上海某大橋大跨度寬幅連續(xù)箱梁快速拆除施工技術研究

章蘇亞

（上海公路橋梁（集團）有限公司 上海 200433）

0 引言

隨著我國基礎設施建設的快速發(fā)展，一些早期建造的橋梁已經不能滿足現(xiàn)代交通發(fā)展的需要，橋梁拆除項目正在越來越多地出現(xiàn)在工程施工領域。因此，采用何種方法能夠使得橋梁拆除工程經濟環(huán)保且安全可靠，已經成為了當前學術界和工程界關注的重點問題。孫士鵬等人［1］研究了結合模塊車支頂切割馱運、模塊車支頂切割吊運、滿堂支架支頂切割吊運三種工法的實施方案，實現(xiàn)了快速拆除超長城市立交橋的工程目的。焦佳振［2］結合上海S26 入城段建設項目，研究了采用SPMT（Self-Propelled Modular Trans?porter）模塊車智能移運方法快速拆除原有高架的施工技術。楊森林［3］依托福州市洪山大橋拆除工程，研究了基于逆序拆除方案的施工控制要點，對位于城市主干線上大型橋梁的快速拆除提供了參考。

在跨河橋梁拆除中，通常要考慮水體保護、水源地保護、通航需求、橋上交通保暢等因素，同時還要兼顧施工安全性、合理性、經濟性、快速性等。目前在我國采用的橋梁拆除施工方法主要有爆破拆除法和機械拆除法（非爆破拆除法）。王誠［4］針對舊瀾石大橋爆破拆除過程進行了安全分析，認為在每跨4 處反彎點位置設置爆破孔，對主拱圈的承載力和整體穩(wěn)定性影響較小。受限于河流通航等需求因素，爆破拆除法在跨河橋梁拆除工程中的應用往往會受到限制。許多學者對機械拆除法在跨河橋梁拆除工程中的應用進行了研究。陳潔［5］依托上海吳淞路閘橋拆除工程介紹了選擇使用機械拆除法原因，提出了在大城市中心區(qū)拆橋應優(yōu)先使用可控制的機械拆除法的觀點。陸焱等人［6］在杭寧高速公路新展橋提出大跨度變截面連續(xù)箱梁橋靜力拆除新技術，重點介紹了掛籃拆除主跨的施工工藝和相關數(shù)值模擬計算。劉慶生［7］在常熟徐灣大橋中提出了利用浮船支架法拆除連續(xù)箱梁橋的方法。王威等人［8］依托岷江大橋提出了爆破拆除跨江連續(xù)梁，重點介紹了特殊情況下的快速應急搶險處置技術。張興其［9］依托翡翠路派河橋介紹了常見的幾種連續(xù)箱梁橋拆除方案的安全性能評估方法?？刁业热耍?0］針對當前連續(xù)箱梁橋的結構和設計特點，提出了對應的拆除方法，認為采用臨時支撐和液壓靜力切割的方法有助于增強工程的安全性、環(huán)保性、經濟性。王鵬飛等人［11］基于杭金衢三標項目西小江大橋老橋跨河通航拆除工程，通過人工、機械投入，施工工效及效益等方面的比選分析，得出最佳拆除方案。許佳林等人［12］依托炭步大橋拆除工程詳細介紹了T 形剛構橋的拆除方案，提出安裝防抖鋼絲繩以防止拆除過程中抖動對結構的影響。

值得注意的是，目前工程中出現(xiàn)了針對大跨度寬幅連續(xù)箱梁的快速拆除施工項目，然而相關的施工技術研究尚不完善。綜上所述，本文結合上海某大橋拆除工程，重點研究了采用金剛石繩鋸機、金剛石圓盤鋸等設備的機械拆除法快速拆除大跨度寬幅連續(xù)箱梁的施工技術，從而達到經濟環(huán)保、安全可靠的目的，相關研究對類似的橋梁快速拆除工程具有一定的參考意義。

