系杆拱桥拆除施工工艺及要点研究——以尹山大桥为例

程宁CHENG Ning

（上海建工集团股份有限公司，上海 200126）

1 工程概况

本工程西起迎春南路、东进路跨越规划S227，京杭运河，止于吴东路，其中需对老桥进行拆除，项目全长约1350m，其中桥梁段长约427m，道路红线宽度40m，采用双向六车道，尹山大桥主桥跨径为140m，采用下承式系杆拱桥结构，宽43m，两侧设置下沉式非机动车道和人行道；两侧分别设引桥接地，西侧引桥全长231m（跨径布置为3×28m、28+35+2×28m），东侧引桥全长56m（跨径布置为2×28m），均为现浇箱梁。

2 系杆拱桥结构特点分析

它将拱与梁两种基本结构形式组合在一起，共同承受荷载，充分发挥梁受弯、拱受压的结构性能和组合作用，拱端的水平推力用拉杆承受，使拱端支座不产生水平推力。拱与弦间用两端铰接的竖直杆联结而成，内部为超静定体系，外部则为静定，因此对墩台不均匀沉降无影响。拱座的水平推力的产生大都来自拱上荷载，但由于系杆的存在，水平推力被其约束，在拆除方式上要结合这一特点，制订“先建后拆、后建先拆、对称同步”拆除原则。

3 施工流程

桥梁的拆除过程一般是原建造过程的逆过程，也可根据桥梁结构、受力特点及拆除过程中构件的起重量的变化，制订合适的拆除流程，并充分利用现代化的拆除设备，可安全、快速、高效完成拆除施工。针对结构特点及拆除施工原则，确定如图1 所示拆除施工流程。

图1 施工流程图

4 施工工艺要点

4.1 施工准备

为了清晰阐述拆桥思路与施工工艺，表述拆除顺序，需要对老桥（重点主桥）相关待拆构件进行系统编码，如图2 所示。①桥墩编码：从西至东，依次编为0#台、1#—4#墩、5#台。②桥跨编码：从西至东，依次编为1#—4#跨。③横梁编码：从西至东，依次编为0#—12#。其中，0#、12#为端横梁，1#—11#为中横梁（主桥）。④吊杆编码：从西至东，依次编为1#—11#（与主桥中横梁编码重合）。北侧、南侧吊杆分别再编为1#组、2#组。⑤风撑编码：从西至东，依次编为1#—4#风撑。⑥拱肋编码：从北至南，依次编为1#、2#拱肋。⑦加劲梁编码：从北至南，依次编为1#、2#加劲梁（与拱肋编码重合）。⑧桥面板编码：（主桥）每段桥面板，从北至南，依次编为第1#—18#块（引桥每跨为19#块）。

图2 拆除构件编码示意图

4.1.1 浮吊的选取 根据河道宽度、水深、流速、河底性质、岸边状况等，经研究，本工程拟定采用组合式浮吊设备：800t 浮吊船作为水上吊拆作业设备。该船工作状态下长度57m，拼宽28m，型深3.5m，吊装吃水2.6m 左右，吊杆到船头8.5m 采用70m 扒杆，65 度倾角，水平距离29.58m，船头至吊点距离21.08m，最大起重量为530t，满足施工需求。

4.1.2 汽车吊的选取 主桥部分加劲梁及拱肋拆除时，需要在引桥及陆上进行作业。考虑到待拆构件的大小、重量、起吊高度、回转半径等，本工程拟选用50t 及130t 汽车吊作为主要吊拆设备。

4.2 桥面附属设施拆除

主要拆除内容为，拆除桥面铺装、护栏、人行道板与挑梁、伸缩缝、缘石、桥上管道、指示牌等。拆除作业时水上安全管制：拆除前，须向海事部门报备，并安排3 艘巡逻快艇（第三方专业护航公司）进行水上交通管制，引导过往船只在非作业区域桥下通过，确保水上交通安全。小构件直接采用人工方法拆除；大构件拆除：采用人工+25t 汽车吊辅助拆除。以两根立柱为一组，用氧气割枪切割立柱的基础和栏杆扶手后，采用吊车将拆卸的护栏吊运至引桥处集中处理。桥面附属结构拆除完成后，及时安装临时性围护，并对主桥两端进行封闭，悬挂标识标牌，禁止非拆桥班组人员进入。

4.3 风撑拆除

在桥面板拆除前进行切割拆除，将2#及3#风撑拆除后，安装在2#、10#吊杆位置，作为临时风撑1#、2#。利用登高车将钢丝绳提前在风撑两端（距端头1.5m 处）挂好扣牢，采用25t 汽车吊预提；然后施工人员站在登高车上，利用气枪将风撑烧断，汽车吊吊至2#、10#吊杆位置，与拱肋焊接一起作为临时风撑。

