多跨市政拱橋拆除施工關鍵技術

張 馳 王佳宇 林 康

（湖北省路橋集團有限公司，湖北 武漢 430056）

1 引言

市政拱橋拆除的關鍵技術是由多種技術和工序組成的，需要充分考慮相關因素，方可確保施工效率和質量。目前，隨著城市化進程的加速，市政拱橋拆除的需求日益增加，同時，也促進了技術的發展。市政拱橋拆除是一項需要精細計劃、細致安排的復雜工程，需要技術上的支持和保障。施工時要考慮多方面因素，如結構分析、安全控制、施工計劃等。本文將以漢川市某市政拱橋為例，從施工技術的角度出發，介紹市政拱橋拆除施工的關鍵技術。

2 工程概況

現狀原橋為1971 年7 月1 日建成通車，是一座4 跨雙曲拱橋，橋跨布置為4×31.5m，全橋長度約為126m、寬為9.6m，橋梁上部結構為雙曲拱橋、下部結構為實體式墩臺，橋面橫向由人行道（1.5m）+車行道（6.6m）+人行道（1.5m）組成，橋面鋪裝采用水泥混凝土。該橋上部結構由主拱圈、腹拱和拱上結構構成，其中主拱圈由拱肋、橫系梁組成，腹拱由腹拱圈、腹孔墩、拱上側墻、拱上填料組成；拱肋長31m、矢高5.1m，單片寬22cm、高45cm（包含下貼鋼板），每跨有8 片拱肋，全橋共計32 片拱肋；兩側橋臺及橋墩上設有腹拱圈，其中兩側橋臺各有3 個，每個橋墩上設有6個，全橋共計24 個腹拱圈，腹拱圈凈跨2m、矢高1m；腹孔墩厚40～65cm。舊橋橋型布置如圖1所示，舊橋實景如圖2 所示。

圖1 舊橋橋型布置圖

圖2 舊橋實景圖

3 施工工藝

既有橋梁遵循均勻對稱拆除原則，先附屬后主體、從上往下、從中間往兩側層層拆除的順序進行拆除。

3.1 施工準備

組織人員對老橋進行勘察，了解老橋的基本概況，分析橋梁的結構，了解現場環境的特殊性，作為編制拆除方案的依據。

3.2 橋面系拆除

（1）路燈和電力管線采用人工配合機械進行拆除。

（2）每側欄桿拆除由中間向兩端進行逐段拆除。拆除時，先用倒鏈將護欄拉向內側路面上，防止欄桿墜落橋下，分段處欄桿采用繩鋸切割斷開，再割開欄桿底部，收緊倒鏈，將欄桿拉倒在內側路面上進行分解轉運；人行道蓋板及挑梁采用啄木鳥鑿除，裝車運送至指定地點堆放。

（3）橋面混凝土由橋梁中部向兩邊采用啄木鳥破碎，廢渣采用小型裝載機裝上自卸車運送至指定地點堆放。橋面系拆除順序如圖3 所示。

圖3 橋面系拆除施工示意圖

3.3 腹拱圈拆除

（1）采用人工持風鎬、撬棍等工具將拱上填料撬起，用人工推車將廢料運送至橋頭，再裝車運送至指定地點堆放。

（2）采用人工持風鎬、撬棍等工具將腹拱圈撬起，從橋頭一側向另一側拆除。

（3）每一腹拱圈采取對稱拆除，先拆除每腹孔中部的腹拱圈，依次向兩邊進行。同時，在立柱外側用方木做斜支撐抵緊，避免拆除過程中發生立柱倒塌，并盡快將拆除的腹拱圈采用履帶吊逐塊吊運至渣土車上，運輸至指定地點。