1 工程概況

本文依托的上海某大橋拆除項目起因于該橋所在航道需由Ⅵ級提標至Ⅲ級，導致沿線橋梁均需按Ⅲ級航道標準改造，即要求橋梁通航凈高7 m，通航凈寬不小于101 m。然而，該橋的通航凈寬僅40 m，通航凈高5 m，遠不能滿足航道提標改造的要求。基于此，該橋需拆除重建，新建橋梁最高抬升5.69 m。該橋位于高速公路與江河航道交匯處，工程實施范圍主線南起某主干路附近，向北上跨江河航道后接現(xiàn)狀高架橋，主線全長約1 573 m，該大橋地理位置如圖1所示。

圖1 橋的地理位置示意圖Fig.1 Geographical Location of the Bridge

該橋主橋的上部結構為三跨寬幅預應力混凝土變高度連續(xù)箱梁，橋長為156 m，跨徑組合45 m、66 m、45 m。西幅橋為單箱雙室變截面混凝土連續(xù)箱梁，橋面寬度15.8 m，箱梁底板寬11.388 m，翼緣板寬2.39～3.06 m，梁高4.0～1.8 m；東幅橋為單箱三室變截面混凝土連續(xù)箱梁，箱梁底板寬16.564 m，翼緣板寬2.31～3.66 m，梁高4.0～1.8 m。下部結構為實體橋墩、低樁承臺、PHC 樁基礎。預應力連續(xù)箱梁的混凝土強度等級為C50。原建設方案采用掛籃法施工，西幅橋的掛籃總重量為75 t，掛籃重量與最大節(jié)段重量比為0.65∶1；東幅橋的掛籃總重為85 t，掛籃重量與最大節(jié)段混凝土重量比為0.54∶1。

該橋位于長江三角洲入?？跊_擊平原的東南前緣，工程范圍內的地基土層主要包括飽和黏性土和粉土，具有強度較軟、壓縮性較高的特點。場地地表水較發(fā)育，受潮位影響較明顯；場地地下水孔隙潛水穩(wěn)定水位，埋深為0.8～1.9 m，（微）承壓水層呈年周期性變化，埋深為3.0～12.0 m。工程紅線范圍內的所有地上、地下管線及附屬設施較多，種類包含通信信息、高低壓電力、燃氣等，施工期間需特別注意。

2 施工關鍵技術要點

針對主橋上部結構采用懸臂澆筑法分段施工建造順序的逆次序進行分段切割拆除。切割技術引入自礦山開采作業(yè)中使用的液壓繩鋸機靜力切割技術，采用無振動的金剛石繩鋸機、金剛石圓盤鋸等切割設備，降低切割作業(yè)對尚未拆除的橋梁結構造成損傷的可能性。主橋中跨配備1 臺浮吊，主橋兩側邊跨各配備1 臺履帶吊同步進行吊裝作業(yè)。主橋橫斷面如圖2所示。

圖2 橋的主橋橫斷面Fig.2 Cross Section View of the Main Structure of the Bridge （mm）

2.1 臨時支撐體系搭建關鍵技術要點

拆除前設置結構臨時支撐體系以保證主橋上部結構在拆除過程中的整體穩(wěn)定性，具體措施包括在邊跨箱梁下部搭設滿堂鋼管支撐體系，如圖3所示；同時在主墩墩頂與主橋箱梁之間的0#塊支座四周澆筑灌漿料填充密實并設置鋼牛腿，如圖4 所示。邊跨箱梁下部搭設的臨時支撐橫向布設在箱梁腹板位置，縱向布設在邊跨箱梁切割線位置。采用楔形鋼墊塊將支撐鋼管頂部與箱梁之間的空隙頂緊，防止箱梁中跨及邊跨合龍段斷開后，主墩兩側箱梁出現(xiàn)較大的轉動或移動。在臨時支撐的陸地、岸邊區(qū)域分別設置條形基礎和臨時支墩體系，條形基礎為現(xiàn)澆混凝土構造，臨時支墩體系包括槽鋼樁基、鋼立柱、工字鋼分配梁、貝雷架。對零號塊支座四周的墩頂表面混凝土進行鑿毛處理，后填充高強度灌漿料澆筑，并在主墩墩頂與箱梁之間的支座兩側設置臨時抗傾覆鋼牛腿，使得橋梁結構體系由連續(xù)梁轉化為連續(xù)剛構。同時采取增加低熱水泥用量、優(yōu)化集料級配、原材料預冷等方法，降低上述臨時固結措施導致主墩產生的溫度應力。

