跨航道预应力混凝土变截面连续梁桥拆除施工技术

刘金伟

（中交路桥华南工程有限公司，广东中山 528405）

1.工程概况

杭州至南京高速公路（浙江段）改扩建工程第02标段新展桥、龙溪港桥原老桥主桥上部结构均为预应力混凝土变截面连续梁桥，主桥主墩和边墩为实体墩身、承台加钻孔灌注桩基础，两桥于1999年12月建成通车，跨西苕溪河既有杭湖锡线通行航道。根据杭宁高速改扩建工程要求，老桥主桥通航净空高度不能满足规划航道通航要求（由原四级航道升级为三级航道），且根据最新的桥梁检测结果，老桥主桥技术状况评定为三级，根据本标段设计文件，两桥需在保持双向四车道通行的情况下，拆除原老桥主桥变截面连续梁桥后，对原下部结构进行改造利用，在原桥位处新建钢箱梁[1]。

龙溪港桥原老桥主桥为56+80+56m单箱双室连续梁，采用三向预应力结构，挂篮悬臂浇筑法平衡施工，下方跨四级航道（目前规划为三级航道），老桥墩顶0#块长度为8.0m，高度为5.0m，梁段重量为474.1t，箱梁顶板宽度为16.25m，底板宽度为10.4m，共包含7个3.0m长悬浇块段，4个3.5m长悬浇块段，边跨现浇段长度为15.0m，合拢段长度为2.0m，高度为2.4m，悬浇块段最重为127.4t。

新展桥原老桥主桥为50+70+50m单箱单室连续梁，采用三向预应力结构，挂篮悬臂浇筑法平衡施工，下方跨四级航道（目前规划为三级航道），老桥墩顶0#块长度为8.4m，高度为4.0m，梁段重量为374.5t，箱梁顶板宽度为16.25m，底板宽度为8.0m，共包含5个2.7m长悬浇块段，5个3.2m长悬浇块段，边跨现浇段长度为13.66m，合拢段长度为2.6m，悬浇块段最重为86.45t。

2.跨航道变截面连续梁桥拆除关键技术分析

综合考虑新展桥及龙溪港桥老桥的结构及所处环境的特点，老桥拆除施工过程中需重点考虑以下几个问题：（1）原老桥结构为变截面连续梁桥，采用挂篮悬臂浇筑法进行施工，老桥拆除施工的顺序一般遵循建设的逆过程，对于跨航道的中跨拆除，可采用绳锯分段切割后，选取合适的吊装设备进行分节段吊装拆除。处于陆地的边跨段可搭设支架支撑后，采用绳锯切割为小块，再采用合适的吊装设备进行吊装拆除，或采用机械凿除法进行破碎拆除。（2）老桥中跨下方跨越既有的通行航道，老桥拆除施工时，不可避免地会对既有的航道产生一定的影响，需进行分时段航道封闭，中跨老桥的拆除需采取合适的施工方法，将对航道的影响降至最低。（3）根据对现场的实际调查，新展桥老桥左幅附近存在10kV高压线两条，距离老桥翼缘板边线最近为20.36m，龙溪港桥老桥左幅存在110kV高压线2条，距离老桥翼缘板边线最近为38.0m，高压线的存在，限制了水上大型吊装设备的作业空间。（4）根据专业的检测单位的检测结果，2座老桥均存在一定程度的病害，旧桥拆除过程中，需对老桥桥梁本身的变形及受力进行监控，根据各阶段的监控结果，指导下一步的施工，确保施工过程中的安全[2]。

根据对跨航道变截面连续梁桥拆除关键技术的分析，新展桥及龙溪港桥老桥中跨采用绳锯分段切割，挂篮法吊装下放拆除，边跨在搭设支架后，采用机械凿除法进行拆除，采用上述方法进行老桥拆除，一方面规避了高压线对于大型水上吊装设备的作业空间限制。另一方面对挂篮设备进行适当的改进，尤其是行走设备进行改进，在单次封航时间段内尽可能提高块段下放的数量，把对航道的影响降至最低，可减少封航次数，缩短施工工期。边跨采用破碎凿除的施工方法，相对于切割吊装拆除，缩短了施工时间，且施工成本相对较低；老桥拆除过程中，对挂篮设备、边跨支架均进行应力及变形监测，对老桥结构在块段截面的关键部位进行标高及应力的监测，根据监测结果，指导各阶段的施工，确保施工过程中的安全。

