跨航道預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁橋拆除施工技術(shù)

劉金偉

（中交路橋華南工程有限公司，廣東中山 528405）

1.工程概況

杭州至南京高速公路（浙江段）改擴(kuò)建工程第02標(biāo)段新展橋、龍溪港橋原老橋主橋上部結(jié)構(gòu)均為預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁橋，主橋主墩和邊墩為實體墩身、承臺加鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，兩橋于1999年12月建成通車，跨西苕溪河既有杭湖錫線通行航道。根據(jù)杭寧高速改擴(kuò)建工程要求，老橋主橋通航凈空高度不能滿足規(guī)劃航道通航要求（由原四級航道升級為三級航道），且根據(jù)最新的橋梁檢測結(jié)果，老橋主橋技術(shù)狀況評定為三級，根據(jù)本標(biāo)段設(shè)計文件，兩橋需在保持雙向四車道通行的情況下，拆除原老橋主橋變截面連續(xù)梁橋后，對原下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造利用，在原橋位處新建鋼箱梁[1]。

龍溪港橋原老橋主橋為56+80+56m單箱雙室連續(xù)梁，采用三向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，掛籃懸臂澆筑法平衡施工，下方跨四級航道（目前規(guī)劃為三級航道），老橋墩頂0#塊長度為8.0m，高度為5.0m，梁段重量為474.1t，箱梁頂板寬度為16.25m，底板寬度為10.4m，共包含7個3.0m長懸澆塊段，4個3.5m長懸澆塊段，邊跨現(xiàn)澆段長度為15.0m，合攏段長度為2.0m，高度為2.4m，懸澆塊段最重為127.4t。

新展橋原老橋主橋為50+70+50m單箱單室連續(xù)梁，采用三向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，掛籃懸臂澆筑法平衡施工，下方跨四級航道（目前規(guī)劃為三級航道），老橋墩頂0#塊長度為8.4m，高度為4.0m，梁段重量為374.5t，箱梁頂板寬度為16.25m，底板寬度為8.0m，共包含5個2.7m長懸澆塊段，5個3.2m長懸澆塊段，邊跨現(xiàn)澆段長度為13.66m，合攏段長度為2.6m，懸澆塊段最重為86.45t。

2.跨航道變截面連續(xù)梁橋拆除關(guān)鍵技術(shù)分析

綜合考慮新展橋及龍溪港橋老橋的結(jié)構(gòu)及所處環(huán)境的特點，老橋拆除施工過程中需重點考慮以下幾個問題：（1）原老橋結(jié)構(gòu)為變截面連續(xù)梁橋，采用掛籃懸臂澆筑法進(jìn)行施工，老橋拆除施工的順序一般遵循建設(shè)的逆過程，對于跨航道的中跨拆除，可采用繩鋸分段切割后，選取合適的吊裝設(shè)備進(jìn)行分節(jié)段吊裝拆除。處于陸地的邊跨段可搭設(shè)支架支撐后，采用繩鋸切割為小塊，再采用合適的吊裝設(shè)備進(jìn)行吊裝拆除，或采用機(jī)械鑿除法進(jìn)行破碎拆除。（2）老橋中跨下方跨越既有的通行航道，老橋拆除施工時，不可避免地會對既有的航道產(chǎn)生一定的影響，需進(jìn)行分時段航道封閉，中跨老橋的拆除需采取合適的施工方法，將對航道的影響降至最低。（3）根據(jù)對現(xiàn)場的實際調(diào)查，新展橋老橋左幅附近存在10kV高壓線兩條，距離老橋翼緣板邊線最近為20.36m，龍溪港橋老橋左幅存在110kV高壓線2條，距離老橋翼緣板邊線最近為38.0m，高壓線的存在，限制了水上大型吊裝設(shè)備的作業(yè)空間。（4）根據(jù)專業(yè)的檢測單位的檢測結(jié)果，2座老橋均存在一定程度的病害，舊橋拆除過程中，需對老橋橋梁本身的變形及受力進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)各階段的監(jiān)控結(jié)果，指導(dǎo)下一步的施工，確保施工過程中的安全[2]。

