城市敏感環境連續曲線匝道梁橋拆除技術

饒 陽

上海市基礎工程集團有限公司 上海 200002

連續曲線梁橋具有異形截面、易失穩、偏心大等顯著特點，同時受周邊復雜敏感環境限制，現有拆橋工藝無可借鑒選項。

上海北橫通道北虹路立交工程WS匝道拆除工程項目通過邊界條件確立、數字化建模分析、合理化單元劃分、動態化環境監控等手段[1-3]，探尋出一種安全快捷高效的拆橋方法，既完成了城市中心城大跨徑連續曲線匝道梁橋的安全拆除，又實現了與周邊環境的和諧統一。

1 工程實例

上海北橫通道北虹路立交工程是上海市東西大通道北橫通道的西端起點，通過新建及改建相結合的方式，形成中環、北翟路和北橫通道四向全互通立交。其中，西南象限WS匝道采用先拆后建的方案（圖1）。

圖1 北虹路立交示意

既有WS匝道為北翟路接入中環線內圈西向南匝道，其西鄰申亞在建工地，北起北翟路高架，向南跨越蒲松北路、新涇港及現狀人非橋，東向接入中環。WS匝道上部結構為三聯九跨變截面連續鋼箱梁形式，總長385 m，梁寬8.70～9.62 m，梁高1.80～3.75 m。WS匝道平面如圖2所示，鋼梁參數如表1所示。

表1 WS匝道鋼梁參數

圖2 WS匝道平面及典型斷面示意

2 周邊環境

工程地處鬧市區，立體交通流量大，周邊建（構）筑物密集，包括申亞地下室、新涇港駁岸、中環高架、現狀人非橋等，周邊河流為新涇港，周邊市政管線密布，包括燃氣、上水、雨水、污水以及高壓電力，施工條件異常復雜、技術難度大、安全文明要求高。

3 工程難、特點

既有WS匝道拆除面臨施工空間狹小、工期緊迫、保護要求高等難、特點。

1）WS匝道為連續曲線鋼箱梁，曲率半徑小，拆除時結構存在失穩傾覆等風險，合理的拆橋技術路線是關鍵。

2）施工機械受申亞在建地下室、新涇港駁岸、地下燃氣、電力等市政管線限制，吊裝站位苛刻，吊裝難度大，并需采取針對性管線保護監測措施。

3）匝道上跨新涇港、人非橋等河流及障礙物，臨時支架無法設置，無法采用常規支架法進行拆除。

4）WS匝道與中環線最小凈距僅5.0 m，凈空4.5 m，第3聯拆除期間需利用凌晨0：00～5：00僅5 h，封閉天山西路下匝道并完成拆橋作業，對交通組織及施工組織均提出了高要求。

5）WS匝道為連接虹橋商務區及中環的重要通道，交通功能顯著，為早日還路于民，拆除重建周期為1 a，拆除時間僅2個月，施工工期相當緊迫。

4 拆橋技術路線

針對WS匝道連續曲線半徑小、施工空間狹窄、支架設置困難、交通流量大等因素，綜合比選采用懸臂退拆法拆除方案，此方案具有交通不中斷、支架少投入、施工周期短、周邊環境影響小等顯著優勢。

按照先拆除兩側挑臂單元，再拆除中間箱體單元的順序進行。

1）拆橋前先進行拆除過程中箱梁自身穩定性及應力安全性分析，并根據吊裝工況及運輸條件確定合理的拆除單元。

2）對鋼箱梁支座臨時鎖定，先拆除匝道兩側挑臂，采用汽車吊立于橋面或地面逐塊拆除，拆除順序為先拆外弧，再拆內弧，對稱拆除。

3）挑臂拆除后，箱體根據分段，按照先拆除中跨合龍段再依次后退拆除邊跨節段的順序拆除。

4）中跨合龍段采用履帶吊或者雙機抬吊拆除，其他節段吊機依次退拆拆除。

5 拆橋安全性分析

5.1 穩定性分析

曲線箱梁在拆除過程中，是由整體連續結構變為簡支懸臂結構的過程，采用Midas Civil有限元軟件對箱梁自身抗傾覆穩定性進行分析（圖3）。

圖3 WS匝道有限元分析模型

經分析，匝道拆除過程中，各墩號支座均未出現拉力，一直承受壓力。其中WS0～WS6為曲線梁段，拆除翼板過程中該曲線段的受力相對不利。在拆除進行至第一聯近跨中位置的內側翼板時支座處的受力偏距最大，最大偏距為65.4 cm，偏心朝橋弧線外側。因橋墩上兩個橫向支座與橋中線的間距均為1 m，支座受力偏距均在1 m以內，且整個施工過程中支座均未出現拉力，所以拆除過程中匝道不會發生傾覆。

5.2 變形應力分析

在抗傾覆通過驗算的基礎上，需要進一步分析拆除過程中箱梁的變形及應力，防止應力超標，影響鋼結構自身安全，防止變形超標影響作業人員安全。

箱體拆除采用先切割頂板＋底板，最后再切割腹板完成拆除的施工方案。切割頂板＋底板后，WS2～WS3跨箱梁跨中向下最大撓度為14.6 mm；切口處出現最大應力，且最大壓應力為108.5 MPa，最大拉應力為89.4 MPa（圖4）。參考GB 50017—2017《鋼結構設計規范》相關規定，Q345鋼材抗拉、壓強度設計值取310 MPa。因此，整個施工過程中結構的受力及變形均滿足規范安全要求。