3.跨航道变截面连续梁桥拆除操作要点

老桥拆除支架的搭设均位于边跨的陆地及河道内，不侵占既有通航航道，对于位于河道内的支架搭设施工，拟先采用筑岛围堰创造出陆地施工作业环境，根据地质报告显示，桥位所处地质条件浅表层为2m～3m粉质黏土层，粉质黏土层下为淤泥质粉质黏土层，厚度在10m以上，具含水量大、压缩性大、固结缓慢等特点。为确保老桥拆除过程中的安全，边跨支架拟采用大钢管支架的形式，支架基础采用小直径钻孔灌注桩形式，由于既有桥梁下方的净空高度较小，老桥拆除的钻孔灌注桩基础需采用合适的钻孔设备进行施工，根据对现场的实际考察，老桥拆除下方的净空高度在5.0m左右，钻孔灌注桩桩底地质为粉质黏土层，拟采用小型的回旋钻机进行老桥拆除支架钻孔灌注桩的施工，采用的小型回旋钻机高度为5.0m，对于部分净空高度不足部分，采用挖机进行向下挖除，确保施工作业净空。为确保旧桥拆除过程中混凝土重量均匀地传递至支架上，需对支架承重梁与混凝土梁接触处进行密贴处理。具体施工前，先在立柱钢管顶部的横向承重梁上采用塞垫钢板进行支架体系整体标高的调整，后对承重梁与混凝土梁空隙采用塞垫钢楔子确保承重梁与混凝梁的密贴，另为消除拆除过程中老桥箱梁的倾覆风险，对原老桥主墩墩顶进行混凝梁垫块加固处理，将主墩墩顶与混凝土梁之间进行满灌混凝土处理，老桥拆除的整体施工流程为先采用挂篮法拆除中跨梁段，后采用机械凿除法在边跨已搭设的支架上拆除边跨梁段。整个过程中，由于受预应力解除及中跨悬臂梁段重量的逐渐减少，叠加老桥本身的受力较为复杂，老桥边跨混凝土梁可能存在部分区域和支架脱空的情况，将导致支架局部受力过大。为防止支架局部受力过大所带来的的安全隐患，实际施工时，一方面联合监控单位对拆除各阶段进行受力模拟，确保支架受力满足要求，另一方面拆除过程中，对老桥拆除边跨支架加强监控，设置应变计进行钢管桩及承重梁的应变监测，并加强垂直度测量，以监测监控结果指导各阶段施工[3]。

老桥块段切割拆除拆除采用金刚绳绳锯切割拆除施工工艺，切割通过遥控远距离控制操作，切割过程中操作安全方便，震动和噪音很小。切割时，需保证切割线距离原块段分段线后20cm，确保下一个块段预应力不被破坏，由于老桥拆除和新建桥梁的施工不同，实际的预应力管道布置，分段线的确定等，主要取决于原老桥施工情况，查看图纸较难确定预应力管道的布置及分段线的布置。对于切段线的定位及相关后锚孔位的布置带来了一定难度，实际施工时，一方面对于分段线的布置以现场实际查看为主，进入箱室内查看原老桥分段线的位置，以此再来确定切割线的位置，确保切割线不切割到预应力。另一方面，对于后锚孔位的布置，水磨钻做好孔位的试钻工作，一旦遇到预应力，及时根据原预应力布置情况，将孔位转移到附近位置，实际中跨合拢段切割后，由于受预应力解除的影响，中跨悬臂部分将形成下扰趋势，影响中跨合拢段的下放，实际切割时，中跨合拢段切割线设置为倒八字，合拢段如后期还较难下放，可重复切割出空隙后方便下放。

中跨块段整体采用贝雷提梁挂篮进行吊装，单个贝雷提梁挂篮纵向承重贝雷梁共5排，每排间距45cm，采用上下弦杆加强型贝雷架，纵向贝雷梁位于箱梁腹板附近。纵向承重贝雷梁顶层架设与桥面贝雷梁交叉垂直贝雷梁6排，第1-2-3排之间间距45cm/30cm，第3-4之间间距90cm，第4-5-6之间间距45cm/30cm，贝雷梁长度9m，贝雷横梁头部顶上横2根63#双拼工钢小梁，小梁下分别挂一对滑轮组，定滑轮6片，动滑轮6片，起重卷扬机起吊能力10t，整体起重能力可达到120t，2个一组悬臂吊梁，起重能力达240t，单个挂篮共设置3组后锚，每组后锚共12根精轧螺纹钢，单个挂篮共设置Φ32mm精轧螺纹钢36根，如图1所示。

