多跨市政拱桥拆除施工关键技术

张 驰 王佳宇 林 康

（湖北省路桥集团有限公司，湖北 武汉 430056）

1 引言

市政拱桥拆除的关键技术是由多种技术和工序组成的，需要充分考虑相关因素，方可确保施工效率和质量。目前，随着城市化进程的加速，市政拱桥拆除的需求日益增加，同时，也促进了技术的发展。市政拱桥拆除是一项需要精细计划、细致安排的复杂工程，需要技术上的支持和保障。施工时要考虑多方面因素，如结构分析、安全控制、施工计划等。本文将以汉川市某市政拱桥为例，从施工技术的角度出发，介绍市政拱桥拆除施工的关键技术。

2 工程概况

现状原桥为1971 年7 月1 日建成通车，是一座4 跨双曲拱桥，桥跨布置为4×31.5m，全桥长度约为126m、宽为9.6m，桥梁上部结构为双曲拱桥、下部结构为实体式墩台，桥面横向由人行道（1.5m）+车行道（6.6m）+人行道（1.5m）组成，桥面铺装采用水泥混凝土。该桥上部结构由主拱圈、腹拱和拱上结构构成，其中主拱圈由拱肋、横系梁组成，腹拱由腹拱圈、腹孔墩、拱上侧墙、拱上填料组成；拱肋长31m、矢高5.1m，单片宽22cm、高45cm（包含下贴钢板），每跨有8 片拱肋，全桥共计32 片拱肋；两侧桥台及桥墩上设有腹拱圈，其中两侧桥台各有3 个，每个桥墩上设有6个，全桥共计24 个腹拱圈，腹拱圈净跨2m、矢高1m；腹孔墩厚40～65cm。旧桥桥型布置如图1所示，旧桥实景如图2 所示。

图1 旧桥桥型布置图

图2 旧桥实景图

3 施工工艺

既有桥梁遵循均匀对称拆除原则，先附属后主体、从上往下、从中间往两侧层层拆除的顺序进行拆除。

3.1 施工准备

组织人员对老桥进行勘察，了解老桥的基本概况，分析桥梁的结构，了解现场环境的特殊性，作为编制拆除方案的依据。

3.2 桥面系拆除

（1）路灯和电力管线采用人工配合机械进行拆除。

（2）每侧栏杆拆除由中间向两端进行逐段拆除。拆除时，先用倒链将护栏拉向内侧路面上，防止栏杆坠落桥下，分段处栏杆采用绳锯切割断开，再割开栏杆底部，收紧倒链，将栏杆拉倒在内侧路面上进行分解转运；人行道盖板及挑梁采用啄木鸟凿除，装车运送至指定地点堆放。

（3）桥面混凝土由桥梁中部向两边采用啄木鸟破碎，废渣采用小型装载机装上自卸车运送至指定地点堆放。桥面系拆除顺序如图3 所示。

图3 桥面系拆除施工示意图

3.3 腹拱圈拆除

（1）采用人工持风镐、撬棍等工具将拱上填料撬起，用人工推车将废料运送至桥头，再装车运送至指定地点堆放。

（2）采用人工持风镐、撬棍等工具将腹拱圈撬起，从桥头一侧向另一侧拆除。

（3）每一腹拱圈采取对称拆除，先拆除每腹孔中部的腹拱圈，依次向两边进行。同时，在立柱外侧用方木做斜支撑抵紧，避免拆除过程中发生立柱倒塌，并尽快将拆除的腹拱圈采用履带吊逐块吊运至渣土车上，运输至指定地点。

（4）履带吊站位在支栈桥上进行吊装作业。腹拱圈拆除顺序如图4 所示。

图4 腹拱圈拆除示意图

3.4 腹拱拆除

（1）拱柱拆除使用机械与人工相结合施工，先将拱柱底部与基础分离，用钢丝绳将拱柱端部捆绑牢固，并用履带吊吊住，在确保拱柱与基础彻底分离后及时吊运至渣土车上运输到指定地点。

（2）如果拱柱在凿除过程中不能形成整体吊装，拟用长臂式啄木鸟破碎后人工清理至吊篮中，并及时吊运至渣土车上运输到指定地点，部分机械难以触及区域可由人工持风镐凿除。

（3）履带吊站位在支栈桥上进行吊装作业。腹拱拆除顺序如图5 所示。

图5 腹拱拆除示意图

3.5 主拱拆除

3.5.1 主拱圈吊点布置

七一桥老桥跨径组合为4×31m，每个墩柱上设有6 个主拱圈，主拱圈矢高5.1m、矢跨比1/6，拱肋宽0.22m、高0.55m。该主拱圈采取两点起吊，为保证拱圈在吊装过程中不发生失稳，吊点位置应位于重心以上区域。经计算，取吊点距离拱中心线2.5m，沿拱轴线对称布置，另在拱轴线顶部设置辅助钩吊点，辅助钩不承受竖向荷载，仅在吊装过程中发挥防止拱圈侧翻的作用。其吊点布置如图6、图7 所示。

图6 拱肋切割示意图

图7 拱肋吊点示意图

3.5.2 主拱圈承载力验算

为保证主拱圈在吊装过程中整体结构稳定，应对主拱圈结构承载力进行验算。

①模型建立：主拱圈采用Midas/Civil2020 进行建模，采用梁单元模拟，整体模型如图8 所示。

图8 主拱圈计算模型

②边界条件：主拱圈在吊点位置采用铰接（Dx，Dy，Dz，Rx，Ry，Rz；111000）模拟，其余位置采用共节点模拟。③荷载计算：拱圈自重为-1。④计算结果如图9、图10 所示。

