旧桥拆除安全分析及施工措施

郑日华

（广东冠粤路桥有限公司，广东 广州 511400）

1 工程概况

2 旧桥结构状态

该桥于1994年5月开始建设，1996年4月通车。随着交通量不断增大，超载车辆不断增多，旧桥在重车反复作用下全桥桥面磨损严重，出现较严重的脱皮露筋现象。全桥多处出现混凝土破损、开裂，大桥从桥面系、上部结构到下部结构等都存在不同程度的病害。大桥从通车至今进行过多次的检测及维修加固。2011年3月对大桥进行了桥梁动、静载试验，经检测大桥被评定为四类桥梁。龙桥东江大桥自2011 年3 月24 日开始限行通车，于2011 年8 月和2012 年6 月分别对龙桥东江大桥主桥T构箱梁和引桥混凝土强度进行了专项检测，主桥T 构箱梁混凝土强度推定值为15.4MPa（参考值），远低于原设计强度C38（《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（附条文说明）》（JTJ 023—1985）的标准为C40）；引桥上部T 梁混凝土强度推定值为24.8MPa，远低于原设计强度C38（《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（附条文说明）》中为C40）的标准，立柱与桩基交界面由于河水冲刷导致外包混凝土破损，部分钢筋外露，可见大桥目前的总体技术状况较差。旧桥的拆除作业存在的安全风险体现在如下几方面。

2.1 混凝土构件强度较大幅度降低

旧桥的主要受力结构包括主桥箱梁、预制T梁，混凝土强度较原设计强度存在较大幅度的下降，降幅为34.7%～59.5%。

2.2 部分结构开裂、破损以及露筋

桥面连续体系在横桥向、纵桥向存在不同程度的裂纹，且旧桥存在后期对桥面的加厚加铺，增加了桥体结构的负荷。部分横隔板连接钢板脱离，部分梁端纵向挤压痕迹明显，桩柱连接处长期水毁，掉皮露筋，钢筋笼呈现明显的腐蚀病害，且部分桩体后期增加的外包混凝土呈现开裂错位，错位约为5mm。

2.3 原结构连接体系较简单

梁板之间的横隔板以及翼板连接均采用δ=14mm，尺寸为5cm×19cm 的钢板连接，中空部分用水泥砂浆填充（其中每个横隔板上下共4片钢板，翼板纵桥向均分4 组，每组两片钢板焊接连接）。主桥除0#块以外的块段为预制拼装，其中1#块落于墩顶牛腿上，通过素混凝土湿接缝连接，其余块段采用肋板预留的凹凸定位器隼接，接缝断面涂刷环氧树脂胶结，各个块段拼接后对应张拉节段预应力钢丝，预应力管道未见压浆。

2.4 整体结构拆分后的不平衡受力

旧桥拆除为从整体平衡到受力逐步解除的过程，该过程中将会产生对未拆除结构体系的不平衡受力。旧桥结构经历河水冲刷侵蚀、车流增大、车辆超载的结构损伤体现为开裂、脱皮、钢筋渗水侵蚀等病害，原结构受力性能已明显下降。加之河道河砂盗采，河床下降，原桩基埋设段被暴露于河水中，通过河水冲刷及水生物侵蚀，桩径已明显变小（原设计150cm 桩径，现在为120～140cm）。拆除过程吊装及机具移动会导致下部结构偏压，主要以两柱式结构影响较大。

3 拆桥过程稳定性分析

拆桥过程的稳定性分析包括引桥和主桥部分，引桥部分主要为预制T梁吊拆以及机械制动对下部薄弱结构产生的影响。主桥部分主要为节段拆除后预应力钢束放张以及不平衡吊装对原有结构体系的影响，可分为2～11#块、0～1#块两部分进行稳定性分析。

3.1 引桥部分的稳定分析

引桥上部结构部分为T形预制梁板，采用架桥机吊拆，利用运梁车将梁片转运至炮除区。利用架桥机反向吊拆预制梁过程中，梁板在切除横向连接后将会失去平衡。因此，梁板在完全切断前需保证架桥机移机到位，且已经施加了上提的预紧力，方可继续将剩余横向连接完全切断，以防止梁体在不受限情况下失稳。其中特别需要注意的是边梁的吊装，边梁在设置吊点时需充分考虑起吊的平衡性，由于边梁的两侧翼板为不等宽，且T梁加装后期的铺装层后，重心向上移，吊装时容易侧翻，导致T 梁改变受力方向，造成梁体断裂。

