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摘要：京九铁路K1885+575里程处有一处1-11m框架桥，该框架桥跨越京九铁路上下行两条线，京九电气化改造已完成并已运行电气化机车。该框架桥影响新建赣韶铁路正线及南康疏解线接入南康站，且因该桥建造时间较早，原有设计通行能力已无法满足地方交通要求，因此需将该框架桥拆除。在封锁线路的情况下，用金刚石链锯将框架桥顶板及倒角切割成四块，并用大型吊机将切割块分块吊装至线路外。该拆除技术整个过程安全、进度可控，可有效的应用于电气化铁路框架桥的拆除。
关键词：电气化;框架桥;金刚石链锯;吊装;封锁
新建赣州至韶关铁路工程ZQ-1标里程DK3+636（既有线里程K1885+575）处有一座公铁立交框架桥，地方道路由本框架桥通过，立交桥上跨已经进行电气化改造并运行电力机车的既有京九上、下行线，桥梁结构形式为1-11m钢筋混凝土框架桥，由于新建赣韶正线、南康疏解线需在南康站内接入，这两条线的路基填筑需占用该框架桥线右墙身和翼墙部分。且因该桥建造时间较早，原有设计通行能力已无法满足地方交通要求，因此需拆除此框架桥，同时在距离该框架桥不远处增设一处顶进涵解决交通问题，在该框架桥拆除之前，顶进涵已施工完成并完成道路改移。
本桥为单孔钢筋混凝土框架桥，跨度11.0m，桥面长度12.2m，桥面横向外宽8.0m，内侧净宽7.7m；实测顶板底至铁路路肩高度7.5m，顶板底至轨顶高度6.8m，两侧墙身至上、下行线轨道外侧距离均为2.7m；框架桥顶板厚0.6m，墙身厚度为0.5m，桥面两侧设防撞墙，高度0.95m，厚度0.15m，防撞墙上设高度1.5m的金属防抛网。框架桥两端桥头路基两侧为铁路钢轨式防撞墙。实拍现场照片如下：
（一）施工方案比选
本桥上跨京九上、下行线，线路行车密度大，京九电气化改造已完成并已运行电气机车。经现场查看，确定拆除框架桥的方案主要有两个：1、在接触网和框架桥底面之间搭设防护棚架，在防护棚架的保护下用机械破除并清理运走；2、机械切割成若干块并用吊车分块吊离，然后切割运走。经现场实测框架桥顶板底至轨顶的高度仅为6.8m，而铁路部门在电气化要求的最小净空为6.4m，框架桥顶板底与接触网之间只有0.4m的距离，这个距离无法使防护棚在满足防电的要求下同样满足刚度要求，因此排除了第一个方案，最终确定采用机械切割，分块吊运的方法拆除框架桥顶板。而机械切割也有几种，比如锯片切割、金刚石链锯无损静力切割等等，最终通过从安全、进度、成本等方面综合考虑，选择金刚石链锯无损静力切割工艺。该工艺与传统的混凝土破除施工工艺相比具有以下优点：1、安全防护措施较简单，防护范围不大易于现场管理，操作简单，切割灵活，体积较小，容易拆卸及安装；2、对行车干扰小，只要控制好切割后的吊装作业，大大降低了安全风险。3、因为需要带水切割作业，所以切割过程中基本无无粉尘、碎碴，钢筋砼成块整体切割，大量减少既有线上方高空作业工程量，后续吊装后建筑垃圾呈大块状，易堆放处理且施工过程可最大限度的减少对道床的污染。4、因为梁端倒角属于不规则钢筋混凝土体，金刚石链锯可以通过增加滑轮组来调节链锯的切割方向，且对厚度及体积没有那么高的要求。
（二）框架桥拆除前准备工作
拆除框架桥主体前，封闭两端道路做好现场防护，框架桥两端路口需设置安全警示标志，提醒过往车辆本桥正在进行拆除施工，施工范围内的场地采用彩钢瓦进行封闭，并安排专人进行看护，禁止非施工人员进入。与铁路及地方有关部门联系，施工前搞好施工范围内的管线拆迁工作，并与有关设备管理单位签订安全协议。为保证吊机有足够的位置和切割设备工作空间要求，满足吊机吊装时靠近铁路处荷载满足安全要求，因此需要将场地降低，减小框架桥挡墙外侧土压力。根据现场情况，需将摆放吊机设备的一侧路面降低高度最少为5m，才能满足降载的最小安全要求，而不摆吊机那一侧至少也要降低2m才能满足切割设备工作空间要求。摆放吊机一侧土方开挖完后需平整压实并浇筑混凝土硬化，保证吊机吊装安全同时也可以保证下雨天吊机也能进场正常作业。全桥拆除顺序如下：拆除框架桥两端桥头路基铁路钢轨护栏→拆除两侧防撞墙上防抛网→拆除框架桥顶板→拆除框架桥涵身及翼墙。下面我仅介绍框架桥顶板的切割和吊装
