钢管混凝土系杆拱桥拆除改造施工控制的研究

柯锐

本文主要是以长丰桥的主桥为例分析了钢管混凝土系杆拱桥拆除改造的施工控制问题，以便可以保障此次拆除改造项目能够高质量的完成，为长丰桥的安全运行奠定良好的基础。同时，基于本次研究也能够为其他系杆拱桥的拆除改造提供一定的参考依据，有助于我国现代桥梁项目施工的规范有序开展。

钢管混凝土系杆拱桥是由钢拱肋、吊索、主梁和系杆组成的多次超静定结构体系，具有拱桥的较大跨越能力和简支梁桥对地基适应能力强两大特点，作为一种较优越的桥型在桥梁建造中的应用比较广泛，有力地保障了桥梁运行的安全性与稳定性。长丰桥的主桥就是中承式钢管混凝土系杆拱桥，目前服役已经超过20年，日常运行负荷较大，再加上当时的施工技术比较落后，因此其在运行中暴露出的问题也越来越多，必须要通过拆除改造来保障其功能的正常发挥。

一、工程概况

长丰桥位于武汉市三环线西段，是跨越汉江的一座特大型桥梁，全长1130m，于2001年建成通车。长丰桥的主桥为中承式钢管混凝土系杆拱桥，长372m，跨度为（60.5+251+60.5）=372m，主桥宽度31.9m（含吊杆区），其具体结构包括了钢管拱和横撑、吊杆及锚头、系杆及锚具基础及桥墩。长丰桥主桥为合格级，即“桥梁构件有损伤，但不影响桥梁安全”。为更细致划分结构技术状况等级，参照公路规范对桥梁技术状况等级又进行了评定。武汉长丰桥主桥总得分为71.63，长丰桥主桥桥梁技术状况为3类，即长丰桥主桥有中等缺损，尚能维持正常使用功能，如今其运行时间已经超过20年，改造迫在眉睫。

二、钢管混凝土系杆拱桥拆除改造的施工控制建议

1. 做好施工前的勘察工作

长丰桥建成通车时间较久，周围的建筑设施、管线等布置也都比较复杂，在进行系杆拱桥的拆除改造工作前需要做好管线调查、迁改或保护工作，在施工中应尽可能地避开地下排水管涵和无法迁改的管线，对无法迁改的地面重要管线（如高压燃气、国防光缆等）桥梁施工前采取保护措施，避免此次项目施工对周围的设施造成不利影响。

2. 既有桥的拆除控制

在拆除施工中需要按照《主桥桥面改造施工顺序图》中的相关要求对改造项目进行拆除工作，且拆除工作应由具备相应资质并具有一定类似结构工程经验的单位完成，保障相关拆除人员能够严格按照规范要求进行拆除作业。为了确保拆除环节的安全，还需要对主拱肋的变形、应力后进行实时监测，一旦发现有变形的问题需要立马停止工作并查明原因，确认安全后再继续施工。在拆除施工中应遵循轻缓、对称原则。拆除结构应按指定位置进行存放，避免二次污染。对未涉及改造的帮宽桥梁、检修梯道、盖梁、主拱肋等结构在拆除过程中应注意保护，避免不必要的结构损伤。

3. 重视数据复测工作

相关数据信息是确保项目有序进行的关键，尤其是在拆除改造项目中，原有的数据信息可能会存在遗漏、误差等现象，因此还需要施工单位能够对现状桥梁的平纵断面、桩位坐标、桥墩搞成、跨径布置以及主要结构边线尺寸、主拱圈线形、钢横梁高程及结构边线的坐标等数据进行复测，确保相关设计人员能够严格按照新的数据信息进行改造项目的设计工作。

4. 吊杆更换施工控制

吊杆更换施工控制中，主要是控制好张拉设计索力值、桥面标高变化值，以桥面标高进行控制，桥面标高的变化值应控制在±3mm范围之内。吊杆更换完成后，各吊杆桥面标高与更换前的桥面标高差值不得大于1.5mm。由于原设计吊杆索力数据与实际可能存在一定偏差，施工前中断交通，逐个对索力进行测量，在桥上根据需要布置各个测点，比如测量吊杆的长度变化要在吊杆的上、下吊点固定测量位置，对临时吊杆每级加载后、每次割断钢绞线后和新吊杆各级张拉后，均需要测量桥面标高、吊杆的伸长量，并记录油压表的读数。如果发现桥梁线形或吊杆索力与目标值有较大的差异，查明原因，如有必要则对吊杆进行二次调索。

