静力拆除上跨铁路营业线明洞施工方法

摘要

本发明涉及铁路施工技术领域，具体涉及一种静力拆除上跨铁路营业线明洞施工方法；包括以下步骤：（1）搭设防护棚架，根据既有明洞结构形式，门洞两侧搭设防护棚架；（2）拆除明洞周围的铺装层及挡墙；（3）摆放用于拆除拱圈的吊车；（4）拆除明洞主体及拱圈；（5）拆除拱墙及边墙，清理边坡。本发明施工方法将铁路运输的影响降至最低，采用静力切割法拆除明洞，充分利用铁路天窗点施工，对铁路运输影响较小。采用静力切割法拆除明洞，对既有接触网线进行保护即可，不需要迁改接触网等既有设备，工法安全可靠，实用性较强。降低了扬尘、噪音对附近居民的影响，采用静力切割法拆除明洞，施工现场基本没有扬尘影响，符合当前建筑市场提倡的绿色施工。

说明书

技术领域

本发明涉及铁路施工技术领域，具体涉及一种静力拆除上跨铁路营业线明洞施工方法。

背景技术

近年来随着我国铁路建设的快速发展，原建设于上世纪六、七十年代的单线铁路改造扩能工程逐渐增加，在改扩建既有铁路的过程中，涉及到拆除既有上跨铁路明洞、上跨桥等构筑物施工。在拆除上跨铁路构筑物时，传统工艺采用爆破或者机械拆除，施工中断铁路运输时间较长、既有设备迁改工程量较大且对扬尘、振动较大，对周边环境影响较大。

发明内容

本发明克服现有技术的不足，提供一种静力拆除上跨铁路营业线明洞施工方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种静力拆除上跨铁路营业线明洞施工方法，包括以下步骤：

（1）搭设防护棚架，根据既有明洞结构形式，门洞两侧搭设防护棚架；

（2）拆除明洞周围的铺装层及挡墙；

（3）摆放用于拆除拱圈的吊车；

（4）拆除明洞主体及拱圈：明洞主体拆除均采用水钻钻孔+绳锯静态切割完成，切割成块后，用吊车吊除外弃，具体包括：

第一步：沿垂直明洞轴线切割缝顶部两侧0.3m处及两侧起拱线处各开一个钻Φ100mm孔作为切割孔，同时在拱顶及每侧拱圈根部往上0.5m、1.5m处钻Φ100mm孔作为吊装孔；所述切割孔和吊装孔根据拱圈重量，每隔0.5m布置钻孔一排；

第二步：沿明洞起拱线进行切割，由三套切割机同时切割，当第一片切割完毕后将拱圈与棚架用钢丝进行捆绑，第二片以后与前一片进行捆绑，依次类推保证其稳定性；

第三步：当拱圈全部切割完毕后，由于受吊装影响，先将一侧防护棚架拆除；

第四步：通过拱顶孔及拱圈根部往上0.5m、1.5m处的5个吊装孔，依次完成多个节段拆除清运，吊装时在拱圈内侧利用已经拆除的防护棚架主骨架做内衬，吊装时确保拱圈的完整性；

第五步：拆除另一侧的防护棚架；

（5）拆除拱墙及边墙，清理边坡。

进一步的，步骤（1）中的所述防护棚架，总体布置形式为混凝土条形基础、型钢骨架、竹架板、绝缘板；条形基础采用长5.5m、宽0.6m、高0.6m的C30混凝土浇筑成型每隔0.5m预埋0.22*0.22m、厚10mm钢板，钢板下部焊接带弯钩Φ22锚固钢筋，锚固钢筋长度20cm作为防护棚主骨架连接基础，设好物理隔离后，条形基础开挖采用人工开挖，开挖前开挖探坑探明地下管线走向，防止对既有电缆造成损坏；

