浅析桥梁顶推拆除施工技术

摘 要：结合广东省佛开改扩建项目北江大桥拆除工程，比选最优施工方案，详细介绍桥梁顶推拆除施工工艺、施工过程及施工注意事项，并介绍顶推拆除主要施工技术控制方法，提出顶推拆除桥梁满足箱梁受力要求、施工工艺可操作性强、投入设备少、对周围环境影响小，具有广阔的发展前景。

关键词：桥梁拆除；顶推施工；钢导梁；多点连续牵引；限位装置；施工监控

中图分类号： U445 文献标识码： A 文章编号：

近年来，随着地区经济的进一步发展，交通量增大、荷载等级的提高以及桥梁运营年限的增加，我国早期修建的一些桥梁，特别是上世纪60、70年代的桥梁，由于当时桥梁设计与施工规范还不够完善、经验不足，交通量增长预测不够准确，无论是桥梁结构、还是荷载等级都不能满足现在日益增长的交通需要，大部分桥梁不可避免面临加宽改造或是拆除重建。

桥梁拆除工作是一项比新建桥梁具有更多未知因素、高风险、高难度、高技术含量的工作。目前国内尚无桥梁拆除设计、施工规范（施工指南）等，而且相关方面的报道和工程实例也较少，拆除方法还不够系统，不够完善。

对于需要拆除的桥梁，应根据桥梁本身特点及周边环境要求，同时要满足工期要求、经济合理，不影响现有交通的前提下，为需要拆除桥梁选择合适的拆除方法。本文结合广东省佛开改扩建项目北江大桥拆除工程，介绍桥梁顶推拆除施工工艺及桥梁拆除施工技术控制方法。

一、工程概况

北江大桥全长1370m，主桥为（40+7×50+40）m的9孔连续箱梁，共长430m，上部结构采用预应力混凝土箱梁，梁宽12m，高为3m。施工时，采用顶推施工P.C连续箱梁方法施工，根据当时的施工条件，全梁段划分为16段预制，首段和末段梁长为14.92m，标准梁段为16.67m，逐段浇筑、逐段顶推的水平顶推施工。

该桥跨越顺德水道，航道等级原为国家4级航道，双孔单向通航，通航孔跨径为50m，经航道整治，提升到3级，相应需设置2×100m的双孔单向通航孔，因此该桥进行改扩建，先在原桥两侧修建新桥，待完成后转移交通至新建桥，然后拆除旧桥，在旧桥位置建立重建桥，最后左右每侧各两分幅桥梁合二为一，形成整体。

二、桥梁拆除方案比选

根据北江大桥主桥的结构特点、地理位置等情况，项目组经过方案对比，决定采用反顶推拆除（即与旧桥顶推施工方向相反），更为合理且便于施工。

该桥采用顶推施工，在桥梁顶推过程中设置了临时预应力束，能够满足顶推施工要求，但是在顶推过程中临时预应力束已经拆除，若不采取任何措施进行顶推拆除，混凝土箱梁最大悬臂阶段弯矩较大，梁体拉应力超限，梁体出现裂缝后，在顶推过程中反复荷载作用下，箱梁刚度降低极快，梁体易出现严重裂缝甚至断裂的情况，为保证施工安全顺利进行，项目部组提出以下三种解决上述问题的措施：

一是在悬臂前端加导梁，见图1。

二是在混凝土梁顶面连接钢箱梁，采用可靠的措施使混凝土梁与钢梁共同参与受力，形成一个组合结构，见图2。

三是在混凝土梁顶面借助辅助索塔加体外预应力束，见图3。

图1钢导梁措施

图2钢箱梁措施

图3体外预应力钢束措施

对三种措施进行模拟分析，计算结果表明，上述三种方案都是可行的，均能有效的降低悬臂过大带来的过大内力和应力。

从施工工艺方面来看，采用钢箱梁方案钢箱梁与混凝土的连接构造复杂，难以保证同一截面位置钢材与混凝同受力；采用体外预应力钢束措施，为了保证正负弯矩都能满足承载力要求，顶推过程中会出现多次张索、放索，施工繁琐。采用钢导梁顶推拆除方案与顶推施工相近，工艺成熟，与原桥成桥施工时结构受力工况类似，对航道的影响较小，同时也可利用原顶推施工中埋设的导梁接头、拉锚器等预埋件。综上所述，项目组决定采用架设钢导梁反顶推法进行拆除施工。

