城市既有雙曲拱橋快速拆除施工技術

李志堅

(中國鐵建大橋工程局集團有限公司,天津 300300)

目前，國內復雜條件下既有雙曲拱橋的拆除多采用爆破法施工。例如，蘭溪大橋、西關大橋[1-2]均采用該方法成功實現了雙曲拱橋的一次性完整拆除，但其前期準備過程工作繁雜，爆破過程中風險源難以控制，一旦失敗，會造成大量難以挽回的工程損失。同時，在城市人口聚集帶采用爆破法施工，飛石及破碎粉塵也是難以控制的關鍵因素。此外，采用機鑿法拆除四面山橋[3]，在拱波第二階段拆除過程中，混凝土出現超限變形，并且不斷持續放大，最終出現失效狀態。拆除施工中，拆除殘骸不斷落入橋下對環境造成污染，后期橋下河道難以清理。

合肥市長江路橋為城市中心的既有雙曲拱橋，針對該橋拆除施工的復雜工程狀況，提出了一套針對拱波、橫隔板及主拱板的快速環保拆除施工技術。合理利用300 t汽車吊吊裝機具，利用其自重避免臺后偏壓，嚴格遵循拆除原則逐段拆除。整套施工技術可保證拆除過程中既有雙曲拱橋的穩定性與施工安全性。

1 工程概況

合肥市長江路橋是一座建于1970年代的雙曲拱橋，由于與城市道路以及軌道交通建設不協調性問題，決定對其進行一次性拆除，至拆除施工時已運營35 a。

長江路橋跨越南淝河，橋寬20.3 m，長50.0 m，設計荷載等級為汽車-15級，拖掛車-80級；主拱肋為鋼筋混凝土等截面懸鏈線無鉸拱，拱肋截面尺寸為30 cm×70 cm；拱波為混凝土預制圓弧形構件；該橋主拱中部19.6 m范圍內為實腹式拱上結構，兩側腹拱為立柱，上設微彎板片拱，混凝土橋面鋪設瀝青混凝土，如圖1所示。

圖1 合肥市長江路橋現場實況

由于該橋施工年代較為久遠，導致其設計荷載已不滿足目前的使用要求。同時，通過對該橋梁進行詳細的現場踏勘后發現：

(1)拱波表層砼已風化剝落，破損較嚴重。

(2)主拱圈主肋風化明顯，出現脫落現象，小裂紋較多，某些裂紋出現貫通性破壞。

(3)全橋部分承重桿系結構單元出現混凝土碳化剝落、鋼筋外露銹蝕等現象。

(4)大橋路面出現縱向裂縫，局部地段發生沉降。

(5)橋梁上部單元結構出現混凝土碳化剝落現象。

2 拆除施工順序及要求

(1)拆除方案在科學研判的基礎上堅持如下原則：堅持建造逆做(先建后拆，后建先拆；先支撐，后拆除；先上部，后下部；先陸上，后水中)的拆除原則，對于預制拼裝構件采用與施工流程相反的逆向拆除；對于不可逆的部位和分項，則采取特殊分解和加固的措施實現安全拆除；空間位置上的施工順序采用先中間后前后(縱向)、先兩邊后中間(橫向)的順序施工，即保證受力平衡，盡量保持既有的受力關系[4]。

(2)拆除工藝以切割為主、破碎為輔，盡量減少對既有結構的擾動。

(3)拆除順序：橋面附屬(欄桿、伸縮縫等)-橋面鋪裝-拱板-拱頂填料-立柱-拱波-橫隔板-主拱圈。

(4)選擇與施工工藝匹配的作業機具、設備。

(5)做好施工輔助措施，使拱橋在拆除過程(包括受力體系發生轉換)中始終處于平衡穩定狀態。

(6)汽車吊吊裝過程中，扣件需固定牢靠，防止吊除過程中發生掉落風險。

3 拆除施工重難點及對策

長江路橋拆除過程中所遇到的重難點問題主要涉及到主拱圈的拆除與環境保護問題。

(1)主拱圈拆除：①結構分解過程中受力體系發生轉變；②主拱肋長度55 m，重量25 t。為此，采取的針對性措施：①增加兩個支點，消除拱圈的軸向力；②主拱肋分解成3段便于吊裝。

