切割吊运/m 477 11 预应力联,部分需上主线桥吊运,起吊能力限制

  3 上层支架拆除/m3 31710 2 预应力连续箱梁整联

  4 主线桥切割吊运/m 222 7

  5 下层支架拆除/m3 12320 1

  合计 26 主线桥及A、B匝道预应力联续箱梁段

  表4 采用模块车支撑法拆除主线桥及A、B匝道桥预应力箱梁工期分析

  工序 工程内容 工程量 工期/天 备注

  1 模块车行走场回填/m3 4500 2 对主线桥下华富路进行回填,满足模块车施工

  2 主线桥切割驮运/m 222 2 每联4跨切割成8块,共16块

  3 A、B匝道桥切割吊运/m 477 4 模块车支撑,切割每块长10m

  合计 8 主线桥及A、B匝道预应力连续箱梁段

  表5 工法选择表

  序号 工法名称 使用原则 图示

  1 模块台车支顶切割后直接驮运 对高度在2~8m、地面平整度不超过5%的箱梁,采用模块车对桥梁进行预支撑,利用绳锯切割完成后,直接使用模块车驮运至存梁区。

  2 模块台车支顶

  切割后吊运 对高度在8~15m、地面平整度不超过5%的箱梁,采用模块车对桥梁进行预支撑,利用绳锯切割完成后,通过大型吊装设备吊运至模块车(或平板车)上,最后转运至存梁区。

  3 满堂支架支顶

  切割吊运 对地面平整度大于5%的箱梁,搭设满堂盘扣架支撑体系进行预支撑,利用绳锯切割完成后,通过大型吊装设备吊运至模块车上,最后转运至存梁区。

  [关键词] 黄木岗立交桥;桥梁拆除;金刚石绳锯施工