鋼管混凝土系桿拱橋拆除改造施工控制的研究

柯銳

本文主要是以長豐橋的主橋為例分析了鋼管混凝土系桿拱橋拆除改造的施工控制問題，以便可以保障此次拆除改造項目能夠高質量的完成，為長豐橋的安全運行奠定良好的基礎。同時，基于本次研究也能夠為其他系桿拱橋的拆除改造提供一定的參考依據，有助于我國現(xiàn)代橋梁項目施工的規(guī)范有序開展。

鋼管混凝土系桿拱橋是由鋼拱肋、吊索、主梁和系桿組成的多次超靜定結構體系，具有拱橋的較大跨越能力和簡支梁橋對地基適應能力強兩大特點，作為一種較優(yōu)越的橋型在橋梁建造中的應用比較廣泛，有力地保障了橋梁運行的安全性與穩(wěn)定性。長豐橋的主橋就是中承式鋼管混凝土系桿拱橋，目前服役已經超過20年，日常運行負荷較大，再加上當時的施工技術比較落后，因此其在運行中暴露出的問題也越來越多，必須要通過拆除改造來保障其功能的正常發(fā)揮。

一、工程概況

長豐橋位于武漢市三環(huán)線西段，是跨越漢江的一座特大型橋梁，全長1130m，于2001年建成通車。長豐橋的主橋為中承式鋼管混凝土系桿拱橋，長372m，跨度為（60.5+251+60.5）=372m，主橋寬度31.9m（含吊桿區(qū)），其具體結構包括了鋼管拱和橫撐、吊桿及錨頭、系桿及錨具基礎及橋墩。長豐橋主橋為合格級，即“橋梁構件有損傷，但不影響橋梁安全”。為更細致劃分結構技術狀況等級，參照公路規(guī)范對橋梁技術狀況等級又進行了評定。武漢長豐橋主橋總得分為71.63，長豐橋主橋橋梁技術狀況為3類，即長豐橋主橋有中等缺損，尚能維持正常使用功能，如今其運行時間已經超過20年，改造迫在眉睫。

二、鋼管混凝土系桿拱橋拆除改造的施工控制建議

1. 做好施工前的勘察工作

長豐橋建成通車時間較久，周圍的建筑設施、管線等布置也都比較復雜，在進行系桿拱橋的拆除改造工作前需要做好管線調查、遷改或保護工作，在施工中應盡可能地避開地下排水管涵和無法遷改的管線，對無法遷改的地面重要管線（如高壓燃氣、國防光纜等）橋梁施工前采取保護措施，避免此次項目施工對周圍的設施造成不利影響。

2. 既有橋的拆除控制

在拆除施工中需要按照《主橋橋面改造施工順序圖》中的相關要求對改造項目進行拆除工作，且拆除工作應由具備相應資質并具有一定類似結構工程經驗的單位完成，保障相關拆除人員能夠嚴格按照規(guī)范要求進行拆除作業(yè)。為了確保拆除環(huán)節(jié)的安全，還需要對主拱肋的變形、應力后進行實時監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)有變形的問題需要立馬停止工作并查明原因，確認安全后再繼續(xù)施工。在拆除施工中應遵循輕緩、對稱原則。拆除結構應按指定位置進行存放，避免二次污染。對未涉及改造的幫寬橋梁、檢修梯道、蓋梁、主拱肋等結構在拆除過程中應注意保護，避免不必要的結構損傷。

3. 重視數(shù)據復測工作

相關數(shù)據信息是確保項目有序進行的關鍵，尤其是在拆除改造項目中，原有的數(shù)據信息可能會存在遺漏、誤差等現(xiàn)象，因此還需要施工單位能夠對現(xiàn)狀橋梁的平縱斷面、樁位坐標、橋墩搞成、跨徑布置以及主要結構邊線尺寸、主拱圈線形、鋼橫梁高程及結構邊線的坐標等數(shù)據進行復測，確保相關設計人員能夠嚴格按照新的數(shù)據信息進行改造項目的設計工作。

4. 吊桿更換施工控制

吊桿更換施工控制中，主要是控制好張拉設計索力值、橋面標高變化值，以橋面標高進行控制，橋面標高的變化值應控制在±3mm范圍之內。吊桿更換完成后，各吊桿橋面標高與更換前的橋面標高差值不得大于1.5mm。由于原設計吊桿索力數(shù)據與實際可能存在一定偏差，施工前中斷交通，逐個對索力進行測量，在橋上根據需要布置各個測點，比如測量吊桿的長度變化要在吊桿的上、下吊點固定測量位置，對臨時吊桿每級加載后、每次割斷鋼絞線后和新吊桿各級張拉后，均需要測量橋面標高、吊桿的伸長量，并記錄油壓表的讀數(shù)。如果發(fā)現(xiàn)橋梁線形或吊桿索力與目標值有較大的差異，查明原因，如有必要則對吊桿進行二次調索。