4.4 水中支架施工

本工程支架立柱拟选用ϕ630mm（外径）×8mm 钢管桩；选用400×400×13×21mm 双拼型钢作为支架结构的分配梁；选用15cm×15cm 方木作为顶梁。方木与加劲梁底缝隙采用1mm 厚钢板垫实。水中临时墩桩顶标高7.91m，桩底标高为-17m，有效桩长为25m。支架立柱纵向间隔2.5m、横向间隔2.8m。全桥共有4 组支架，共16 根立柱。水中防撞墩及引导桩均采用ϕ500mm（外径）×8mm 钢管桩，入土4m，漏出水面3m，由驳船运载450 打拔机施工。

4.5 桥面板与中横梁拆除

从跨中开始，两个作业组分别向东、西侧退行对称作业。同时，中横梁与每榀桥面板必须同步拆除。面板安放在加劲梁和横梁上，拟采用圆盘沿加劲梁和中横梁的边缘线将桥面板（连同桥面铺装）分块切割拆除，用汽车吊吊离。桥面板吊除时，需专人指挥，两侧对称拆除，避免受力不均而造成事故。保留边中横梁。为了增强残存拱肋、加劲梁的侧向稳定性，1#、2#、3#、9#、10#、11# 中横梁不提前拆除。在每片桥面板上设置4 个吊装孔，采用水钻在桥面板上取孔作为吊装孔。在每个切块四角离边线25cm（距板长边）、200cm 的位置各标注一个吊装孔，孔径15cm。

4.6 拱肋及加劲梁拆除

4.6.1 A 段拱肋及加劲梁拆除 本次A 段拱肋及加劲梁均采取静力切割分段，切割的工具主要为链式切割机（绳锯），绳锯主要进行梁体切割分段。每次切割梁体之前需保证吊装钢丝绳安装到位，浮吊预提切割。拆除A 段拱肋及加劲梁时，浮吊把杆仰角设置为65°，确保起吊高度及水平作业半径满足吊除作业的要求。起吊前先检查确认梁体的连接是否已全部解除，钢丝绳是否已挂设就位、检查拱肋的捆绑与浮吊吊钩之间的牢固，吊臂应伸到拱肋的中心正上方，现场设置专人指挥。拆除施工前，对浮吊工作范围内河道进行清淤，确保河水深度未大于2.7m。

A 段拱肋预提，切割拆卸之前，需用浮吊预先提吊待拆构件，步骤为：封航、浮吊船就位、吊装钢丝绳上钩、主吊收紧。主吊收紧要以钢丝绳刚刚绷紧为宜。

A 段拱肋及加劲梁拆除，设置封闭切割区域。切割期间设置封闭区域，布设相关标志标牌，非作业人员禁止进入作业区，并安排专职安全管理人员值守。拱肋预提后，施工人员站在切割平台上，首先用氧气切割枪对拱肋外侧钢板切割一圈（2cm 宽），随后采用绳锯沿着切割地缝，对拱肋完成切割。为防止钢丝绳吊装过程中滑动，需要设置防滑钢丝绳限位件。每个吊点安装两根直径61mm，强度1770MPa 的钢丝绳，吊装拱肋A 段共用8 根钢丝绳。

在拆除过程中，考虑到先拆除加劲梁后会产生水平推力，故在施工过程中，拱肋先完成割断，随后再将加劲梁割断。拆除过程中需检测桥梁的整体位移及相关构件的应力变化。

施工步骤如下：步骤一：提前在拱肋吊点侧面焊接穿绳平台，为安装钢丝绳做准备，穿绳平台采用50 的角钢，长1.2m，宽80cm，高90cm；切割前吊装钢丝绳穿引完毕，绳锯就位做好准备，通知海事部门封航，浮吊就位，吊装钢丝绳绳头套在800t 浮吊船滑车吊钩上。启动主吊卷扬机，收紧吊装钢丝绳，其中以钢丝绳绷紧为宜。步骤二：切割完成后，确认已全部切割无误后再启动浮吊慢慢向下落钩，落钩后持荷5 分钟，使浮吊各工况稳定无误后，浮吊方可缓缓向后退，在加劲梁的两端设牵引绳，由工人在岸上拽拉，以便控制拱肋及加劲梁的稳定转向。该阶段拆除构件重量为321t。步骤三：浮吊在载重工况下，向后缓慢退行10m 左右后，由岸上设置的地锚（219*10mm 钢管桩）牵引浮吊缓慢转向，将拆除构件放置于岸边，然后对构件再分割及破碎。此时浮吊应距离岸边的最小距离为4m。地锚1、2、3、4 主要用于浮吊定位，地锚5 主要用于浮吊转向，浮吊转向期间，其余地锚配合地锚5 工作。步骤四：重复步骤一，预提南侧A 段拱肋及加劲梁。该阶段拆除构件重量为321t。步骤五：重复步骤二，拆除南侧A 段拱肋及加劲梁。该阶段拆除构件重量为321t。步骤六：浮吊在载重工况下，向后缓慢退行30m 左右后，由岸上设置的地锚（219*10mm 钢管桩）牵引浮吊缓慢转向，将拆除构件放置于岸边，然后对构件再分割及破碎。此时浮吊应距离岸边的最小距离为4m。地锚1、2、3、4 主要用于浮吊定位，地锚5 主要用于浮吊转向，浮吊转向期间，其余地锚配合地锚5工作。至此，A 段拱肋及加劲梁全部完成拆除。