防护棚架主骨架设计采用H120型钢弯制而成，0.5m等间距布置, 防护棚架主骨架的底部两端与条形基础固定，钢架间纵向连接杆件采用12号型钢，环向间距1ｍ，与H120型钢钢架焊接，两型钢之间铺设竹架板，竹架板外侧铺设绝缘板，采用12#铁丝与钢料连接稳固。

绳锯静力切割法拆除既有明洞是在既有线设备多、迁改工程量大、费用高、周期长的背景下所采用的新型工艺。在完成既有线各类设备的防护后，通过对构筑物采用水磨钻钻眼+绳锯切割的方法，将整体的构筑物逐步分割成小块，再通过吊车吊运，逐步完成对整个构筑物的拆除工作。整个拆除工作可分为多个天窗点拆除，对既有线运输影响较小。

进一步的，步骤（2）拆除明洞周围的铺装层及挡墙的具体步骤为：

第一步：邻近拆除防撞度、防抛网；拆除防抛网时设缆风绳；拆除防撞墩时左右前后对称拆；

第二步：拱顶上部片石端墙拆除；人工配合炮锤逐层破除路面，每层不超过20cm，土方车外弃至指定地点，分3～4层完成；

第三步：拱上侧墙、桥前后挡墙拆除；拆除时分层对称拆除，每层拆除高度不得大于1m。混凝土结构拆除采用人工利用小型空压机配手持式冲击风镐配合小型破碎锤进行破除；弃碴采用人工配合自卸车运输至指定地点；

需同步挖运左右两端竖墙至拱圈底部，做出绳锯切割平台，能拆除拱圈即可。

与现有技术相比本发明具有以下有益效果：

本发明施工方法将铁路运输的影响降至最低，采用静力切割法拆除明洞，充分利用铁路天窗点施工，对铁路运输影响较小。

采用静力切割法拆除明洞，对既有接触网线进行保护即可，不需要迁改接触网等既有设备，工法安全可靠，实用性较强。

降低了扬尘、噪音对附近居民的影响，采用静力切割法拆除明洞，施工现场基本没有扬尘影响，符合当前建筑市场提倡的绿色施工。

附图说明

图1为实施例1中的既有明洞平面图。

图2为图1的A-A视图。

图3为图1的B-B视图。

图4为实施例1吊车站位示意图。

图5为实施例1中切割孔和吊装孔沿明洞布置示意图。

图6为实施例1中明洞拱圈拆除第二步绳锯切割示意图。

图7为实施例1中明洞拱圈铁丝绑扎示意图。

图中标记如下：

1-接触网杆，2-坡脚线处搭设钢管竹排架物理隔离防护，3-防护棚架，4-既有跨线桥，5-既有阳安线，6-阳安二线，7-吊车，8-拱圈，9-H120型钢，10-移动式推车，11-切割孔，12-吊装孔，13-第一套金刚石绳锯，14-第二套金刚石绳锯，15-第三套金刚石绳锯，16-铁丝绑扎位置。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

阳安二线既有铁路K322+505明洞拆除工程，因既有阳安线正在运营铁路且该明洞位于乡村中心地带，采用爆破拆除或者机械拆除对铁路及地方影响较大，不符合建设单位及地方的经济及环保效益。阳安项目部经过施工工艺对比总结实际操作，对以往施工经验进行改进和再创新，采用静力切割法拆除该明洞，施工安全风险小，首先将铁路运输的影响降至最低，其次降低了扬尘、噪音对附近居民的影响，取得了良好的经济效益和社会效益。

三同村明洞位于阳安线K322+505，与营业线正交，处于梅子铺站与涧池铺站区间，距离梅子铺站站东咽喉1000m，因新建二线要求，需对该桥进行拆除，并在K322+460 处新建（16-20-16）m 三孔空心板梁跨线桥。既有明洞全长26.4m，宽10.15m，结构形式为1 孔混凝土结构拱桥。为原国道与铁路立交而设，桥面道路净宽8.15m，两侧设防撞栏杆、防抛网。路面至拱顶距离80cm。拱圈厚度60cm，净矢高2.8m，净跨5.6m，拱顶内弧距离既有铁路轨顶7.5m，距接触网线0.85m，右侧拱圈拱脚处挂设有回流线。如图1-3所示。