根據(jù)對跨航道變截面連續(xù)梁橋拆除關(guān)鍵技術(shù)的分析，新展橋及龍溪港橋老橋中跨采用繩鋸分段切割，掛籃法吊裝下放拆除，邊跨在搭設(shè)支架后，采用機(jī)械鑿除法進(jìn)行拆除，采用上述方法進(jìn)行老橋拆除，一方面規(guī)避了高壓線對于大型水上吊裝設(shè)備的作業(yè)空間限制。另一方面對掛籃設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，尤其是行走設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，在單次封航時間段內(nèi)盡可能提高塊段下放的數(shù)量，把對航道的影響降至最低，可減少封航次數(shù)，縮短施工工期。邊跨采用破碎鑿除的施工方法，相對于切割吊裝拆除，縮短了施工時間，且施工成本相對較低；老橋拆除過程中，對掛籃設(shè)備、邊跨支架均進(jìn)行應(yīng)力及變形監(jiān)測，對老橋結(jié)構(gòu)在塊段截面的關(guān)鍵部位進(jìn)行標(biāo)高及應(yīng)力的監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，指導(dǎo)各階段的施工，確保施工過程中的安全。

3.跨航道變截面連續(xù)梁橋拆除操作要點

老橋拆除支架的搭設(shè)均位于邊跨的陸地及河道內(nèi)，不侵占既有通航航道，對于位于河道內(nèi)的支架搭設(shè)施工，擬先采用筑島圍堰創(chuàng)造出陸地施工作業(yè)環(huán)境，根據(jù)地質(zhì)報告顯示，橋位所處地質(zhì)條件淺表層為2m～3m粉質(zhì)黏土層，粉質(zhì)黏土層下為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層，厚度在10m以上，具含水量大、壓縮性大、固結(jié)緩慢等特點。為確保老橋拆除過程中的安全，邊跨支架擬采用大鋼管支架的形式，支架基礎(chǔ)采用小直徑鉆孔灌注樁形式，由于既有橋梁下方的凈空高度較小，老橋拆除的鉆孔灌注樁基礎(chǔ)需采用合適的鉆孔設(shè)備進(jìn)行施工，根據(jù)對現(xiàn)場的實際考察，老橋拆除下方的凈空高度在5.0m左右，鉆孔灌注樁樁底地質(zhì)為粉質(zhì)黏土層，擬采用小型的回旋鉆機(jī)進(jìn)行老橋拆除支架鉆孔灌注樁的施工，采用的小型回旋鉆機(jī)高度為5.0m，對于部分凈空高度不足部分，采用挖機(jī)進(jìn)行向下挖除，確保施工作業(yè)凈空。為確保舊橋拆除過程中混凝土重量均勻地傳遞至支架上，需對支架承重梁與混凝土梁接觸處進(jìn)行密貼處理。具體施工前，先在立柱鋼管頂部的橫向承重梁上采用塞墊鋼板進(jìn)行支架體系整體標(biāo)高的調(diào)整，后對承重梁與混凝土梁空隙采用塞墊鋼楔子確保承重梁與混凝梁的密貼，另為消除拆除過程中老橋箱梁的傾覆風(fēng)險，對原老橋主墩墩頂進(jìn)行混凝梁墊塊加固處理，將主墩墩頂與混凝土梁之間進(jìn)行滿灌混凝土處理，老橋拆除的整體施工流程為先采用掛籃法拆除中跨梁段，后采用機(jī)械鑿除法在邊跨已搭設(shè)的支架上拆除邊跨梁段。整個過程中，由于受預(yù)應(yīng)力解除及中跨懸臂梁段重量的逐漸減少，疊加老橋本身的受力較為復(fù)雜，老橋邊跨混凝土梁可能存在部分區(qū)域和支架脫空的情況，將導(dǎo)致支架局部受力過大。為防止支架局部受力過大所帶來的的安全隱患，實際施工時，一方面聯(lián)合監(jiān)控單位對拆除各階段進(jìn)行受力模擬，確保支架受力滿足要求，另一方面拆除過程中，對老橋拆除邊跨支架加強(qiáng)監(jiān)控，設(shè)置應(yīng)變計進(jìn)行鋼管樁及承重梁的應(yīng)變監(jiān)測，并加強(qiáng)垂直度測量，以監(jiān)測監(jiān)控結(jié)果指導(dǎo)各階段施工[3]。