引桥下部结构部分主要以位于河道冲刷严重的高墩柱影响较大，由于原设计桩柱直径相同，而桩头受到长期的冲刷与侵蚀，现状桩柱情况为柱径大于桩径约3～5cm，应力容易在该处集中。在上部梁板卸载过程中，需考虑吊拆顺序的偏载影响以及龙门吊或运梁车的制动影响。尤其是设备的制动影响较为明显，制动力过大加之长细的高墩柱易产生较大的挠度，会引起墩柱顶部的左右以及前后明显晃动，桩柱接头薄弱位置需要时刻观察是否开裂，若存在开裂情况应及早采取措施和更改方案。

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3.2 主桥部分的稳定分析

主桥上部结构为悬臂拼装箱梁+挂梁结构，悬臂T构部分箱梁节段采用特制小型吊机配合载运船吊拆，挂梁采用浮吊直接吊拆。

3.2.1 吊拆过程的平衡稳定

为保证主桥T构间的受力平衡，挂梁吊拆时应遵循“对称、均衡”性拆除要求，每跨挂梁拆除偏差不大于1 条梁，陆上挂梁使用吊机吊拆，水中挂梁使用浮吊吊拆。由于挂梁位置有3 孔位于水中，1 孔位于岸上，吊装拆除时会存在卸载梁片的数量差。因此，在吊装时要控制好节奏，并设置好悬臂端水准观测点，必要时可在墩身设置应变片观测墩身挠度变形，以确保不产生过大的不平衡受力。

3.2.2 吊拆过程的约束力影响

主桥T 构2～11#节段拆除采用特制小型吊机拆除，0～1#节段拆除采用双拼45工字钢作为挑梁受力并配合浮吊拆除。主桥T构所有节段的拆除均为采用绳式切割分步骤环切，除0#节段以外，其他节段的切断位置为接缝位置向吊装的块段平移10cm，避免绳切跑位切到未吊装块段的预应力钢束。箱梁截面形式为单箱双室，切割顺序为先绳切中腹板段底板连同中腹板至顶板底，再整断面将剩余底板及两个边腹板自下而上切完。整个过程为避免切断时的下坠力，需让吊具钢丝绳提前设置预紧力，预紧力以卷扬机预紧时出现反弹即可。由于箱梁节段在逐渐切断过程中，原结构剩余部位首先参与整个块段的提拉力，在剩余部位出现裂缝时，吊具钢丝绳转换为主受力，由于剩余部位在开裂过程中受内部钢筋的应变限制，整个过程不会出现明显的下坠力，为吊具以及拆除安全提供一定保障。

每个块段在切断后，对应的预应力钢束被放张，由于原结构预应力管道未见压浆，预应力钢束的逐渐放张对目前的结构体系将会产生一定影响，其主要影响体现为后拆节段之间的紧束力减弱。考虑原预应力钢束在使用过程的预应力损耗以及原结构的平衡体系，预应力钢束放张过程对剩余结构的影响不会很大。现场施工过程中也进行了实时监控与观察，并未发现明显的节段间开裂现象，预应力钢束的切断放张对拆除施工安全未造成实质影响。

由于每束预应力钢束是对T构大小桩号两个块段的约束，在预应力钢束被切断放张前，大小桩号的块段必须已经被吊具提紧，且对应的安全措施也均到位。

4 旧桥拆除过程的安全施工措施

基于上述旧桥存在的各项病害隐患以及拆除过程中的稳定分析，在实施各阶段拆除作业时，应采取对应有效的安全施工措施，以确保拆除工作安全顺利进行，现将主要控制的安全施工措施归纳为以下3点。

4.1 对原结构体系进行拆除前监控测量

拆除前的监控测量方式包括数据测量和日常观察，数据测量针对的是施工中难以察觉到变化的结构部位，需要使用测量仪器进行精确测量，对采集的数据进行对比，以反映观测的结构部位是否存在过大的弹性变形或塑性变形；日常观察则针对的是结构物的外观表象，主要是施工过程中未能注意的一些关联部位的变化，凭借视觉感官对结构物在拆除过程中的实时观察，也作为数据测量监控的一种补充形式。

以上两种监控测量方式在原结构体系进行拆除前，均需对关键控制的观测部位或断面做好观测标识。例如引桥拆除时在下构薄弱的位置做好裂缝宽度标识以及原状照片记录、主桥各节段的平面位置及高程观测等。施工过程中的观测数据采集将对整个拆除施工提供有力的保障，以及验证拆除方案和施工管理的可靠性和有效性，因此，观测数据的处理和总结将对后期同类工程的施工方案提供有效支持。