圖3 邊跨箱梁臨時支撐體系縱立面示意圖Fig.3 Longitudinal Diagram of Temporary Bracing System of Side-span Box Girder

圖4 墩頂0#塊臨時固結示意圖Fig.4 Diagram of Temporary Consolidation of Block Zero at the Top of Pier

2.2 橋面附屬設施拆除關鍵技術要點

為保證切割施工的斷面位置準確，進行切割線、穿繩孔及吊裝孔放樣，并復核每個節(jié)段的尺寸及重量。拆除橋面瀝青混凝土鋪裝層、防撞墻及部分翼緣板等橋面附屬設施，以減少橋面荷載和主梁拆除節(jié)段的重量。瀝青混凝土鋪裝層從橋中心向兩邊進行破除。防撞墻和翼緣板采用金剛石靜力切割設備橫向對稱均衡拆除，翼緣板橫向切割寬度為0.5～1.0 m，防撞墻切割按照每段長度5.0 m進行切割。使用1臺50 t汽車吊單機吊除，在吊除過程中將鋼絲繩與混凝土接觸的棱角部位采用包角+橡膠襯墊的方式進行保護，以減少鋼絲繩的磨損，同時避免因為機械碰撞和操作失誤對連續(xù)箱梁結構造成擾動和破壞。

2.3 寬幅連續(xù)箱梁拆除關鍵技術要點

拆除主橋上部主體結構。首先，根據(jù)寬幅連續(xù)箱梁分段懸臂澆筑施工的逆順序對主橋中跨合龍段進行拆除作業(yè)。為防止中跨合龍段箱梁切割拆除過程中出現(xiàn)較大的變形和沖擊，預先保留中跨合龍段的剛性連接（箱梁兩側腹板結構）中跨合龍段拆除作業(yè)順序為：浮吊吊住待切割的合龍段箱梁分塊、采用多臺金剛石繩鋸對合龍段箱梁的中間部分進行靜力切割、在部分已切割的箱梁處安裝防沖擊梁、切割拆除合龍段箱梁兩側的腹板、浮吊吊移至岸邊空地進行破碎處理。其中，防沖擊梁采用雙榀工字鋼，與箱梁通過螺栓連接，對稱布置在合龍段箱梁切割完成后的中間部分的頂板和底板上，防沖擊梁的橫向、縱向布置如圖5所示。切割面確保平齊，避免出現(xiàn)鏈鋸彎曲現(xiàn)象，防止吊裝刮擦，影響提升效率。

圖5 合龍段防沖擊梁布置Fig.5 Impact-proof Beam in Closure Section

主橋中跨合龍段切割吊除后，可開始切割中跨其他節(jié)段的箱梁，拆除順序由跨中合龍段往兩側主墩方向依次進行拆除，東、西幅橋的箱梁切割斷面示意圖如圖6所示。切割斷面在原有箱梁節(jié)段交界面的基礎上向兩側平移50 cm，以防止切割拆除時破壞箱梁節(jié)段分段澆筑交界面的縱向預應力錨索，從而造成其他箱梁節(jié)段的預應力失效。預先統(tǒng)計各個箱梁節(jié)段的斷面尺寸和重量，根據(jù)箱梁節(jié)段切割的不同階段分次增加浮吊吊裝的鋼絲繩張力，鋼絲繩張力在切割前設置為拆除節(jié)段重量的20%，在箱梁節(jié)段的底板、腹板、頂板切割完成后，分別設置鋼絲繩張力為拆除節(jié)段重量的50%、80%、100%。

