李亞民，李金恒

(中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410004)

橋梁拆除方法常見有機械拆除和爆破拆除，爆破拆除往往受制于當?shù)厣鐣h(huán)境、航道管理要求等難以實施，機械拆除一般采用橋梁建設(shè)時的逆序過程施工。斜拉橋拆除中三臺涪江大橋采用深孔、水下和潛眼爆破相結(jié)合，肥西縣派河大橋采用控制爆破拆除，采用機械拆除的斜拉橋僅見于淮鋼大橋和大里營斜拉橋，大跨度復雜環(huán)境下框架式稀索體系斜拉橋的機械拆除在中國尚屬首例。

1 工程概況

南閣大橋舊橋位于廣東省東莞市X236線上，是連接道窖、厚街兩鎮(zhèn)的重要通道，橫跨東江南支流東莞水道，內(nèi)河Ⅲ級航道，建成于1993年，主橋為雙塔雙索面框架式稀索體系斜拉橋。該橋出現(xiàn)一定結(jié)構(gòu)病害并有繼續(xù)發(fā)展趨勢，且通行能力不足、通航凈空不滿足規(guī)劃航道等級要求，需對其實施拆除后新建，拆除混凝土共計約5 192 m3，斜拉索48.5 t。南閣大橋主橋基本特性見表1，橋型立面見圖1。

圖1 南閣大橋主橋橋型圖(單位：m)

表1 待拆主橋橋梁基本特性

2 施工難點

(1)該橋是中國首座采用機械法拆除的大跨度框架式稀索體系斜拉橋，且在繁忙水道上，拆除方法、施工組織、結(jié)構(gòu)計算及監(jiān)測等方面都無成熟經(jīng)驗可借鑒。

(2)結(jié)構(gòu)特殊，施工安全風險高?？蚣苁较∷黧w系斜拉橋非常規(guī)結(jié)構(gòu)，且年久失修，拆除前需對其健康狀況進行全面、深入的了解，充分考慮結(jié)構(gòu)病害對拆除施工的影響。高空放索、水上大噸位構(gòu)件吊裝、大斷面混凝土構(gòu)件切除等作業(yè)施工安全風險大，施工管控要求高。

(3)作業(yè)時間受限，施工組織要求高。橋址所在的東莞水道，承擔較重的通航任務，施工期僅能間歇性封閉航道。拆除作業(yè)實施前，需精心組織，合理細化封航時段內(nèi)拆除工作量，并保障規(guī)定時間內(nèi)完成計劃任務、提高作業(yè)效率。

3 施工方案

根據(jù)南閣大橋結(jié)構(gòu)體系特點，結(jié)合設(shè)備資源和通航要求，橋跨結(jié)構(gòu)采用了與建橋時“逆序”的總體拆除方案，即分級釋放斜拉索，交叉對稱拆除主梁，再解體框架結(jié)構(gòu)。浮吊配合繩鋸切割，吊運至道滘岸的臨時碼頭，二次破碎。浮吊在下游逆水進入橋梁拆除區(qū)域，交叉錨臨時定位，吊運節(jié)段時靠收絞錨繩和拖船輔助轉(zhuǎn)向、進退。協(xié)調(diào)航道管理部門在橋位上下游設(shè)浮標警示燈，浮吊作業(yè)期間暫時封閉航道。橋跨結(jié)構(gòu)拆除施工工藝流程見圖2。

圖2 橋跨結(jié)構(gòu)拆除工藝流程圖

4 施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1 斜拉索放索

因斜拉索長度較短，常用動測儀法難以測得準確索力值，在斜拉索塔頂錨端安裝千斤頂及工具撐，通過油表讀數(shù)獲取索力值，與理論成橋索力對照分析，輸入到分析模型中，實測結(jié)果見表2。

表2 現(xiàn)狀索力檢測結(jié)果

斜拉索索力分6次釋放。在塔頂采用500 t千斤頂對稱、同步進行放索，與主梁拆除交替進行，每階段放索分加載、卸載、錨固三步。加載時張拉至錨固螺母松動、螺母能自由旋轉(zhuǎn)；卸載時螺母向外旋轉(zhuǎn)預設(shè)長度，千斤頂回油卸載至設(shè)定索力；錨固時監(jiān)測索力值是否滿足要求，螺母擰緊錨固，千斤頂回油。過程中采取偏差預警，中、邊跨總索力偏差預警值為100 kN，主塔偏位預警值為20 mm。具體施工流程見表3。

表3 斜拉索分次放索施工流程

4.2 框架縱梁拆除

跨中橫梁、縱梁、上塔柱和斜拉索共同構(gòu)成斜拉橋框架受力體系，縱、橫梁里配置有預應力束。為避免預應力束錨頭切除后預應力失效的情況發(fā)生，根據(jù)縱梁預應力束的布束及錨固情況，采取設(shè)置臨時墩、分段切除框架縱梁的方案?？v梁邊跨預應力在中跨距主塔14 m處錨固，設(shè)置有施工縫，在此處設(shè)切割面，將縱梁分為中跨中梁、中跨邊梁和邊跨縱梁3段。先在浮吊輔助下切除中跨中梁，并在施工縫位置設(shè)置臨時墩(鋼管樁+分配梁)進行支撐，再切除邊跨縱梁，最后切除中跨邊梁，以確?？v梁在拆除中處于可控狀態(tài)?？v梁鋼束布置見圖3，臨時墩布置見圖4。