（三）框架桥拆除技术分析
切割拆除方案技术分析的要点主要是切割过程中的最不利荷载块（最重切割块）、吊车吊装能力大小、切割顺序、桥面拆除和吊装的安全及稳定检算。切割块的大小决定了需配合吊装吊车的大小，切割块太小会占用很多封锁时间，而封锁计划又是有限的，因此会影响整个进度，切割块太大需要配备大型吊车，不仅需要一个相当大的吊装场地，不安全且不经济。切割顺序决定了吊车使用过程中工作时间，因为吊车在吊装一定重量的情况下有一个安全工作时间，优化好切割顺序可以保证吊车在安全的工作时间内顺利工作。桥面拆除和吊装的安全及稳定检算分析是通过模型计算切割块受力满不满足单独受力及吊装受力的要求，能不能保证切割或者吊装过程中构筑物不断裂。
1、最不利荷载块计算
本桥桥面顶板高度0.6m，桥面板长12.2m，桥面宽8.0m，框架桥涵身上倒角间顶板长度9.0m，倒角高度为0.5m。因为封锁点数量有限，所以考虑桥面防撞墙与切割边桥面板进行整体拆除，不单独拆除。按照钢筋砼凝土的容重2.6t/m3，顶板（含倒角）重量为[12.2*8*0.6+3.2/2*0.5*8]*2.6=168.9t；单个防撞墙重量为12.2*0.95*0.15*2.6=4.5t。顶板的切割分4个节段进行，共3条切缝，切缝顺桥向布置，节段长度均为12.2m，宽度均为2.0m，最不利荷载块重量为168.9/4+4.5=46.7t。
2．选择吊机大小
根据最重重量块的吊装我们可以算出吊装该切割块需要的吊机大小。由于吊点位于顶板中间，吊点距离顶板边6m，考虑3m的工作宽度，所以考虑9米的吊车工作幅度，根据吊车幅度和最重节段重量，我们查询相关汽车吊起重性能参数，我们查得160t吊机在此时配重28t，可起吊重量为55t，而最大顶板节段的重量约为46.7t，满足吊装要求，而现场吊装场地经过开挖帮宽平整压实刚好可以满足160t吊机的吊装要求，因此我们选定160t的吊机。
3.切割顺序
顶板的切割顺序为先横桥向切割，为保证结构安全，在吊装前桥面两端横桥向切割刀口时，需预留中间50公分刀口，使桥面板仍然与墙身连接在一起，待最后汽车吊预吊装后，再进行全面切除，单块切割长度为1.5m；然后进行顺桥向切割，切割长度为12.2m，使吊装节块与顶板分离。切缝位置及切割顺序如下图所示：
4.桥面拆除和吊装的安全及稳定检算
最后进行桥面拆除和吊装的安全及稳定检算，请专业的设计单位对单元块应力和抗裂进行检算，根据检算结果，桥面板的切割及吊装在最不利荷载的情况下满足应力和抗裂要求，切割及吊装方案是可实施的。
（四）框架桥拆除过程控制
切割前，需将桥面顶板清理清洗干净，用油漆将切缝在框架顶板面上标记出来，标线要求直和准。在每条切缝靠近顶板倒角位置，利用混凝土取芯机各开凿一个直径为200mm的孔，每条切缝上开2个孔作为吊装点，便于Φ40mm钢丝绳穿过顶板，同时在每块顶板的切缝位置每隔2m开一个100×100mm的工艺孔，作为金刚石链式锯条通过孔，吊点及工艺孔的设置在封锁点外完成。取芯钻孔处既作为切割机工作的工艺孔又可以作为吊点使用。
安装固定金刚石链锯等切割准备工作在封锁前进行，封锁接触网停电后再进行链锯锯条的安装。每次切割至少需要四台金刚石链锯，其中两台需同时切割，另外两台做为备用，确保在规定的封锁时间内完成计划的工作。同时准备一台小型的洒水车，做为切割施工用水储水点。封锁开始时，现场施工负责人在接到驻站联络员的确认接触网已停电以及线路可以封锁的调度命令下，开始封锁线路并下令开始切割。切割前需将框架桥底下轨道及道碴用彩条布覆盖起来，避免切割时的污水及碎碴污染道床。切割时，保持切割机的匀速运转，并控制锯绳的张力适中，保证切割线平直顺滑。在封锁点结束前十五分钟停止框架桥的拆除作业，组织现场防护员、现场安全员对已拆除的构件部位进行检查，对发现的问题立即组织施工作业人员进行处理，及时消除安全隐患，同时对施工作业影响的线路区域进行清理，确认没有问题后移除封锁标示标牌，并向驻站联络员确认正点解除封锁，营业线铁路行车安全。
