上海某大桥大跨度宽幅连续箱梁快速拆除施工技术研究

章苏亚

（上海公路桥梁（集团）有限公司 上海 200433）

0 引言

随着我国基础设施建设的快速发展，一些早期建造的桥梁已经不能满足现代交通发展的需要，桥梁拆除项目正在越来越多地出现在工程施工领域。因此，采用何种方法能够使得桥梁拆除工程经济环保且安全可靠，已经成为了当前学术界和工程界关注的重点问题。孙士鹏等人［1］研究了结合模块车支顶切割驮运、模块车支顶切割吊运、满堂支架支顶切割吊运三种工法的实施方案，实现了快速拆除超长城市立交桥的工程目的。焦佳振［2］结合上海S26 入城段建设项目，研究了采用SPMT（Self-Propelled Modular Trans⁃porter）模块车智能移运方法快速拆除原有高架的施工技术。杨森林［3］依托福州市洪山大桥拆除工程，研究了基于逆序拆除方案的施工控制要点，对位于城市主干线上大型桥梁的快速拆除提供了参考。

在跨河桥梁拆除中，通常要考虑水体保护、水源地保护、通航需求、桥上交通保畅等因素，同时还要兼顾施工安全性、合理性、经济性、快速性等。目前在我国采用的桥梁拆除施工方法主要有爆破拆除法和机械拆除法（非爆破拆除法）。王诚［4］针对旧澜石大桥爆破拆除过程进行了安全分析，认为在每跨4 处反弯点位置设置爆破孔，对主拱圈的承载力和整体稳定性影响较小。受限于河流通航等需求因素，爆破拆除法在跨河桥梁拆除工程中的应用往往会受到限制。许多学者对机械拆除法在跨河桥梁拆除工程中的应用进行了研究。陈洁［5］依托上海吴淞路闸桥拆除工程介绍了选择使用机械拆除法原因，提出了在大城市中心区拆桥应优先使用可控制的机械拆除法的观点。陆焱等人［6］在杭宁高速公路新展桥提出大跨度变截面连续箱梁桥静力拆除新技术，重点介绍了挂篮拆除主跨的施工工艺和相关数值模拟计算。刘庆生［7］在常熟徐湾大桥中提出了利用浮船支架法拆除连续箱梁桥的方法。王威等人［8］依托岷江大桥提出了爆破拆除跨江连续梁，重点介绍了特殊情况下的快速应急抢险处置技术。张兴其［9］依托翡翠路派河桥介绍了常见的几种连续箱梁桥拆除方案的安全性能评估方法。康笠等人［10］针对当前连续箱梁桥的结构和设计特点，提出了对应的拆除方法，认为采用临时支撑和液压静力切割的方法有助于增强工程的安全性、环保性、经济性。王鹏飞等人［11］基于杭金衢三标项目西小江大桥老桥跨河通航拆除工程，通过人工、机械投入，施工工效及效益等方面的比选分析，得出最佳拆除方案。许佳林等人［12］依托炭步大桥拆除工程详细介绍了T 形刚构桥的拆除方案，提出安装防抖钢丝绳以防止拆除过程中抖动对结构的影响。

值得注意的是，目前工程中出现了针对大跨度宽幅连续箱梁的快速拆除施工项目，然而相关的施工技术研究尚不完善。综上所述，本文结合上海某大桥拆除工程，重点研究了采用金刚石绳锯机、金刚石圆盘锯等设备的机械拆除法快速拆除大跨度宽幅连续箱梁的施工技术，从而达到经济环保、安全可靠的目的，相关研究对类似的桥梁快速拆除工程具有一定的参考意义。

1 工程概况

本文依托的上海某大桥拆除项目起因于该桥所在航道需由Ⅵ级提标至Ⅲ级，导致沿线桥梁均需按Ⅲ级航道标准改造，即要求桥梁通航净高7 m，通航净宽不小于101 m。然而，该桥的通航净宽仅40 m，通航净高5 m，远不能满足航道提标改造的要求。基于此，该桥需拆除重建，新建桥梁最高抬升5.69 m。该桥位于高速公路与江河航道交汇处，工程实施范围主线南起某主干路附近，向北上跨江河航道后接现状高架桥，主线全长约1 573 m，该大桥地理位置如图1所示。

图1 桥的地理位置示意图Fig.1 Geographical Location of the Bridge

该桥主桥的上部结构为三跨宽幅预应力混凝土变高度连续箱梁，桥长为156 m，跨径组合45 m、66 m、45 m。西幅桥为单箱双室变截面混凝土连续箱梁，桥面宽度15.8 m，箱梁底板宽11.388 m，翼缘板宽2.39～3.06 m，梁高4.0～1.8 m；东幅桥为单箱三室变截面混凝土连续箱梁，箱梁底板宽16.564 m，翼缘板宽2.31～3.66 m，梁高4.0～1.8 m。下部结构为实体桥墩、低桩承台、PHC 桩基础。预应力连续箱梁的混凝土强度等级为C50。原建设方案采用挂篮法施工，西幅桥的挂篮总重量为75 t，挂篮重量与最大节段重量比为0.65∶1；东幅桥的挂篮总重为85 t，挂篮重量与最大节段混凝土重量比为0.54∶1。