（4）履帶吊站位在支棧橋上進行吊裝作業。腹拱圈拆除順序如圖4 所示。

圖4 腹拱圈拆除示意圖

3.4 腹拱拆除

（1）拱柱拆除使用機械與人工相結合施工，先將拱柱底部與基礎分離，用鋼絲繩將拱柱端部捆綁牢固，并用履帶吊吊住，在確保拱柱與基礎徹底分離后及時吊運至渣土車上運輸到指定地點。

（2）如果拱柱在鑿除過程中不能形成整體吊裝，擬用長臂式啄木鳥破碎后人工清理至吊籃中，并及時吊運至渣土車上運輸到指定地點，部分機械難以觸及區域可由人工持風鎬鑿除。

（3）履帶吊站位在支棧橋上進行吊裝作業。腹拱拆除順序如圖5 所示。

圖5 腹拱拆除示意圖

3.5 主拱拆除

3.5.1 主拱圈吊點布置

七一橋老橋跨徑組合為4×31m，每個墩柱上設有6 個主拱圈，主拱圈矢高5.1m、矢跨比1/6，拱肋寬0.22m、高0.55m。該主拱圈采取兩點起吊，為保證拱圈在吊裝過程中不發生失穩，吊點位置應位于重心以上區域。經計算，取吊點距離拱中心線2.5m，沿拱軸線對稱布置，另在拱軸線頂部設置輔助鉤吊點，輔助鉤不承受豎向荷載，僅在吊裝過程中發揮防止拱圈側翻的作用。其吊點布置如圖6、圖7 所示。

圖6 拱肋切割示意圖

圖7 拱肋吊點示意圖

3.5.2 主拱圈承載力驗算

為保證主拱圈在吊裝過程中整體結構穩定，應對主拱圈結構承載力進行驗算。

①模型建立：主拱圈采用Midas/Civil2020 進行建模，采用梁單元模擬，整體模型如圖8 所示。

圖8 主拱圈計算模型

②邊界條件：主拱圈在吊點位置采用鉸接（Dx，Dy，Dz，Rx，Ry，Rz；111000）模擬，其余位置采用共節點模擬。③荷載計算：拱圈自重為-1。④計算結果如圖9、圖10 所示。

圖9 主拱圈彎矩計算結果

圖10 主拱圈剪力計算結果

計算結果表明：主拱圈吊裝過程中在自重作用下截面最大彎矩值為-111.5kN·m、最大剪力值為47.9kN。按照《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》的相關規定對正截面抗彎承載力與斜截面抗剪進行強度驗算，計算得到正截面最大彎矩為110.5kN·m，小于規范允許值115.6kN·m，斜截面最大剪力為47.9kN,小于規范允許值99.8kN。正截面抗彎承載力和截面抗剪強度滿足規范要求。

3.5.3 起重機選型

經計算，切割后起吊的單片主拱圈重量約為7t，考慮鋼絲繩與吊具重量，單片主拱圈吊重按7.5t進行計算，若采用單機起吊，其單機吊重應不大于單臺吊機計算起重量的80%，即吊機計算起重量為7.5t×80%≈9.4t。根據現場實際情況，吊機起吊過程所需最大工作幅度為18m，本項目擬采用三一SCC750A（75t）履帶吊進行老橋拆除施工，配重為25t。根據起重機性能表可知，當工作幅度為18m、起重臂長度為21m 時，起重機額定起重量為9.7t，大于計算起重量9.4t，滿足起吊重量和工作站位要求，起重機站位如圖11 所示。