三同村明洞主体为混凝土结构，查已存档案及现场实际调查，主体为素混凝土结构，上跨铁路为电气化铁路，明洞拱顶内弧距接触网0.85m左右，拆除时既有阳安线需正常运营。

若采用动力拆除明洞，既有设备接触网线防护难度大，且对既有铁路正常运营有较大影响，现场条件不允许使用动力破碎拆除明洞。为保证营业线正常运营，保护既有设备，采用绳锯静力切割法施工，沿垂直明洞轴线切割缝顶部两侧及两侧起拱线处开钻作为切割孔，同时在拱顶及每侧拱圈根部处钻孔作为吊装孔，天窗点前钻至50cm处，保留10cm，点内进行打通。根据拱圈重量，每隔0.5m钻孔一排，后使用绳锯切割机自顶部向两边切割，当第一片切割完毕后将拱圈与棚架用钢丝进行捆绑，第二片以后与前一片进行捆绑，依次类推保证其稳定性。

阳安线K322+505三同村明洞采用本发明施工方法进行静力拆除跨铁路营业线明洞。具体步骤流程如下：

1、拆除明洞施工工艺流程

现场调查，确定现场受影响的设备、管线→改移影响设备→点内浇筑防护棚架基础及预埋钢板→点内防护棚架安装、焊接、搭设面层竹排架→点外拆除明洞拱圈以上侧墙→点外水钻钻绳锯切割孔、吊装孔（点外不打穿，在点内打穿）、→点内绳锯横向切割拱圈→点内吊装切割块出铁路限界→依次循环切除、吊装所有拱圈→边墙拆除，边坡清理。

2、搭设防护棚架

根据既有明洞结构形式，门洞两侧搭设5m长防护棚架，进行拆除附属施工，防护棚架的总体布置形式为混凝土条形基础、型钢骨架、竹架板、绝缘板。

条形基础采用长5.5m、宽0.6m、高0.6m的C30混凝土浇筑成型每隔0.5m预埋0.22*0.22m、厚10mm钢板，钢板下部焊接带弯钩Φ22锚固钢筋，锚固钢筋长度20cm作为防护棚架主骨架连接基础。设好物理隔离后，条形基础开挖采用人工开挖，开挖前开挖探坑探明地下管线走向，防止对既有电缆造成损坏。C30砼浇筑利用采用人工浇筑。

防护棚架主骨架设计采用H120型钢弯制而成（拱形的），0.5m等间距布置,共制作22榀，钢架间纵向连接杆件采用12号型钢，环向间距1ｍ，与H120型钢钢架焊接，两型钢之间铺设面板(竹架板)，采用12#铁丝与钢料连接稳固。

3、铺装层及挡墙拆除

铺装层包含防撞墩、防抛网以及拱顶上部片石端墙

第一步：邻近拆除防撞度、防抛网。拆除防抛网时设缆风绳；拆除防撞墩时左右前后对称拆。

第二步：拱顶上部片石端墙拆除；人工配合炮锤逐层破除路面，每层不超过20cm，土方车外弃至指定地点，分3～4层完成。

第三步：拱上侧墙、桥前后挡墙拆除；拆除时注意分层对称拆除，每层拆除高度不得大于1m。混凝土结构拆除采用人工利用小型空压机配手持式冲击风镐配合小型破碎锤进行破除。弃碴采用人工配合自卸车运输至指定地点。