圖4 WS匝道變形應力分析

6 拆橋關鍵技術

6.1 拆橋順序及步驟

1）拆除順序自上而下：支座臨時鎖定→橋面系拆除→兩側挑臂單元拆除→中間箱體單元拆除。

2）拆除步驟：即橋梁安裝的逆過程，自中跨向兩側邊跨依次退拆（圖5）。

圖5 WS匝道立面

6.2 支座臨時鎖定

為避免拆橋過程中鋼梁出現滑動、位移，拆除前需將中墩位置滑動支座臨時鎖定（圖6）。

圖6 WS匝道支座臨時鎖定

臨時鎖定采用雙榀[20a型鋼抱箍，上部與鋼梁焊接，下部卡在墊石四角上，四周用型鋼連接形成環抱框架。

6.3 拆除單元劃分

WS匝道鋼箱梁拆除前，需進行合理的單元劃分，拆除單元須滿足吊裝工況及構件運輸尺寸要求，劃分原則：由橋面拆除的挑臂單元長度不超過4 m，由地面拆除挑臂單元長度不超過10 m；箱體單元寬度不超過5 m；鋼箱梁最大拆除節段長度45 m（跨新涇港），地面分解后外運出場，天山西路拆除節段最長25 m，現場橋位拆除后，直接運輸出場（圖7）。

圖7 WS匝道拆除單元劃分

6.4 單元重心及吊點

針對每一個拆除單元，采用專用軟件分析計算重心，明確吊點設置位置。

挑臂拆除設置4個吊點，無需另行焊接吊耳，直接在挑臂加勁板上開孔安裝卸扣鋼絲繩即可。

箱梁拆除的每個節段設置4個吊點，吊耳不另行制作及焊接，采用箱體腹板開孔并補強焊接鋼板的方案，保證滿足抗剪、抗拉要求，同時盡量利用自身箱體結構，確保經濟性和安全性（圖8）。

圖8 箱體吊點及吊耳形式

6.5 單元切割順序

拆除單元須確定合理的切割順序，以確保施工作業安全性并兼顧人員操作便利性。

1）挑臂切割順序：挑臂拆除時先切割下部加勁板，再橫橋向切割頂板，順橋向頂板最后由吊機拎切（圖9）。

圖9 挑臂切割順序

2）箱體切割順序：箱體遵循先切割底板，再切割頂板，最后由500 t履帶吊拎住待拆除箱體后，對稱切割兩側腹板（圖10）。

圖10 箱體切割順序

6.6 挑臂拆除

兩側挑臂在WS匝道封交后，采用1臺20 t汽車吊立于橋面（靠近天山西路下匝道）和1臺100 t汽車吊立于地面逐段后退法拆除。

挑臂拆除嚴格按照先拆外弧，再拆內弧，依次對稱拆除。挑臂拆除采用移動式操作平臺，底板設置滾輪，橋面自由移動操作（圖11）。

圖11 挑臂拆除移動式操作平臺

6.7 箱體拆除

1）跨越新涇港4跨連續梁，跨越新涇港的跨徑達59 m，新涇港水中無法設墩，采用懸臂退拆法拆除，500 t履帶吊立于新涇港東岸先行拆除大跨合龍段（長約45 m），將4跨連續梁改為2跨簡支懸臂梁，然后西岸采用1臺250 t履帶吊，東岸繼續采用500 t履帶吊依次采用退拆法拆除。

2）跨越FEI人非橋、平行中環天山西路下匝道，為3跨連續梁，西側為新涇港、東側緊鄰中環線，履帶吊無法拼裝及作業。采用2臺200 t汽車吊于夜間立于中環天山西路下匝道處雙機抬吊拆除合龍段（25 m），然后采用200 t汽車吊拆除剩余節段，以上作業全部在凌晨0：00至次日5：00之間進行。

6.8 典型工況

吊機站位受申亞在建地下室、防汛駁岸、中環高架橋、地下管線等制約，嚴格驗算吊裝工況對防汛墻駁岸、地下重要結構設施、市政生命管線的影響，確定安全保護距離，制定荷載擴散措施，安全快速完成吊裝拆除作業。

典型工況包括跨新涇港45 m合龍段拆除及天山西路下匝道25 m合龍段雙機抬吊拆除。

7 結語

通過北虹路立交大跨度連續曲線梁橋拆除實例，從內部結構、外部邊界、風險預判出發，開發出了一種可推廣、可應用、可復制、多變靈活的拆橋技術路線，克服中心城復雜敏感環境下場地受限、交通受限、安全受限、時間受限等4個限制，實現低影響、低成功、高工效、高安全拆橋作業，產生了良好的社會效益和經濟效益。對后續拆橋工程，如何立足實際，打破常規，創新拆橋施工工藝，具有良好的指導及借鑒意義。