圖11 起重機整機尺寸圖（單位：cm）

3.5.4 主拱圈吊點布置

主拱拆除順序為從中間往兩邊對稱拆除。當拆除對象為中間2、3 跨時：①由人工持風鎬、撬棍等工具將拱肋兩側的橫系梁、拱波鑿除。解除單片拱肋的橫向聯系；用鋼絲繩將主拱圈捆綁牢固，采用1 臺75t 履帶吊抬吊拱肋上的吊點，用繩鋸將主拱圈內拱肋沿切割線切斷，拱肋切割前要將拱腳留存（拱腳位置5m）的部分設置臨時對拉裝置，邊跨位置的拱腳設臨時支撐。②拆除順序依次為第2 跨、第3 跨、第1 跨、第4 跨，每跨內拱肋在橫橋向采取對稱拆除，由邊緣到中心線，并盡快將拆除的拱肋拆解后逐塊吊運至渣土車上，運輸至指定地點。③履帶吊站位在主拱臨近的支棧橋上進行吊裝作業，單片主拱圈切割后起吊最大重量約7t，綜合考慮其重量、吊車工作幅度、起吊高度、起吊能力和起吊后拱圈運輸退場，擬采用SCC750A（75T）履帶吊。配重為25t、起吊最外側主拱圈時最大起重臂長度為21m、最大工作幅度為18m。

當拆除對象為1、4 跨時：①由人工持風鎬、撬棍等工具將拱肋兩側的橫系梁、拱波鑿除。解除單片拱肋的橫向聯系；用鋼絲繩將主拱圈捆綁牢固，采用1 臺75t 履帶吊抬吊拱肋上的吊點，用繩鋸將主拱圈內拱肋沿切割線切斷，拱肋切割前要將拱腳留存（拱腳位置5m）的部分設置臨時對拉裝置，邊跨位置的拱腳設臨時支撐。②拆除順序依次為第2 跨、第3 跨、第1 跨、第4 跨，每跨內拱肋在橫橋向采取對稱拆除，由邊緣到中心線，并盡快將拆除的拱肋拆解后逐塊吊運至渣土車上，運輸至指定地點。③履帶吊站位在主拱臨近的支棧橋上進行吊裝作業。

注意事項：①主拱圈采取兩點起吊。為保證拱圈在吊裝過程中不發生失穩，吊點位置應位于重心以上區域。經計算，取吊點距離兩側切割點底部水平距離8m，沿拱軸線對稱布置，另在拱軸線頂部設置輔助鉤吊點，輔助鉤不承受豎向荷載，僅在吊裝過程中發揮防止拱圈側翻的作用。②第2、3 跨拱圈臨時支撐采取3 排布置，每排2 根p245鋼管樁支撐作為基礎。經計算，鋼管樁需要打入粉質黏土層3.5m 及以上；雙拼I25a 工字鋼枕頭梁支撐，支撐與主拱圈底部加固鋼板采取焊接連接。③第1、4 跨靠近橋頭部分拱圈臨時支撐采取雙拼I25a 工字鋼作為基礎，每道拱圈下設一組雙拼I25a 工字鋼，共8 組，工字鋼要與主拱圈底部加固鋼板進行焊接。④根據計算所得單片主拱吊重約為7t、單個吊機計算起重量為9.4t，選取15t 卸扣滿足相應吊裝要求，選取單根吊重不小于15t的鋼絲繩，鋼絲繩選取長度應不短于8m。

3.6 墩柱、擴大基礎拆除

由長臂挖掘機帶破碎頭沿擴大基礎上方殘余肋拱開始，順著結構物形狀遠距離鑿碎混凝土，使其自然塌落或從高到底分層鑿除，完成拆除后將碎渣等用挖機清出河道，并由自卸車裝車運走。

3.7 河道清理

用長臂挖機配合大型挖土機把掉進河內的殘碎塊和施工垃圾清理干凈后外運至指定消納場，全橋拆除完成。為防止橋梁拆除過程中的粉塵對周邊環境造成污染，施工過程中應使用灑水車和霧炮機對現場不間斷進行灑水降塵，以滿足環保要求。

4 結語

本文重點介紹了漢川市內某4 跨雙曲拱橋的拆除關鍵技術，主要從橋面系、腹拱圈、腹拱、主拱、墩柱、擴大基礎等部位的拆除要點、主拱圈承載力驗算、起重機選型等方面進行了詳細介紹，在工期與施工質量方面取得了良好效果，可在類似項目中推廣應用。