无锡新虹桥桥梁拆除施工研究

摘要：本文结合一座预应力混凝土系杆拱桥拆除的工程实例，介绍了整体吊装法的拆除方法，结合工程实例分析该种方法的经济性和适用性，并通过有限元分析软件仿真分析拆桥施工过程，给出同类型桥梁拆除施工的建议。

关键词：系杆拱桥；整体吊装法；仿真分析；桥梁拆除

航道桥梁的拆除技术，对我国目前的经济发展有重要的现实意义。我国在此方面的研究较少，特别是处于复杂周边交通环境情况下如何拆除桥型轻巧、结构内外静不定次数少、桥梁边界条件简单的现有旧桥，国内缺乏相应的成熟方法和工程实践，更没有完善的桥梁拆除技术规范可供参考。在这种情况下，以无锡新虹桥的拆除为研究对象，针对此类跨航道下承式系杆拱桥在拆除过程中遇到的关键技术进行必要的力学分析和验算，对于完善和优化拆除施工工艺、保证施工安全，并积累工程实践经验，都具有较大的现实意义和工程应用价值。

1.工程背景

新虹桥位于无锡市新安镇内，建于1993年12月，桥梁全长211.84米，桥面总宽14米，桥面纵坡2％，桥下通航条件为：最高设计通航水位－吴淞高程4.7米以上50米×7米通航净空。该桥主跨采用60米跨径的预应力钢筋砼下承式系杆拱结构，边跨采用20米跨径钢筋混凝土T形简支梁结构，跨河主桥墩均为双柱墩。原桥拱肋采用钢筋砼结构，拱肋外截面为高1.2米、宽1米矩形，内空心截面为高0.8米、宽0.7米矩形，两拱之间有三道风撑联接，风撑长9米，截面为高1.2米、宽0.3米矩形。本桥系梁采用预应力砼结构，系梁长61.6米，截面为高1.4米、宽1米矩形。本桥主孔行车道板共48块，其中中部板44块，边部板4块。系梁两侧的人行道采用悬挑托架，上铺人行道板。设计荷载为：汽－超20级，挂车－100级。

2.拆除方案选取

2.1拆除方案重点、难点分析

（1）新虹桥系杆拱主跨达60米，横跨苏南干线航道苏南运河，不论在施工安全上，还是在施工作业时间控制上，对拆桥施工要求更高。

（2）该段航道较窄，可通航断面仅50米，桥下通航量大，单船装载吨位大，船舶航速较慢，过往时间较长，使拆除桥梁施工作业受到一定的限制。

（3）构件之间的连接，在没有采取任何稳定措施之前不能随意拆除的，如果在航道中设置临时支墩，施工持续时间长，交通管制工作量大。且保证同行断面情况下支墩跨距较大时，会在切断吊杆索后，造成纵梁严重变形，对施工作业及航道内过往船舶构成危险。

（4）陆上机械无法进行拆除施工，要利用水上浮吊才能进行吊装拆除。分节段作业，浮吊在水上吊装次数达8次，对航道影响较大。

2.2拆除方案确定

系杆拱桥作为一种新型桥型，目前拆除的数量并不多，鉴于新虹桥路上机械无法进行施工，则只能利用水上浮吊来进行吊装拆除。目前常用到的拆除方法有以下两种：

（1）拱桥在拆除过程中，构件之间的连接，在没有采取任何稳定措施之前是不能随意拆除的。因此施工方案中采取航道中架设临时支墩，支撑在系梁底部，然后在桥面上设支撑，将拱肋支撑住，上部单根拱肋用混凝土切割机切割，整个拱肋分段吊装拆除；

（2）保持原有拱片的结构刚度、强度以及稳定性，增加浮吊数量，将系杆拱梁整片吊装拆除。

两种方案的优缺点对比如下：

对于第一种方案中，苏南运河的通航水面净宽要求必须大于35m，河中临时支墩的中心间距必须要达到40m以上，才能满足海事部门的要求，但是随着支墩跨距的增大，系杆拱在吊杆索切断后，会造成系梁的严重变形，会对施工作业及航道内的过往船舶构成危险。另外，河中设立支墩，从开始打桩到桥梁拆除后的拔桩，中间持续的时间过长，造成对新虹桥上下游交通管制工作量很大。

鉴于新虹桥通航量大的特点，河中设立临时支墩的方法断航次数过多，只能适用于船舶流量相对较少的航道桥梁拆除，第二种方法虽然施工成本增加，但是断航次数大幅减少，两者相比实则节省了较高的经济效益。因此对于新虹桥的拆除施工，选择三艘浮吊（一艘300t浮吊和两艘150t浮吊）将系杆拱整片吊装的方法来实施。