老橋塊段切割拆除拆除采用金剛繩繩鋸切割拆除施工工藝，切割通過遙控遠(yuǎn)距離控制操作，切割過程中操作安全方便，震動和噪音很小。切割時，需保證切割線距離原塊段分段線后20cm，確保下一個塊段預(yù)應(yīng)力不被破壞，由于老橋拆除和新建橋梁的施工不同，實際的預(yù)應(yīng)力管道布置，分段線的確定等，主要取決于原老橋施工情況，查看圖紙較難確定預(yù)應(yīng)力管道的布置及分段線的布置。對于切段線的定位及相關(guān)后錨孔位的布置帶來了一定難度，實際施工時，一方面對于分段線的布置以現(xiàn)場實際查看為主，進(jìn)入箱室內(nèi)查看原老橋分段線的位置，以此再來確定切割線的位置，確保切割線不切割到預(yù)應(yīng)力。另一方面，對于后錨孔位的布置，水磨鉆做好孔位的試鉆工作，一旦遇到預(yù)應(yīng)力，及時根據(jù)原預(yù)應(yīng)力布置情況，將孔位轉(zhuǎn)移到附近位置，實際中跨合攏段切割后，由于受預(yù)應(yīng)力解除的影響，中跨懸臂部分將形成下擾趨勢，影響中跨合攏段的下放，實際切割時，中跨合攏段切割線設(shè)置為倒八字，合攏段如后期還較難下放，可重復(fù)切割出空隙后方便下放。

中跨塊段整體采用貝雷提梁掛籃進(jìn)行吊裝，單個貝雷提梁掛籃縱向承重貝雷梁共5排，每排間距45cm，采用上下弦桿加強(qiáng)型貝雷架，縱向貝雷梁位于箱梁腹板附近?？v向承重貝雷梁頂層架設(shè)與橋面貝雷梁交叉垂直貝雷梁6排，第1-2-3排之間間距45cm/30cm，第3-4之間間距90cm，第4-5-6之間間距45cm/30cm，貝雷梁長度9m，貝雷橫梁頭部頂上橫2根63#雙拼工鋼小梁，小梁下分別掛一對滑輪組，定滑輪6片，動滑輪6片，起重卷揚(yáng)機(jī)起吊能力10t，整體起重能力可達(dá)到120t，2個一組懸臂吊梁，起重能力達(dá)240t，單個掛籃共設(shè)置3組后錨，每組后錨共12根精軋螺紋鋼，單個掛籃共設(shè)置Φ32mm精軋螺紋鋼36根，如圖1所示。

圖1 貝雷掛籃現(xiàn)場圖

貝雷提梁掛籃的移動分為2個部分：一部分為頂層橫向貝雷梁的移動，每吊裝完一個塊段，天車及橫向貝雷梁需移動至下一個塊段進(jìn)行吊裝施工，橫向貝雷片通過設(shè)置在其下方的滑移器進(jìn)行移動，在縱移軌道上臨時焊接反力裝置后，采用5t手拉葫蘆進(jìn)行牽引就位，橫向貝雷片就位后，需對滑移器底部前后塞墊鋼楔子進(jìn)行限位。第二個部分為整個貝雷提梁掛籃的移動，每完成2個塊段的吊裝，進(jìn)行貝雷提梁掛籃整體的移動，首先對移動軌道進(jìn)行連接接長，移動前將貝雷橫梁移至縱向貝雷梁末端，依次解除所有精軋螺紋鋼后錨，在貝雷提梁掛籃縱移軌道最末端焊接臨時反力裝置，安裝液壓千斤頂，在縱向貝雷梁支腿處穿移動用鋼絞線及錨具，啟動液壓千斤頂進(jìn)行貝雷片吊籃的整體移動。移動期間，需注意在移動軌道上提前做好10cm/道刻度線，確保左右2組貝雷片縱梁的移動同步性，并派專人對移動過程中的穩(wěn)定性進(jìn)行檢查，一旦發(fā)生異常情況及時停止施工，待問題解決后方可繼續(xù)移動。