需同步挖运左右两端竖墙至拱圈底部，做出绳锯切割平台，能拆除拱圈即可；拱圈切割完成后再整体拆除挡墙。

4、拱圈拆除吊车摆放位置及配置要求

由于拱圈吊装单片吊装为0.5m宽，吊重按照9t，吊车工作半径为8.5m，仰角45°，臂长12m，选取80吨徐工吊车， 吊车摆放位置示意图，如图4所示。

5、明洞主体拆除方式

明洞主体拆除由两部分组成，分别为拱圈及右侧拱墙。明洞主体拆除均采用水钻钻孔+绳锯静态切割完成，切割成块后，用吊车吊除外弃。

经过现场调查明洞主体为素混凝土无钢筋，绳锯切割时只切拱圈，拱圈根部与拱墙连接处采用Φ100mm水钻钻2孔（共计80个钻孔，点外直接钻完），用吊车直接吊除，不在进行切割，线路左侧拱墙不拆除作为挡墙施工，线路右侧拱墙在天窗点内利用挖掘机直接推倒，机械清运出场。

5.1、明洞切割面积计算

（1）拱圈断面面积：3.14*（3.42-2.82）/2=5.84㎡

拱圈体积：5.84*10.15=59.28m3

拱圈总重：59.28*2.5=148.2t

明洞宽为10.15m，拱圈分19次切割为20块（17块0.5m宽，3块0.55m宽），0.5m块约7.3t，0.55块约8.03t，采用吊机吊装方案。

采用80吊车，回转半径8.5m，臂长12m，起重高度8.5m，根据查表得额定起吊能力为43.5t，则吊装安全系数=43.5/8.03=5.42

每单元的截面面积为5.84㎡

拱圈切割总面积为5.84*19=110.96㎡

5.2、钢丝绳检算

（1）起重臂长度计算l≥r/sinα式中l——起重臂长度（m）；r——吊车工作半径，本工程取8.5m；α——起重臂仰角，本工程取45°。l≥8.5/sin(45°)=12.02米。

（2）综合考虑起重机的工作幅度，参考吊车性能参数表，选用一台80t汽车吊，最小起重量为20.8t,满足施工要求。

（3）钢丝绳选择

Q=Q1+Q2=(8.3+9.42*14*10-3 )=8.43t，按9t进行计算。

S=Q/(n*sinβ)=4.5*10/(1*sin60°)=51.963KN

Pp=S·K＝51.963×6=311.78KN

选取直径为24㎜，型号为6×37，公称抗拉强度为1850MPa的钢丝绳即可，其钢丝绳破断拉力总和为390109.5N，考虑钢丝绳间的荷载不均匀系数0.82，其钢丝绳破断拉力总和应为319889.8N=319.89KN≥311.78KN。 上列式中：

Q：表示重量，为9吨；

S：表示吊绳单股承重n：表示吊绳股数（为1股绳）；

Pp：表示单股吊绳的破断拉力；

K：表示设定的安全系数，查五金手册，取6；

β：钢丝绳水平角，一般为40°～70°之间，这里取60°。处理后的路基地基承载力要求大于150KPa。

6、明洞主体、拱圈拆除步骤

具体拆除流程

第一步：沿垂直明洞轴线切割缝顶部两侧0.3m处及两侧起拱线处各开一个钻Φ100mm孔作为切割孔，同时在拱顶及每侧拱圈根部往上0.5m、1.5m处钻Φ100mm孔作为吊装孔，共计171孔，封锁点前（即铁路还处于运营状态时）钻至50cm处，保留10cm，封锁点内（铁路被封锁）进行打通，如图5所示。

第二步：沿该单元节段起拱线进行切割，由三套切割机同时切割，当第一片切割完毕后将拱圈与棚架用钢丝进行捆绑，第二片以后与前一片进行捆绑，依次类推保证其稳定性。如图6和7所示。

第三步：当拱圈全部切割完毕后，由于受吊装影响，先将一侧防护棚架拆除。

第四步：通过拱顶孔及拱圈根部往上0.5m、1.5m处的5个吊装孔，依次完成20个节段拆除清运，吊装时在拱圈内侧利用已经拆除的H120型钢（即防护棚架的主骨架）做内衬，吊装时确保拱圈的完整性。

第五步：拆除另一侧的防护棚架。