三、桥梁顶推拆除施工工艺

目前较常见的顶推工法有逐点顶升多点连续牵引、整体同步顶升分段牵引、契进式顶推法等，通过对几种顶推工法与本工程的契合性、可操作性、工期以及经济性等方面进行比较，本工程采用逐点顶升多点连续牵引法施工。

待交通转移完毕后，顶推施工正式开始，顶推拆除主要包括搭设平台、钢导梁安装、梁体顶升更换支座、安装顶推设备、梁体牵引、梁体凿除；一个节段顶推凿除完毕，下一个节段继续顶升、牵引、凿除，直至全桥拆除完毕。根据顶推过程整体计算，确定采用原节段长度，即首尾段14.92m、标准梁段为16.67m划分顶推拆除节段。

1、搭设平台和钢导梁安装

钢导梁安装、梁体凿除均需要搭设工作平台，因此在顶推前需进行平台搭设。

导梁主要为吊装施工，搭设平台放置钢导梁便于现场焊接施工，平台不必很大。混凝土箱梁顶出后，在平台上将混凝土梁段凿除。凿梁平台不仅承受箱梁自重，还有机械设备等，因此，凿梁平台需要严格设计。根据桥梁顶推过程整体模型计算结果，该项目在反顶推最后一跨40m范围内搭设凿梁平台，同时，也可用做导梁拆除平台。

鉴于原主桥采用钢导梁顶推施工成桥，顶推拆除亦选择相同的工字形钢导梁。在对旧桥箱梁检查时发现，旧桥顶推施工采用的钢导梁接头可见，锈蚀程度不深仍可利用，因此，采用工厂焊接成型的一段钢导梁与导梁接头现场焊接在一起。为保证现场焊接质量，焊接采用CO2保护焊。

2、梁体顶升、更换支座、安装滑道系统

顶推前，需先将梁体顶升、拆除支座。梁体顶升时，采用逐点顶升，该方法一次性投入设备少，同时旧桥建设施工时也采用该方法。

梁体采用单幅桥同步顶升3跨，并拆除1个桥墩支座，前移一跨顶升，再拆除1个桥墩支座，以此类推。顶升时，根据各墩的支座反力分布情况，首先在每个桥墩的盖梁上对称布置4台200t的YD500-160竖向千斤顶。每次同时布置三跨，横向位置应尽量靠近支座垫石，纵向处应尽量靠近横隔板中线；同时千斤顶底面应设置40mm～60mm的钢板，避免千斤顶底座应力集中引起混凝土开裂。每个盖梁上顶升千斤顶配置一台ZB10/320-4/800B电动油泵，通过中心控制系统统一控制，从而实现顶升的同步和个体的调整。

顶升后，拆除盖梁上的盆式支座。安装调平垫块、滑道、滑块。复测高程无误后卸载千斤顶，将箱梁放置到滑道上面。滑移系统由支座垫石、钢筋混凝土垫块、下滑道、上滑块组成。在最不利工况下单个滑道承压约8500kN，承压面达25MPa。为保证顶推顺利进行，需要在滑道上涂抹一层剂。

3、牵引系统

牵引系统由反力架、拉锚器、连续千斤顶和控制系统组成，在每个桥墩上布置1台100t纵向ZLD100连续千斤顶，通过钢绞线连接拉锚器，用于牵引施工，牵引力富余系数为1.63，牵引钢绞线布置在箱梁中心线上。

（1）安装反力架

反力架作为牵引系统的主要构成部分，在每个桥墩盖梁上布置一个，用来固定纵向牵引千斤顶，抵消千斤顶在牵引过程中的反力。反力架采用6根的10.9级高强螺栓与盖梁连接。

（2）安装拉锚器

拉锚器是梁体顶推力的直接作用点，即连续千斤顶通过张拉钢绞线，将纵向牵引力通过拉锚器传递给梁体，使梁体与支座产生相对位移，实现向前顶推。