圖6 橋箱梁切割斷面示意圖Fig.6 Schematic Diagram of Cut Section of Bridge Box Girder

邊跨箱梁節(jié)段始終在滿堂鋼管支撐上進行切割拆除，與主橋中跨箱梁節(jié)段的拆除同步進行，切割拆除步驟與中跨合龍段一致。邊跨箱梁節(jié)段切割完成后，由1 臺250 t 履帶吊吊至運梁車上運離現(xiàn)場，并拆除相應節(jié)段的臨時支撐結構。為確保主跨上部結構拆除過程中的整體穩(wěn)定，邊跨箱梁節(jié)段的切割拆除進度始終慢于中跨兩個節(jié)段作為壓重，拆除過程中定期檢查邊跨箱梁支架的沉降變化情況。進行主墩墩頂0#塊的拆除。采用金剛石靜力切割設備將重量較重、尺寸較大的0#塊沿順橋向和橫斷面切割分塊，采用1臺浮吊單機依次對稱吊除。

3 交通與航運組織

該橋高速公路路面東西幅寬度均為15 m，交通組織施工期間采取半幅施工、半幅通行的組織方案，由原雙向6 車道組織為雙向4 車道，單幅車道布置為兩側0.25 m 路緣帶+3.5 m 大車道+3.25 m 小車道，中央采用0.5 m 隔離墩隔離。交通組織范圍為南側自施工范圍外100 m 開始，樁號K165+800；北側由于主線為兩幅橋分離式高架斷面，施工翻交范圍向北延伸至路基段，總長為4.4 km。施工第一階段，將西半幅橋及A、B 匝道封閉施工，期間利用東半幅橋及C、D 匝道保持車道通行；施工第二階段，將東半幅橋及C、D 匝道封閉施工，期間利用西半幅橋及A、B 匝道保持車道通行。該橋主線封交范圍示意圖如圖7所示。

圖7 橋主線封交范圍示意圖Fig.7 Diagram of Traffic Closure of Main Line of the Bridge

該橋現(xiàn)跨越航道的等級為Ⅵ級，航段現(xiàn)狀面寬約85 m。主橋中跨拆除施工期間采取間歇性臨時封航的組織方案，單次封航時長不大于8 h，在施工區(qū)域的上、下游設置警戒區(qū)，以避免由于封航船舶堵塞造成相關安全問題。

4 安全措施與應急預案

工程實施期間，嚴格遵守有關安全生產的法律法規(guī)和技術標準，建立健全安全生產管理制度。項目實行安全技術交底制，項目經理部組織有關人員進行詳細的安全技術交底，并實行定期安全檢查制度，有效落實“管生產必須管安全”的原則。制定臨時用電、起重吊裝、高處作業(yè)、設備管理、管線保護、周邊交通、航道航運等安全措施。

與此同時，編制相關應急預案，建立重大事故應急救援體系，提高快速反應和協(xié)調能力。確立應急救援組織并規(guī)定應急救援組織職責，設立應急救援工作小組為統(tǒng)一指揮機構，負責日常應急準備工作督導、應急響應時的指揮和外部協(xié)調、善后處理工作和書面材料報告。同時設立現(xiàn)場救援組、事故處理組、通訊聯(lián)絡組、警戒疏導組等工作組，分別負責人員物資搶救、事故控制處理、救援聯(lián)絡上報、現(xiàn)場秩序維護等工作。明確應急救援響應流程。明確了從事故現(xiàn)場目擊者到分包負責人再到總包項目經理的上報體系，規(guī)定了事故信息快速報告的內容，要求總包項目經理在接到報告后迅速啟動應急救援預案并按時限逐級上報。針對高處墜落、物體打擊、觸電事故、起重事故、支架坍塌、溺水事故等現(xiàn)場易發(fā)生的情況細化了應急處理措施。

5 結語

為了研究橋梁拆除工程在拆除方案、組織管理、施工技術等關鍵因素方面的控制，保證橋梁拆除過程中的經濟環(huán)保、安全可靠。本文依托上海某大橋拆除工程，介紹了采用液壓靜力切割結合臨時支撐措施方法快速拆除大跨度寬幅連續(xù)箱梁的施工技術。在項目過程中實現(xiàn)了現(xiàn)場的安全保障，有效降低了工程的成本，減少了拆除施工對交通的影響，為類似的橋梁快速拆除工程提供了參考和借鑒。