3. 施工工艺及方法

新虹桥具体的拆除施工工艺流程如下：

封堵路上交通桥面系及附属工程拆除人行道板、行车道板拆除内横梁拆除吊装前期准备三艘浮吊就位桥中三根风撑拆除整片系杆拱吊装主桥桥墩拆除引桥拆除粉碎混凝土构件清理航道验收。

4.1桥面系及附属工程拆除

桥面系及附属工程主要包括：伸缩缝拆除、桥面铺装、防撞护栏等。

伸缩缝拆除，用风镐在逐个伸缩缝两侧进行破除，原浇灌砼凿除后，将钢筋割断，然后取出。

原桥面铺装层包括4厚沥青混凝土，6厚C30现浇混凝土。桥面铺装拆除时用风镐逐个进行破除，并将破除后的混凝土和钢筋运到指定建筑垃圾地点进行处理。

在拆除栏杆时，在系梁外侧采用钢管搭设防护支架，然后悬挂安全网，以防止防撞护栏破除过程中混凝土块滚落到河中或砸到过往船只，最后用风镐将防撞护栏混凝土破除，混凝土中的钢筋，采用氧气乙炔气割枪进行切割，并及时将破除后的混凝土碎块和割断的废弃钢筋运走。

4.2人行道板、行车道板拆除

全桥行车道板C40混凝计48块，中部板44块，边部板4块。行车道板横桥向2块，纵向11块，板间纵向设填缝，横向即在横梁上设湿接头。行车道板单块重2.52t。

人行道板、行车道板拆除时先找出填缝和湿接头位置，先用风镐沿填缝将板缝切开，使得行车道板横桥向之间各板处于脱离状态，再用风镐将湿接头处的混凝土破除，并人工清理运走，然后用割枪在湿接头中间位置将钢筋割断，之后打吊装孔，穿引吊装钢丝绳，再用汽车吊将行车道板吊离现场，并放在运输卡车上运到指定倾倒地点。

行车道板拆除按照先中部板后边部板、先跨中后两端的顺序进行。

4.3内横梁拆除

全桥共有23根内横梁，均为矩形截面。每根重量为4.9T，考虑系梁的整体刚性和预应力束切断时的结构整体稳定性，内横梁拆除时分两次进行。

内横梁按照由跨中向两端对称进行的方式拆除，即先拆除12#，再拆除10#、10#′。拆除时，先用直径42厘米钢管横卧在内横梁上方，两端搁在系杆上，用直径24毫米钢丝绳将内横梁与钢管绑住，拆除前在内横梁与系梁交接位置设置一个吊篮，底部铺设一层木板，木板穿过内横梁下方，待吊篮设置完成后，即用风镐将混凝土破除，破除宽度为0.3m左右，破除的混凝土要及时清走，禁止混凝土块在吊蓝上堆积。混凝土破除时先不割断钢筋，待内横梁整体吊装前，海事部门将航道断航，浮吊进场，将横梁吊住后再割断钢筋。割断内横梁与系梁的连接钢筋，钢筋割断时采用气割由下至上的顺序逐层割除，且钢筋切割时需左右对称进行，待钢筋全部割断，且人员撤离到安全位置后，用浮吊将内横梁连同钢管一起吊放到运输船上运走。

4.4吊装前期准备

（1）固结北侧系杆拱支座及端横梁底部。北侧系杆拱支座及端横梁底部首先用三角铁片塞紧，四面立模，灌注膨胀砼。

（2）施工作业区测量及局部疏浚。新虹桥以南100米范围内进行水深测量，对达不到河中面宽70米、水深3米以上的河床进行疏浚。

（3）在拆除人行、行车道板之前，搭设临时栏杆。为确保施工作业人员上下拱肋行走及操作安全，在新虹桥两根拱肋上，用脚手杆及扣件搭设临时栏杆。

（4）桥南北两岸，离岸边5米处，设四个地锚，地锚深3米，每只地锚埋设一根长2米30#工字钢，30#工字钢中间系结￠28钢丝绳，钢丝绳绳头露出地面。绳头上挂一只5T手拉葫芦，备用。

（5）架设缆风绳。新虹桥拆除，根据浮吊吊杆所在位置，确定先拆南侧系杆拱片，再拆北侧系杆拱片的拆除顺序，在拆南侧系杆拱片之前，对北侧系杆拱片，需架设缆风绳，保持南侧系杆拱拆除后，北侧系杆拱片的稳定性。系结方法是，用￠24钢丝绳，在北侧系杆拱片吊杆3#、3#´位置上，系结4根缆风绳，八字分开，一端系结在南侧拱拱片桥墩处，另一端与地锚牢固连接，用手拉葫芦前后左右对称收紧。