4.6.2 B 段拱肋及加劲梁拆除 本次B 段拱肋及加劲梁均采取静力切割分段，切割的工具主要为链式切割机（绳锯），绳锯主要进行梁体切割分段。每次切割梁体之前需保证吊装钢丝绳安装到位，浮吊预提切割。

步骤一：切割前吊装钢丝绳穿引完毕，绳锯就位做好准备，通知海事部门封航，浮吊就位，吊装钢丝绳绳头套在800t 浮吊船滑车吊钩上。启动主吊卷扬机，收紧吊装钢丝绳，其中以钢丝绳绷紧为宜（预提力为吊重物的重量的5%）。切割正式开始。该阶段拆除构件重量为245t。该阶段运河水面按照1.2m 计算。步骤二：切割完成后，确认已全部切割无误后再启动浮吊慢慢向上抬起，持荷5 分钟，使浮吊各工况稳定无误后，浮吊方可缓缓向后退，在加劲梁的两端设牵引绳，由工人在岸上拽拉，以便控制拱肋及加劲梁的稳定转向。步骤三：浮吊在载重工况下，向后缓慢退行，由岸上设置的地锚牵引浮吊缓慢转向，此时浮吊应距离岸边的最小距离为8m，将拆除构件放置于岸边，然后对构件再分割及破碎。地锚1、2、3、4 主要用于浮吊定位，地锚5 主要用于浮吊转向，浮吊转向期间，其余地锚配合地锚5 工作。重复以上拱肋及加劲梁拆除步骤，完成剩余东侧B 段拱肋及加劲梁的拆除。至此A、B 段拱肋及加劲梁完成拆除，剩余边端加劲梁及拱肋，拆除剩余加劲梁及拱肋时，均不需要封航施工。

4.6.3 C 段拱肋及加劲梁拆除 主桥边段构件主要包括：拱肋C 块、加劲梁C 块、拱脚、1#与11#中横梁及桥面板、端横梁、交汇墩的上加劲梁、交汇墩顶部2m 段等。采用130t 轮式吊机+切割法进行拆除。找好130t 轮吊在引桥桥面的站位，确定好待拆构件的最佳回转半径。固定好切块的切割、吊装位置并将钢丝绳捆扎固定好，吊机适当用劲预提。利用登高车人工用气枪沿切割缝标线从下往上将拱肋烧断。拱肋切块吊离，此阶段吊车最大作业半径为13.84m，最大吊重26.7t，吊车额定起重量为36t。桥面板及中横梁拆除。拆除工艺流程与主桥中段桥面板及中横梁的拆除相同。此阶段吊车最大作业半径为12.1m，最大吊重26.42t，吊车额定起重量为45.5t。加劲梁C 段拆除，采用130t 汽车吊确定好待拆构件的最佳回转半径。固定好切块的切割、吊装位置并将钢丝绳捆扎固定好，吊机适当用劲预提。用绳锯沿拱脚切割线将加劲梁切断。吊车吊至岸边进行破碎后再行处理。

4.7 拱脚拆除

利用引桥位置原地面，采用130t 汽车吊确定好待拆构件的最佳回转半径。在吊装位置将钢丝绳捆扎固定好并，吊机适当用劲预提。先沿拱脚与端横梁切线位置采用绳锯切割，然后再采用氧气割枪切割墩顶支座，切割完成后吊至岸边破碎后再处理。此阶段吊车最大作业半径为9.12m，最大吊重33t，吊车额定起重量为53.5t。

4.8 下部结构拆除

立柱、承台以及地系梁拆除，直接利用破碎机拆除，从上到下依次进行拆除。拆除施工的同时必须保证洒水，降尘，确保环保要求和文明施工。承台破碎完成后，根据要求需进一步拆除桩基，采用挖机将桩基位置进行放坡开挖，直至开挖到-4m 处，然后采用炮头机对桩基进行破碎，全桥共计桩基16 根（桩径1.2m），桩基破碎至相应标高后，利用挖机将破碎混凝土块完成清理。清理完成后，由监理单位会同代建单位、施工单位对桩基拆除标高进行验收，验收合格后，对开挖位置进行回填处理（如图3）。桩基拆除完成后须对河道进行全面清理，确保河道无残渣遗留。

图3 老桥桩基与河床位置关系图

5 总结

综上所述，系杆拱桥的拆除随着施工工艺复杂程度而变化，风险也随之变化，拆除过程也会受到诸多因素的影响，极易使待拆除的桥梁状态偏离预期状态。所以建立必要的理论数据模型与监控数据进行比较，并确定拆除作业的关键要点，可以因地制宜地将结构受力状态较为复杂的桥梁安全、高效地拆除。