(2)環境保護：橋梁拆除過程中易發生落渣、粉塵、噪音等污染。為此，采取的針對性措施：①利用浮船承接落渣；②勤灑水降低粉塵；③采用低噪音機械，減少夜間施工。

4 拆除施工技術

根據雙曲拱橋的結構特點及現狀，橋梁拆除劃分為3個階段：首先，拆除拱上結構和空腹段；其次，拆除主拱圈；最后，拆除橋臺及承臺。

4.1 支架搭設

為提供足夠的支撐力，在拱圈下部搭設臨時支撐結構，其構成為直徑300 mm×6 mm×10(根)鋼管支架平臺，平臺上搭設I20b工字鋼分配梁，分配梁上布設碗扣式腳手架，腳手架支頂于拱肋下緣；沿橋梁縱向兩側，距拱腳L/3處布設2處鋼管支架組合。

施工時在雙曲拱橋橋面指定位置預先鑿出孔洞，打樁機布設于橋上，采用振動沉樁法施工，單樁承載力200 kN，承載力控制采用灌入度控制，同時鋼管支架經過midas-civil軟件建模計算，壓曲穩定，應力變形滿足使用要求。拆除支架搭設如圖2～圖3所示。

圖2 拆除施工輔助設施總體布置(單位：mm)

圖3 支架搭設

4.2 浮船搭設

為保護橋下河道不受施工污染，同時防止施工拆除物落入河中，采用空油桶結合木板搭設臨時浮船，浮船不承受橋梁豎向荷載。空油桶采用鋼管及扣件進行固定，保證其整體穩定性，如圖4所示。浮船縱向尺寸需覆蓋南淝河兩岸，橫向寬出橋梁界限2 m以上。

圖4 浮船布置

4.3 橋面附屬設施的拆除

(1)人工配合小型機具以微擾動作業方式拆除橋上景觀護欄。

(2)橋上瀝青路面以及兩側人行道板采用液壓式風鎬進行鑿除。

(3)橋面兩側挑檐鑿除前，沿橋縱向每隔2 m用混凝土專用切割鋸切斷，其后以2 m為單位進行拆除，拆除設備采用空壓機帶動風鎬并配合小噸位汽車吊，沿跨中至橋梁兩側對稱拆除。

4.4 拱板以及立柱拆除

拆除前用混凝土切割專用油鋸在擬分割部位預先切割裂縫，并配合風鎬小范圍鑿除，遵循從跨中至橋梁兩側對稱、分區拆除成塊，以立柱作為區段分界，隨拆隨走，僅留拱圈結構。拆除順序如圖5所示。

圖5 拱上結構拆除順序

4.5 拱波、橫隔板以及主拱圈拆除

既有雙曲拱橋拱圈上部結構拆除后，已不具備大型機具行走條件。此時，采用風鎬將橫隔梁及橫隔梁對應的拱波獨立拆除成塊，主拱圈按照截斷方式被分為24塊，如圖6、圖7所示。所涉及工程量如表1所示。

圖6 橋梁主拱圈截斷位置及拆除順序

圖7 拱波、橫隔板以及主拱圈拆除過程

項目數量單位重/t總重/t拱波350片0.455159.30橫隔梁119塊0.41152.25主拱圈24塊8.000192.00

主拱圈采用大噸位(300 t)汽車吊吊裝施工，為避免橋臺偏壓將汽車吊布置于橋北封閉場區一側，現場作業如圖8所示。

圖8 大型汽車吊及其主拱圈起吊作業施工

拱波、橫隔板、拱肋拆除循序均按照先中間后前后(沿線路縱向)，先兩邊后中間(沿線路橫向)的原則逐段拆除，縱向等距分為3個部分，沿拱波最高點縱向切割，于橋長1/3處兩橫隔梁間橫向切割后整體吊除，如圖9所示。

圖9 橫隔梁及拱波截斷位置

5 施工作業工期安排

長江路橋位于合肥市人口密集地帶，全橋拆除工期可用時間較短。根據具體工程現狀及周圍環境情況，舊橋拆除總工期為60 d，具體安排如下：

(1)準備工作，10 d(支架材料、人員、拆除機具設備進場)。

(2)附屬、上部結構拆除及下部支架安裝，以上步驟同步進行，施工工期35 d(支架安裝完成)。

(3)拱波、橫隔板及主拱圈拆除，施工工期24 d。

6 結束語

長江路橋拆除工程按照上述要求已順利完成，整個施工過程中沒有影響通航以及使用大型水上設備，該套施工技術快速可行、經濟合理、安全可控以及對周圍環境友好，進一步豐富了我國城市中心人口聚集區域雙曲拱橋快速拆除施工技術。