图1 贝雷挂篮现场图

贝雷提梁挂篮的移动分为2个部分：一部分为顶层横向贝雷梁的移动，每吊装完一个块段，天车及横向贝雷梁需移动至下一个块段进行吊装施工，横向贝雷片通过设置在其下方的滑移器进行移动，在纵移轨道上临时焊接反力装置后，采用5t手拉葫芦进行牵引就位，横向贝雷片就位后，需对滑移器底部前后塞垫钢楔子进行限位。第二个部分为整个贝雷提梁挂篮的移动，每完成2个块段的吊装，进行贝雷提梁挂篮整体的移动，首先对移动轨道进行连接接长，移动前将贝雷横梁移至纵向贝雷梁末端，依次解除所有精轧螺纹钢后锚，在贝雷提梁挂篮纵移轨道最末端焊接临时反力装置，安装液压千斤顶，在纵向贝雷梁支腿处穿移动用钢绞线及锚具，启动液压千斤顶进行贝雷片吊篮的整体移动。移动期间，需注意在移动轨道上提前做好10cm/道刻度线，确保左右2组贝雷片纵梁的移动同步性，并派专人对移动过程中的稳定性进行检查，一旦发生异常情况及时停止施工，待问题解决后方可继续移动。

中跨块段切割时先穿好钢丝绳用贝雷架自拼的挂篮吊拎，为尽量减少切割拆除过程中块段向下的冲击力，要在钢丝绳处于不松弛也不紧绷状态下切割。实际施工时，采取钢丝绳测力计对钢丝绳受力进行监测，块段切割前，启动卷扬机对块段进行预提，预提采取分级受力预提，分级情况分别为10%、20%、60%、80%、100%。钢丝绳测力计显示数值需为块段分级预提时数值，在贝雷架提梁挂篮的关键部位进行应变计及测点的布置，监测分级预提情况下贝雷架提梁挂篮的变形及受力，将变形及受力结果与理论计算值进行比较，确认安全后方可进行块段的切割。块段切割完成后，2台卷扬机同步下放块段至下放已停靠好的驳船上，块段下放完成后，再次对贝雷架变形进行监测，计算贝雷架在块段下放前后的弹性变形数值，并与理论值进行比较，进一步核实贝雷架的受力是否安全。

边跨块段在搭设支架后，采用凿岩机进行凿除，凿岩机机凿除前要在桥梁下方进行围护工作，禁止人员通行，防止混凝土渣堕落飞溅伤人，现场炮机拆桥施工区域配备雾炮机进行扬尘控制。雾炮机由专人不定时对拆除范围进行喷雾来控制扬尘，边跨凿除的顺序纵向为从边墩梁段开始进行逐段的凿除，为防止箱梁凿除时整跨坠落倾斜，凿除时，先进行顶板的凿除，再凿除腹板，最后凿除底板。

4.结语

目前随着我国经济及交通的日益发展，相应的交通条件不可避免地需在原有基础上进行扩展，对于高速公路通行来说，需在原桥位进行老桥的拆除重建施工，杭州至南京高速公路（浙江段）改扩建工程第02标段跨航道老桥拆除施工，整个施工环境较为复杂。一方面临近既有高压线，对于大型的起吊设备使用限制条件较大；另一方面，下方跨越的航道较为繁忙，封航时间较为制约。在上述的2个限制条件下，老桥中跨拆除提出了采用挂篮进行切割下放的总体方案，实施过程中，一方面提前做好挂篮结构的设计，挂篮结构采用贝雷架进行拼装，移位器运用到挂篮上后，单次单个挂篮可拆除2个块段，减少了挂篮的移动次数，对应地减少了封航次数；另一方面，加强了挂篮受力杆件及支架受力的施工监测，整个老桥拆除过程安全、高效，对于后续的跨航道预应力混凝土变截面连续梁桥拆除施工具有一定的技术指导意义。