中跨塊段切割時先穿好鋼絲繩用貝雷架自拼的掛籃吊拎，為盡量減少切割拆除過程中塊段向下的沖擊力，要在鋼絲繩處于不松弛也不緊繃狀態(tài)下切割。實際施工時，采取鋼絲繩測力計對鋼絲繩受力進(jìn)行監(jiān)測，塊段切割前，啟動卷揚(yáng)機(jī)對塊段進(jìn)行預(yù)提，預(yù)提采取分級受力預(yù)提，分級情況分別為10%、20%、60%、80%、100%。鋼絲繩測力計顯示數(shù)值需為塊段分級預(yù)提時數(shù)值，在貝雷架提梁掛籃的關(guān)鍵部位進(jìn)行應(yīng)變計及測點的布置，監(jiān)測分級預(yù)提情況下貝雷架提梁掛籃的變形及受力，將變形及受力結(jié)果與理論計算值進(jìn)行比較，確認(rèn)安全后方可進(jìn)行塊段的切割。塊段切割完成后，2臺卷揚(yáng)機(jī)同步下放塊段至下放已?？亢玫鸟g船上，塊段下放完成后，再次對貝雷架變形進(jìn)行監(jiān)測，計算貝雷架在塊段下放前后的彈性變形數(shù)值，并與理論值進(jìn)行比較，進(jìn)一步核實貝雷架的受力是否安全。

邊跨塊段在搭設(shè)支架后，采用鑿巖機(jī)進(jìn)行鑿除，鑿巖機(jī)機(jī)鑿除前要在橋梁下方進(jìn)行圍護(hù)工作，禁止人員通行，防止混凝土渣墮落飛濺傷人，現(xiàn)場炮機(jī)拆橋施工區(qū)域配備霧炮機(jī)進(jìn)行揚(yáng)塵控制。霧炮機(jī)由專人不定時對拆除范圍進(jìn)行噴霧來控制揚(yáng)塵，邊跨鑿除的順序縱向為從邊墩梁段開始進(jìn)行逐段的鑿除，為防止箱梁鑿除時整跨墜落傾斜，鑿除時，先進(jìn)行頂板的鑿除，再鑿除腹板，最后鑿除底板。

4.結(jié)語

目前隨著我國經(jīng)濟(jì)及交通的日益發(fā)展，相應(yīng)的交通條件不可避免地需在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，對于高速公路通行來說，需在原橋位進(jìn)行老橋的拆除重建施工，杭州至南京高速公路（浙江段）改擴(kuò)建工程第02標(biāo)段跨航道老橋拆除施工，整個施工環(huán)境較為復(fù)雜。一方面臨近既有高壓線，對于大型的起吊設(shè)備使用限制條件較大；另一方面，下方跨越的航道較為繁忙，封航時間較為制約。在上述的2個限制條件下，老橋中跨拆除提出了采用掛籃進(jìn)行切割下放的總體方案，實施過程中，一方面提前做好掛籃結(jié)構(gòu)的設(shè)計，掛籃結(jié)構(gòu)采用貝雷架進(jìn)行拼裝，移位器運(yùn)用到掛籃上后，單次單個掛籃可拆除2個塊段，減少了掛籃的移動次數(shù)，對應(yīng)地減少了封航次數(shù)；另一方面，加強(qiáng)了掛籃受力桿件及支架受力的施工監(jiān)測，整個老橋拆除過程安全、高效，對于后續(xù)的跨航道預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁橋拆除施工具有一定的技術(shù)指導(dǎo)意義。