5. 系桿換索施工控制

利用既有系桿可重復張拉及更換特點，逐根更換，該換索過程需經設計單位根據施工過程復核結構安全。主要工藝流程：拆除防水、防腐及附屬部件→單根逐級放張，力系轉換至相鄰系桿→分級轉換至應力為0，舊系桿力完全轉換→拆除舊系桿→安裝新系桿→分級張拉新系桿，力系由相鄰系桿轉換回新系桿→直至力系轉換至新系桿達到設計力值→安裝防水、防腐及附屬部件。在該環(huán)節(jié)的施工控制中主要做好以下幾個方面的工作：

一是確保張拉機具與設備的正常運行。

二是在施工前檢查系桿的規(guī)格、總長是否符合要求，保證孔道尺寸與位置正確，平順暢通，同時支撐架要平順。

三是系桿安裝時，保護好PE層，避免損傷。系桿穿好后，在構件上注明束號，以便進行后續(xù)的核對工作。

四是在施工加載和張拉系桿的全過程應專人設點觀測墩頂水平位移，任何情況下墩頂正負水平位移的累計絕對值不得大于5毫米。

6. 混凝土施工控制

在混凝土工程施工過程中極易出現(xiàn)淺層缺損、蜂窩、麻面等病害問題，因此還需要做好該環(huán)節(jié)的施工控制工作。

一是做好基底表面的清理工作，包括污物、塵土和松軟、脆弱部分等，并采用基面人工鑿毛的方法進行處理，最后使用清水沖洗干凈，并把水分晾干。

二是要重視對混凝土材料的選擇與配置工作。嚴格按照施工要求選擇混凝土材料，在一些需要修補改造的地方對混凝土材料會有特殊的要求，比如需要采取改性環(huán)氧混凝土修復的部位，鑿除區(qū)域內破損、松散砼，剔除開鑿表面（新老混凝土結合面）的浮石，并清洗開鑿表面后澆筑改性環(huán)氧混凝土。

三是要重視對混凝土裂縫的處置。在混凝土施工中，經常會因為混凝土的水化熱、外界氣溫變化、混凝土的收縮、沉降和施工振搗不到位等原因導致多種裂縫的出現(xiàn)，其會導致混凝土質量出現(xiàn)問題，影響整個結構的穩(wěn)定性，因此還需要施工人員能夠結合裂縫的成因做好相應的處置工作，比如針對混凝土的收縮問題加強對混凝土原材料的控制，一方面可以減少水泥增加粉煤灰的比例來改善混凝土和易性，減少混凝土干縮問題；另一方面是選擇顆粒較大且強度較高的骨料來縮小空隙率和表面積，從而降低水化反應并抑制干縮問題。再就是要控制好混凝土的施工過程，比如控制好混凝土的振搗施工質量，嚴格控制振搗的時間等，從而全面提高混凝土的施工質量，減少裂縫問題的出現(xiàn)。

四是要加強養(yǎng)護工作，在施工表面略干后可以使用農用噴霧器噴霧養(yǎng)護。

7. 混凝土裂縫的處理

混凝土結構形式的橋梁在建成通車達到一定的使用年限后，由于前期建造、養(yǎng)護不到位，日常的運營維護不善，車輛長期的超載行駛等等原因，混凝土結構的面會出現(xiàn)寬度和深度不一的裂縫。這是一個很大的安全隱患，因此在橋梁改造過程中，對裂縫的處理是相當重要的，同時也是需要得到充分考慮的。通常我們會采用相應的辦法進行處置，消除安全隱患，比如對于裂縫寬度小于0.15mm的進行裂縫封閉，裂縫寬度大于0.15mm的采取裂縫灌漿的方法進行處理。修補裂縫是為了提高橋梁的結構安全質量，提升使用壽命，避免這些裂縫在日后越來越大影響橋梁的結構安全，保障人們在橋梁商開車行駛過程中的生命安全。

三、結語

綜上所述，系桿拱橋服役過久以及超負荷的運行會產生諸多質量問題，導致整個橋梁的穩(wěn)定性與安全性受到影響，通過拆除改造可以利用當前先進的施工技術手段完成高質量的施工，同時加強施工控制工作也可以最大程度上提高該結構的施工質量，充分發(fā)揮系桿拱橋結構的作用，保障整個橋梁的高質量運行。