4.2 进行原结构体系拆除前的受力分析

方案制定过程中除考虑拆除吊装等操作性受力外，还应熟悉原结构受力体系。尤其是主桥T构的预应力钢束受力体系以及预应力管道的布设位置，在制定拆桥吊机的后锚钻孔布设方案时，需考虑是否与预应力管道存在冲突。由于旧桥T构块段之间的连接受力方式为“环氧树脂黏接+预应力钢束拉紧力”，部分的预应力钢束（顶板束）若放张后将对该块段的拉紧力有较大幅度的降低。而在切除当前块段之前，桥面吊机需在后一块段顶面进行钻孔锚固。因此，后锚钻孔位置要避开未拆除块段的预应力钢束管道位置，钻孔方案制定后要现场放样并考虑为原结构管道定位的施工偏差预留足够的安全空间。

引桥部分的下部结构则需要考虑上部结构拆除过程的横向动载对柱体的剪切力及根部的弯矩影响，并以此限定机械设备的行走速度和动载重量，从而减少动载对上部结构的制动力效果。拆除施工过程是整体稳定到逐渐分解的过程，当整体平衡被破坏后，桥面的动载对独立桥墩的制动影响随着上部结构拆除得越多体现得越明显。因此后面拆除梁板时更加要注意设置临时连接或支护，并严格控制行车速度，若产生的晃动表现得过大时，应及时停止移动或缓慢增减速，禁止急停快启[1]。

4.3 对隐患较大或危险性系数较高的部位进行精确控制

拆除主桥T构的特制轻型吊机由卷扬机钢丝绳通过滑轮组将切除块段下放，实施过程中需做到各方面详细准确，包括对卷扬机进行编号、锚固件及钢丝绳的常规检查、线路配置、附加保险系统等。卷扬机编号、固件检查以及线路配置均为对吊装系统的精确掌控，以防止操作过程中出现错误。附加保险系统是增加对吊装体系安全性能设置的措施，主要是对容易出现问题的固件损坏时，对吊装存在直接影响的部位进行附加保险的措施。例如鉴于轻型吊机主受力挂钩为单独受力构件，焊缝的质量将对其稳固性具有直接影响，为保证吊装过程中出现的特殊情况，在该处可设置附加缠绕钢丝绳，令其与大梁捆绑在一起；以及对吊机配套的卷扬机配置有效的手动制动措施，以防止卷扬机在工作期间制动失灵等。

拆除挂梁以及引桥T梁时，在吊装过程中需确保梁体提升的稳固性，尤其是利用浮吊起吊的挂梁边梁[2]。浮吊由于起吊过程中会逐渐增加船体的荷载，且浮吊扒杆会由于其倾斜度的影响，在吊起挂梁后产生向后的推力，将会导致梁板离地时产生拖移，离地后会出现小范围的摆动。因此兜底起吊的钢丝绳要保证不能出现滑动，尤其是翼板不平衡重的边梁，需将钢丝绳与梁体稳定固定，不能令其有滑动的现象，否则会造成T梁侧翻断裂。

水中拆桥钢平台为承接吊机下落梁体而设置，由于T构梁段为不等高尺寸，直接下放到钢平台时会造成梁段倾覆以及对钢平台的硬接触损坏，因此可在钢平台面上对应梁段下落的位置提前铺设一层50cm厚的土，既可以保证梁体稳定，又能消除硬接触对钢平台的损坏。其次，钢平台在使用过程中要注重时常对各个连接部位以及钢结构外观的检查，以防止在钢平台上施工时，梁段偏压或施工机械对钢结构造成的损伤[3]。

上述附加保险系统均为拆除吊装提供有效的安全保障。在制定实施性方案以及交底时，需要对整个吊拆过程进行推演，才能进一步了解每个步骤间的衔接与注意事项，从而有针对性地设置附加保险系统，极大地保证吊拆顺利进行，并提供重要的处理经验和方式，做到对隐患较大或危险性系数较高部位的精确控制。

5 结语

综上所述，旧桥拆除具有许多不确定性以及不稳定性，尤其对结构体系和跨度较大的特大桥进行拆除施工，均具有较大的难度和危险性。对此，在桥梁拆除施工过程中，施工人员需高度重视拆除作业的安全性问题，清楚了解旧桥结构受力体系和现状材料性能，分析每个拆除步骤对后续结构的附带影响，并采取合适的拆除方式和安全措施，注重拆桥步骤的推演分析，确保旧桥在拆除施工过程具备可控性，做到拆除方式简单化，安全措施实用可靠，以便旧桥拆除工作能够安全高效地开展，同时为同类桥梁的拆除提供参考。