（6）凿开端横梁与南侧系杆拱片的砼连接处，保留连接钢筋。

（7）系结吊装钢丝绳。用人工将预制好的吊装钢丝绳逐根拉上拱肋，至吊点位置，人工串引系结吊装钢丝绳，对影响吊装钢丝绳的临时栏杆，钢丝绳采用串引避让，实在避让不过，就将临时栏杆脚手杆移位，钢丝绳到位后，用小绳子将钢丝绳与拱肋一起捆扎，防止钢丝绳滑落后伤及航道中过往船舶人身与财产安全。

4.5桥中三根风撑拆除

拆除顺序是，先将桥中风撑拆除，然后拆除两侧风撑。具体是在风撑与拱肋连接处搭设工作平台，拉紧四根缆风索，风撑两端用风镐将混凝土破碎，保留钢筋，浮吊预先吊住风撑，然后进用气割从下至上割断钢筋，风撑被切断后，用浮吊将风撑吊离桥身。

4.6整片系杆拱吊装

（1）封航。海事部门对上下游500米范围内的航道进行断航，时间为6小时。

（2）定位桩船与浮吊到位后，吊装钢丝绳上钩。

（3）切割系杆拱与端横梁连接钢筋。为防连接钢筋切断后拱肋失稳，三艘浮吊每只浮吊预吊30T后，停止起吊。割焊工到位，将系杆拱与端横梁连接钢筋割断。

（4）三艘浮吊在统一指挥下，同步缓慢平稳将系杆拱片吊离桥身。系杆拱片在吊离桥身之前，要派专人观察系杆拱片变形情况。发现问题，立刻通知起重指挥，停止吊装。

（5）浮吊转向。系杆拱片吊离桥身后，浮吊船上作业人员分别听从总指挥员安排，利用船上前后锚机及自身倒顺车来配合船舶转向移位，浮吊转过90º后顶住岸头。收紧锚绳。

（6）卸载。浮吊停稳后，三艘浮吊船上作业人员统一听从指挥，同步缓慢平稳将系杆拱片放置到预制好的废料堆放场地上。

（7）北侧系杆拱片的吊装拆除工序与南侧相同，就是在吊装钢丝绳上钩吊紧后，再将系杆拱片与端横梁连接处砼凿除，然后切割连接钢筋，松开缆风绳，浮吊进行吊装拆除。

4.7主桥桥墩拆除

桥梁上部结构拆除后，马上在定位桩船上配一套带镐头挖掘机进行破碎，将河中主桥墩盖梁及柱子，拆除至水面，再用水下镐头将桥桩系梁破断，水下露出灌注桩桩头，在桥灌注桩周围挖土至黄海高程－6米以下，浮吊吊住水下灌注桩桩头，灌注桩旁打两根钢管桩，钢管桩上焊接导向滑轮，在灌注桩周围架设经过导向滑轮金钢链，进行水下切割，将桩切割至黄海高程－4.7米以下，最后回填土方至河床平。

4.8引桥拆除

在拆除河中桥墩同时，立即将引桥栏杆，铺装层拆除，然后用50T吊车将T梁吊至地面进行粉碎，再用带镐头挖掘机对桥桩进行凿除粉碎，拆除桥桩，至地面0.5米以下。

4.结语

新虹桥通过详细的施工方案以及专家的认证，在工期内圆满的完成了拆除任务。证明整体吊装法完全能够满足航道桥梁拆除施工需求，其封航时间压缩至最短，既保证了施工安全，又保证了河道通航，为今后同类桥型的拆除积累了经验。

（1）系杆拱桥作为一种新型桥型，目前拆除的研究并不多，鉴于该类桥型路上机械施工不便，则只能利用水上浮吊来进行吊装拆除。本文提出了两种可用的吊装浮运法，并对两种方法进行了可行性、经济性分析，最终选择了最适用于新虹桥工程特点和周边环境的整体吊装法进行了详细阐述，此种方法虽然增加了施工成本，但是施工工序简单，保证了结构的刚度和稳定性，并大大减少了断航次数，实则增加了综合经济效益；

（2）运用有限元分析软件对浮吊吊装过程中的拱片结构进行仿真分析，准确的把握了结构真实的受力状态，为浮吊吊点的选择、吊装施工的简便性和安全性提供了有力的支持；

（3）通过理论分析、有限元仿真和实际拆除施工过程的顺利实施，验证了风缆的架设可以临时有效的为拱片结构增加所需的横向刚度，保证单拱片在横梁与风撑等横向联系拆除后一定时间内保持在风载和自重作用下的稳定性；

（4）对桥梁主体结构的受力特征进行必要的分析和验算拱片的稳定性，是确保老桥、旧桥拆除施工工艺安全的重要保证。

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