圖3 縱梁鋼束布置圖(單位：m)

圖4 臨時墩布置圖(單位：m)

4.3 大斷面混凝土構(gòu)件切分

主跨結(jié)構(gòu)中主梁、橋塔、縱橫梁斷面較大，采用液壓金剛石繩鋸機切割技術(shù)。液壓金剛石繩鋸機切割是通過液壓馬達高速驅(qū)動帶有金剛石串珠的鋼絲繩索，繞被切割物體運轉(zhuǎn)，高速磨削被切割物體，最終實現(xiàn)被切割體快速分離。由于塔柱分節(jié)切分位置距離橋面約6 m，通過在塔身設(shè)置支撐架及導向輪組，實現(xiàn)高空切割。主梁、縱梁等均在橋面利用繩鋸完成切割。

4.4 浮吊吊裝轉(zhuǎn)運

橋跨結(jié)構(gòu)構(gòu)件吊重大、桿件長，其中邊跨縱梁單吊重量為245 t、梁長32 m，選用自行式450 t浮吊，拋錨船輔助拋錨。通過對起吊物重心和鋼絲繩計算確定吊點位置，吊繩采用4根6(股)×37(絲)、φ60.5 mm纖維芯鋼絲繩，安全系數(shù)不小于6，并在構(gòu)件棱角位置設(shè)弧形鋼板作吊繩保護措施。構(gòu)件吊離后，浮吊在負重狀態(tài)下通過自動力和收絞錨繩、拖船輔助轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)運至岸邊碼頭破碎場集中破碎。

4.5 拆橋仿真分析

采用Midas/Civil對拆橋全過程進行了仿真計算(模型見圖5)。橋塔、縱橫梁采用梁單元模擬，斜拉索采用桁架單元模擬，現(xiàn)階段索力值為實測值，考慮混凝土的時間效應，分為24個施工階段建立計算模型。通過模擬仿真分析，對拆橋方案進行細化，為監(jiān)控和預警值提供理論依據(jù)。

圖5 橋跨結(jié)構(gòu)計算模型

5 施工結(jié)果及分析

橋跨結(jié)構(gòu)拆除實行了全過程監(jiān)控，監(jiān)控內(nèi)容有：縱梁、主塔關(guān)鍵部位應力監(jiān)控、縱梁沉降監(jiān)控、主塔偏位監(jiān)測、索力監(jiān)測。選用快貼集成應變計和DH3819無限靜態(tài)應變測試系統(tǒng)進行應力監(jiān)測，采用塔端千斤頂讀數(shù)結(jié)合JMM268-1索力動測儀監(jiān)測斜拉索索力，主塔偏位、縱梁沉降采用全站儀、水準儀進行監(jiān)測。主塔偏位測點布置于塔頂，縱梁監(jiān)控測點布置見圖6。

圖6 縱梁應力測點布置(單位：m)

經(jīng)橋跨結(jié)構(gòu)拆除過程中實測數(shù)據(jù)與理論計算數(shù)據(jù)對比分析，主梁拆除過程中縱梁應力值均沒有超過混凝土強度設(shè)計值，出現(xiàn)最大拉應力為0.97 MPa，低于設(shè)計值2.51 MPa；斜拉索第1次與第2次放索后主塔偏移與理論值相差最大20 mm，其余工況下基本吻合；縱梁在施工過程中沉降幅度均處于結(jié)構(gòu)安全范圍內(nèi)，最大值為62 mm；拆除過程安全、可控?？v梁斷面切開后，縱梁內(nèi)預應力管道壓漿爆滿，預應力筋局部輕微銹蝕，臨時墩在拆除過程中作為安全措施使用。14#墩縱梁及塔柱測點數(shù)據(jù)如表4、5所示。

表5 14#墩主塔偏移量及縱梁沉降實測值

6 結(jié)語

南閣大橋主橋橋跨結(jié)構(gòu)拆除工程于2018年12月14日開始，2019年1月8日完成，歷時26 d。實施方案綜合考慮舊橋病害、橋跨結(jié)構(gòu)特征、通航要求以及設(shè)備資源情況等因素，采用有限元仿真分析、分級放索、大斷面繩鋸切割、浮吊大噸位吊轉(zhuǎn)、信息監(jiān)控等技術(shù)，準確掌握橋跨結(jié)構(gòu)在拆除過程中的受力變化情況，實現(xiàn)了橋梁快速拆除，保障了橋梁拆除安全。該項目作為大跨度框架式稀索體系斜拉橋橋跨結(jié)構(gòu)拆除工程，尚屬中國首次，對今后類似橋梁拆除工程具有很好的借鑒意義。