5. 系杆换索施工控制

利用既有系杆可重复张拉及更换特点，逐根更换，该换索过程需经设计单位根据施工过程复核结构安全。主要工艺流程：拆除防水、防腐及附属部件→单根逐级放张，力系转换至相邻系杆→分级转换至应力为0，旧系杆力完全转换→拆除旧系杆→安装新系杆→分级张拉新系杆，力系由相邻系杆转换回新系杆→直至力系转换至新系杆达到设计力值→安装防水、防腐及附属部件。在该环节的施工控制中主要做好以下几个方面的工作：

一是确保张拉机具与设备的正常运行。

二是在施工前检查系杆的规格、总长是否符合要求，保证孔道尺寸与位置正确，平顺畅通，同时支撑架要平顺。

三是系杆安装时，保护好PE层，避免损伤。系杆穿好后，在构件上注明束号，以便进行后续的核对工作。

四是在施工加载和张拉系杆的全过程应专人设点观测墩顶水平位移，任何情况下墩顶正负水平位移的累计绝对值不得大于5毫米。

6. 混凝土施工控制

在混凝土工程施工过程中极易出现浅层缺损、蜂窝、麻面等病害问题，因此还需要做好该环节的施工控制工作。

一是做好基底表面的清理工作，包括污物、尘土和松软、脆弱部分等，并采用基面人工凿毛的方法进行处理，最后使用清水冲洗干净，并把水分晾干。

二是要重视对混凝土材料的选择与配置工作。严格按照施工要求选择混凝土材料，在一些需要修补改造的地方对混凝土材料会有特殊的要求，比如需要采取改性环氧混凝土修复的部位，凿除区域内破损、松散砼，剔除开凿表面（新老混凝土结合面）的浮石，并清洗开凿表面后浇筑改性环氧混凝土。

三是要重视对混凝土裂缝的处置。在混凝土施工中，经常会因为混凝土的水化热、外界气温变化、混凝土的收缩、沉降和施工振捣不到位等原因导致多种裂缝的出现，其会导致混凝土质量出现问题，影响整个结构的稳定性，因此还需要施工人员能够结合裂缝的成因做好相应的处置工作，比如针对混凝土的收缩问题加强对混凝土原材料的控制，一方面可以减少水泥增加粉煤灰的比例来改善混凝土和易性，减少混凝土干缩问题；另一方面是选择颗粒较大且强度较高的骨料来缩小空隙率和表面积，从而降低水化反应并抑制干缩问题。再就是要控制好混凝土的施工过程，比如控制好混凝土的振捣施工质量，严格控制振捣的时间等，从而全面提高混凝土的施工质量，减少裂缝问题的出现。

四是要加强养护工作，在施工表面略干后可以使用农用喷雾器喷雾养护。

7. 混凝土裂缝的处理

混凝土结构形式的桥梁在建成通车达到一定的使用年限后，由于前期建造、养护不到位，日常的运营维护不善，车辆长期的超载行驶等等原因，混凝土结构的面会出现宽度和深度不一的裂缝。这是一个很大的安全隐患，因此在桥梁改造过程中，对裂缝的处理是相当重要的，同时也是需要得到充分考虑的。通常我们会采用相应的办法进行处置，消除安全隐患，比如对于裂缝宽度小于0.15mm的进行裂缝封闭，裂缝宽度大于0.15mm的采取裂缝灌浆的方法进行处理。修补裂缝是为了提高桥梁的结构安全质量，提升使用寿命，避免这些裂缝在日后越来越大影响桥梁的结构安全，保障人们在桥梁商开车行驶过程中的生命安全。

三、结语

综上所述，系杆拱桥服役过久以及超负荷的运行会产生诸多质量问题，导致整个桥梁的稳定性与安全性受到影响，通过拆除改造可以利用当前先进的施工技术手段完成高质量的施工，同时加强施工控制工作也可以最大程度上提高该结构的施工质量，充分发挥系杆拱桥结构的作用，保障整个桥梁的高质量运行。