该桥位于长江三角洲入海口冲击平原的东南前缘，工程范围内的地基土层主要包括饱和黏性土和粉土，具有强度较软、压缩性较高的特点。场地地表水较发育，受潮位影响较明显；场地地下水孔隙潜水稳定水位，埋深为0.8～1.9 m，（微）承压水层呈年周期性变化，埋深为3.0～12.0 m。工程红线范围内的所有地上、地下管线及附属设施较多，种类包含通信信息、高低压电力、燃气等，施工期间需特别注意。

2 施工关键技术要点

针对主桥上部结构采用悬臂浇筑法分段施工建造顺序的逆次序进行分段切割拆除。切割技术引入自矿山开采作业中使用的液压绳锯机静力切割技术，采用无振动的金刚石绳锯机、金刚石圆盘锯等切割设备，降低切割作业对尚未拆除的桥梁结构造成损伤的可能性。主桥中跨配备1 台浮吊，主桥两侧边跨各配备1 台履带吊同步进行吊装作业。主桥横断面如图2所示。

图2 桥的主桥横断面Fig.2 Cross Section View of the Main Structure of the Bridge （mm）

2.1 临时支撑体系搭建关键技术要点

拆除前设置结构临时支撑体系以保证主桥上部结构在拆除过程中的整体稳定性，具体措施包括在边跨箱梁下部搭设满堂钢管支撑体系，如图3所示；同时在主墩墩顶与主桥箱梁之间的0#块支座四周浇筑灌浆料填充密实并设置钢牛腿，如图4 所示。边跨箱梁下部搭设的临时支撑横向布设在箱梁腹板位置，纵向布设在边跨箱梁切割线位置。采用楔形钢垫块将支撑钢管顶部与箱梁之间的空隙顶紧，防止箱梁中跨及边跨合龙段断开后，主墩两侧箱梁出现较大的转动或移动。在临时支撑的陆地、岸边区域分别设置条形基础和临时支墩体系，条形基础为现浇混凝土构造，临时支墩体系包括槽钢桩基、钢立柱、工字钢分配梁、贝雷架。对零号块支座四周的墩顶表面混凝土进行凿毛处理，后填充高强度灌浆料浇筑，并在主墩墩顶与箱梁之间的支座两侧设置临时抗倾覆钢牛腿，使得桥梁结构体系由连续梁转化为连续刚构。同时采取增加低热水泥用量、优化集料级配、原材料预冷等方法，降低上述临时固结措施导致主墩产生的温度应力。

图3 边跨箱梁临时支撑体系纵立面示意图Fig.3 Longitudinal Diagram of Temporary Bracing System of Side-span Box Girder

图4 墩顶0#块临时固结示意图Fig.4 Diagram of Temporary Consolidation of Block Zero at the Top of Pier

2.2 桥面附属设施拆除关键技术要点

为保证切割施工的断面位置准确，进行切割线、穿绳孔及吊装孔放样，并复核每个节段的尺寸及重量。拆除桥面沥青混凝土铺装层、防撞墙及部分翼缘板等桥面附属设施，以减少桥面荷载和主梁拆除节段的重量。沥青混凝土铺装层从桥中心向两边进行破除。防撞墙和翼缘板采用金刚石静力切割设备横向对称均衡拆除，翼缘板横向切割宽度为0.5～1.0 m，防撞墙切割按照每段长度5.0 m进行切割。使用1台50 t汽车吊单机吊除，在吊除过程中将钢丝绳与混凝土接触的棱角部位采用包角+橡胶衬垫的方式进行保护，以减少钢丝绳的磨损，同时避免因为机械碰撞和操作失误对连续箱梁结构造成扰动和破坏。

2.3 宽幅连续箱梁拆除关键技术要点

拆除主桥上部主体结构。首先，根据宽幅连续箱梁分段悬臂浇筑施工的逆顺序对主桥中跨合龙段进行拆除作业。为防止中跨合龙段箱梁切割拆除过程中出现较大的变形和冲击，预先保留中跨合龙段的刚性连接（箱梁两侧腹板结构）中跨合龙段拆除作业顺序为：浮吊吊住待切割的合龙段箱梁分块、采用多台金刚石绳锯对合龙段箱梁的中间部分进行静力切割、在部分已切割的箱梁处安装防冲击梁、切割拆除合龙段箱梁两侧的腹板、浮吊吊移至岸边空地进行破碎处理。其中，防冲击梁采用双榀工字钢，与箱梁通过螺栓连接，对称布置在合龙段箱梁切割完成后的中间部分的顶板和底板上，防冲击梁的横向、纵向布置如图5所示。切割面确保平齐，避免出现链锯弯曲现象，防止吊装刮擦，影响提升效率。