图9 主拱圈弯矩计算结果

图10 主拱圈剪力计算结果

计算结果表明：主拱圈吊装过程中在自重作用下截面最大弯矩值为-111.5kN·m、最大剪力值为47.9kN。按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》的相关规定对正截面抗弯承载力与斜截面抗剪进行强度验算，计算得到正截面最大弯矩为110.5kN·m，小于规范允许值115.6kN·m，斜截面最大剪力为47.9kN,小于规范允许值99.8kN。正截面抗弯承载力和截面抗剪强度满足规范要求。

3.5.3 起重机选型

经计算，切割后起吊的单片主拱圈重量约为7t，考虑钢丝绳与吊具重量，单片主拱圈吊重按7.5t进行计算，若采用单机起吊，其单机吊重应不大于单台吊机计算起重量的80%，即吊机计算起重量为7.5t×80%≈9.4t。根据现场实际情况，吊机起吊过程所需最大工作幅度为18m，本项目拟采用三一SCC750A（75t）履带吊进行老桥拆除施工，配重为25t。根据起重机性能表可知，当工作幅度为18m、起重臂长度为21m 时，起重机额定起重量为9.7t，大于计算起重量9.4t，满足起吊重量和工作站位要求，起重机站位如图11 所示。

图11 起重机整机尺寸图（单位：cm）

3.5.4 主拱圈吊点布置

主拱拆除顺序为从中间往两边对称拆除。当拆除对象为中间2、3 跨时：①由人工持风镐、撬棍等工具将拱肋两侧的横系梁、拱波凿除。解除单片拱肋的横向联系；用钢丝绳将主拱圈捆绑牢固，采用1 台75t 履带吊抬吊拱肋上的吊点，用绳锯将主拱圈内拱肋沿切割线切断，拱肋切割前要将拱脚留存（拱脚位置5m）的部分设置临时对拉装置，边跨位置的拱脚设临时支撑。②拆除顺序依次为第2 跨、第3 跨、第1 跨、第4 跨，每跨内拱肋在横桥向采取对称拆除，由边缘到中心线，并尽快将拆除的拱肋拆解后逐块吊运至渣土车上，运输至指定地点。③履带吊站位在主拱临近的支栈桥上进行吊装作业，单片主拱圈切割后起吊最大重量约7t，综合考虑其重量、吊车工作幅度、起吊高度、起吊能力和起吊后拱圈运输退场，拟采用SCC750A（75T）履带吊。配重为25t、起吊最外侧主拱圈时最大起重臂长度为21m、最大工作幅度为18m。

当拆除对象为1、4 跨时：①由人工持风镐、撬棍等工具将拱肋两侧的横系梁、拱波凿除。解除单片拱肋的横向联系；用钢丝绳将主拱圈捆绑牢固，采用1 台75t 履带吊抬吊拱肋上的吊点，用绳锯将主拱圈内拱肋沿切割线切断，拱肋切割前要将拱脚留存（拱脚位置5m）的部分设置临时对拉装置，边跨位置的拱脚设临时支撑。②拆除顺序依次为第2 跨、第3 跨、第1 跨、第4 跨，每跨内拱肋在横桥向采取对称拆除，由边缘到中心线，并尽快将拆除的拱肋拆解后逐块吊运至渣土车上，运输至指定地点。③履带吊站位在主拱临近的支栈桥上进行吊装作业。

注意事项：①主拱圈采取两点起吊。为保证拱圈在吊装过程中不发生失稳，吊点位置应位于重心以上区域。经计算，取吊点距离两侧切割点底部水平距离8m，沿拱轴线对称布置，另在拱轴线顶部设置辅助钩吊点，辅助钩不承受竖向荷载，仅在吊装过程中发挥防止拱圈侧翻的作用。②第2、3 跨拱圈临时支撑采取3 排布置，每排2 根p245钢管桩支撑作为基础。经计算，钢管桩需要打入粉质黏土层3.5m 及以上；双拼I25a 工字钢枕头梁支撑，支撑与主拱圈底部加固钢板采取焊接连接。③第1、4 跨靠近桥头部分拱圈临时支撑采取双拼I25a 工字钢作为基础，每道拱圈下设一组双拼I25a 工字钢，共8 组，工字钢要与主拱圈底部加固钢板进行焊接。④根据计算所得单片主拱吊重约为7t、单个吊机计算起重量为9.4t，选取15t 卸扣满足相应吊装要求，选取单根吊重不小于15t的钢丝绳，钢丝绳选取长度应不短于8m。

3.6 墩柱、扩大基础拆除

由长臂挖掘机带破碎头沿扩大基础上方残余肋拱开始，顺着结构物形状远距离凿碎混凝土，使其自然塌落或从高到底分层凿除，完成拆除后将碎渣等用挖机清出河道，并由自卸车装车运走。

3.7 河道清理

用长臂挖机配合大型挖土机把掉进河内的残碎块和施工垃圾清理干净后外运至指定消纳场，全桥拆除完成。为防止桥梁拆除过程中的粉尘对周边环境造成污染，施工过程中应使用洒水车和雾炮机对现场不间断进行洒水降尘，以满足环保要求。

4 结语

本文重点介绍了汉川市内某4 跨双曲拱桥的拆除关键技术，主要从桥面系、腹拱圈、腹拱、主拱、墩柱、扩大基础等部位的拆除要点、主拱圈承载力验算、起重机选型等方面进行了详细介绍，在工期与施工质量方面取得了良好效果，可在类似项目中推广应用。