（五）框架桥切割块吊装控制及注意事项
一个切割块切割完后即开始吊装，160t汽车吊于框架桥端头就位并装配好相应的配重，Φ40mm穿过吊点并扣在吊机吊钩上，为了保证吊装安全，对切断的节段采取兜底捆绑式吊装，钢丝吊绳与顶板接触转角处需安装相应的钢瓦片，防止钢丝吊绳吊装时磨断钢丝影响吊装安全。启动吊机卷扬机，对起吊钢丝绳施加一定的张力，张力大小以比切割节段总重小3~6t为宜。所有吊装作业均须设置牵引绳，且起吊后须等被吊物体平稳后方可移动，以防止被吊物体吊运时晃动损坏既有线设施，尤其是需重点注意不能碰到接触网和回流线。每个施工封锁前必须对吊装机具进行安全检查与记录。每次吊装作业前，应对吊机的制动器，吊钩、钢丝绳等安全装置等进行检查，发现不正常时，应在操作前排除。切割块吊离营业线范围后先放到指定的放置点，等封锁完后再切割成小块用小型吊车吊装运走。
（六）框架桥拆除封锁方案及封锁计划
因为整个切割及吊装都必须在封锁点内且接触网停电的情况下才能施工，因此需要提前找南昌铁路局及相关设备管理单位提出施工计划并申请封锁施工作业点和电气化停电。在设备管理单位批准的时间和地点内完成施工，不允许超范围超计划施工，确保准时开通线路。封锁施工期间，为加强与车站的沟通和联系，及时将相关信息传达至现场，必须在车站安排驻站联络员，现场由施工负责人全程统一指挥和协调，安全员防护员做好相应的封锁和检查工作，封锁开始和结束都以现场施工负责人的命令为准。为确保铁路运营安全，每次封锁都必须在设备单位监督人员到场的情况下，严格按铁路相关的规则和规程办理和实施。框架桥拆除施工过程中需对影响的区间线路进行封锁，设置移动停车牌和响墩，线路封锁根据《铁路技术管理规程》有关规定进行。
因京九线是繁忙干线，区间封锁点要点比较困难，申请的封锁施工点太少，则有可能完不成施工任务，甚至仓促赶工会大大增加现场的安全风险管理，申请的施工点比实际完成多很多的话，设备管理单位会追究责任且会影响下一步的封锁点申请。因此必须根据现场人员设备的施工能力对整个框架桥的切割和吊装进行一个科学合理的计算。框架桥拆除封锁时间区段为凌晨3：20~6:15间共175分钟，其中扣除接触网停电时间、等待调度命令时间、开通前检查整理时间，实际有效封锁工作时间只有约110分钟左右。而1台金刚石链式切割机完整切割一个顺桥向切缝需要15个小时，切除横向切缝需要5个小时，现采用2台金刚石链式切割机，则一个节段的切割时间为10个小时，需要在6个封锁天窗点时间内完成。顶板分4个节段进行切割，共3条切缝，考虑单块吊装需要1个天窗点，考虑到一些不确定因素，增加两个天窗点做为备用，则得出整个框架桥顶板的切割吊装需要6*3+4+2=24个停电封锁点进行。最后实际使用封锁点23个，与计算结果相符。
（七）框架桥拆除施工总结
从框架桥顶板开始切割到整个顶板拆除吊装完，施工过程中未发生一次安全事故，也未发生过封锁延点，整个施工过程不管是从安全方面还是进度方面都是可控的。从框架桥切割拆除及吊装的过程中发现，金刚石链锯在大体积不规则混凝土切割过程中效果非常好，切割过程和时间可控，可有效的保证切割质量和工期。吊装作业是框架桥拆除的安全控制重点，从实际吊装过程来看，因为准备工作充分，基本上一个封锁点可轻松完成一个切割快的吊装，过程安全可控。该工法在跨电气化铁路框架桥的拆除应用中是有效的、可行的、可控的。
参考文献
[1]《铁路营业线施工安全管理办法》(铁运[2012]280号文);
[2]《南昌铁路局营业线施工及安全管理细则》(南铁运发[2012]610号文);
[3]彭智.既有铁路桥梁拆除技术的探析[j].长沙铁道学院学报,2011
论文作者:余冰峰
论文发表刊物:《基层建设》2017年2期
论文发表时间:2017/4/17
标签：顶板论文; 框架论文; 桥面论文; 作业论文; 金刚石论文; 吊车论文; 现场论文; 《基层建设》2017年2期论文;