图5 合龙段防冲击梁布置Fig.5 Impact-proof Beam in Closure Section

主桥中跨合龙段切割吊除后，可开始切割中跨其他节段的箱梁，拆除顺序由跨中合龙段往两侧主墩方向依次进行拆除，东、西幅桥的箱梁切割断面示意图如图6所示。切割断面在原有箱梁节段交界面的基础上向两侧平移50 cm，以防止切割拆除时破坏箱梁节段分段浇筑交界面的纵向预应力锚索，从而造成其他箱梁节段的预应力失效。预先统计各个箱梁节段的断面尺寸和重量，根据箱梁节段切割的不同阶段分次增加浮吊吊装的钢丝绳张力，钢丝绳张力在切割前设置为拆除节段重量的20%，在箱梁节段的底板、腹板、顶板切割完成后，分别设置钢丝绳张力为拆除节段重量的50%、80%、100%。

图6 桥箱梁切割断面示意图Fig.6 Schematic Diagram of Cut Section of Bridge Box Girder

边跨箱梁节段始终在满堂钢管支撑上进行切割拆除，与主桥中跨箱梁节段的拆除同步进行，切割拆除步骤与中跨合龙段一致。边跨箱梁节段切割完成后，由1 台250 t 履带吊吊至运梁车上运离现场，并拆除相应节段的临时支撑结构。为确保主跨上部结构拆除过程中的整体稳定，边跨箱梁节段的切割拆除进度始终慢于中跨两个节段作为压重，拆除过程中定期检查边跨箱梁支架的沉降变化情况。进行主墩墩顶0#块的拆除。采用金刚石静力切割设备将重量较重、尺寸较大的0#块沿顺桥向和横断面切割分块，采用1台浮吊单机依次对称吊除。

3 交通与航运组织

该桥高速公路路面东西幅宽度均为15 m，交通组织施工期间采取半幅施工、半幅通行的组织方案，由原双向6 车道组织为双向4 车道，单幅车道布置为两侧0.25 m 路缘带+3.5 m 大车道+3.25 m 小车道，中央采用0.5 m 隔离墩隔离。交通组织范围为南侧自施工范围外100 m 开始，桩号K165+800；北侧由于主线为两幅桥分离式高架断面，施工翻交范围向北延伸至路基段，总长为4.4 km。施工第一阶段，将西半幅桥及A、B 匝道封闭施工，期间利用东半幅桥及C、D 匝道保持车道通行；施工第二阶段，将东半幅桥及C、D 匝道封闭施工，期间利用西半幅桥及A、B 匝道保持车道通行。该桥主线封交范围示意图如图7所示。

图7 桥主线封交范围示意图Fig.7 Diagram of Traffic Closure of Main Line of the Bridge

该桥现跨越航道的等级为Ⅵ级，航段现状面宽约85 m。主桥中跨拆除施工期间采取间歇性临时封航的组织方案，单次封航时长不大于8 h，在施工区域的上、下游设置警戒区，以避免由于封航船舶堵塞造成相关安全问题。

4 安全措施与应急预案

工程实施期间，严格遵守有关安全生产的法律法规和技术标准，建立健全安全生产管理制度。项目实行安全技术交底制，项目经理部组织有关人员进行详细的安全技术交底，并实行定期安全检查制度，有效落实“管生产必须管安全”的原则。制定临时用电、起重吊装、高处作业、设备管理、管线保护、周边交通、航道航运等安全措施。

与此同时，编制相关应急预案，建立重大事故应急救援体系，提高快速反应和协调能力。确立应急救援组织并规定应急救援组织职责，设立应急救援工作小组为统一指挥机构，负责日常应急准备工作督导、应急响应时的指挥和外部协调、善后处理工作和书面材料报告。同时设立现场救援组、事故处理组、通讯联络组、警戒疏导组等工作组，分别负责人员物资抢救、事故控制处理、救援联络上报、现场秩序维护等工作。明确应急救援响应流程。明确了从事故现场目击者到分包负责人再到总包项目经理的上报体系，规定了事故信息快速报告的内容，要求总包项目经理在接到报告后迅速启动应急救援预案并按时限逐级上报。针对高处坠落、物体打击、触电事故、起重事故、支架坍塌、溺水事故等现场易发生的情况细化了应急处理措施。

5 结语

为了研究桥梁拆除工程在拆除方案、组织管理、施工技术等关键因素方面的控制，保证桥梁拆除过程中的经济环保、安全可靠。本文依托上海某大桥拆除工程，介绍了采用液压静力切割结合临时支撑措施方法快速拆除大跨度宽幅连续箱梁的施工技术。在项目过程中实现了现场的安全保障，有效降低了工程的成本，减少了拆除施工对交通的影响，为类似的桥梁快速拆除工程提供了参考和借鉴。