常光照,顧 強(qiáng)

（上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)市政工程設(shè)計(jì)院，上海 200041）

0 引言

雙曲拱橋?yàn)楣叭τ煽v向拱肋和橫向拱波組成的拱橋，屬于上承式拱橋。若從主拱圈的橫截面上看，它由拱肋、拱波、拱板和橫向聯(lián)系等幾部分組成，由于介于拱肋之間的拱波也呈曲線形，且與主拱圈的曲線正交，故而稱為雙曲拱橋。這種橋型是20世紀(jì)60年代由我國江蘇無錫建橋職工首創(chuàng)的一種橋型，它充分發(fā)揮了預(yù)制裝配的優(yōu)點(diǎn)，可以不要搭設(shè)滿堂支架施工，而所耗用的工料又不多，又可以加快施工進(jìn)度，因此在當(dāng)時(shí)得到了廣泛的采用。

同時(shí)，在雙曲拱橋的基礎(chǔ)上，為了增加橋型的適用性，通過拱肋形式的變化，又形成了剛架拱橋、桁架拱橋、斜腿剛構(gòu)拱橋等多種橋型形式。

綜合多年以來該類型橋梁的使用狀況，現(xiàn)在看來，此種類型橋梁存在以下問題[1]：

（1）結(jié)構(gòu)整體性問題。

此種橋型將主拱圈以“化整為零”的方法按先后順序進(jìn)行施工，再以“集零為整”的方式組合成承重的整體結(jié)構(gòu)，主拱圈分期形成，呈現(xiàn)組合結(jié)構(gòu)的受力特征，整體性較弱，在地震荷載作用下容易發(fā)生破壞。

（2）水平推力問題。

對(duì)于江南軟土地基上的雙曲拱橋，由于拱肋水平力由臺(tái)后土壓力或摩阻板相平衡，長時(shí)間作用下，大量基礎(chǔ)均發(fā)生位移，致使拱腳、跨中處出現(xiàn)裂縫等病害。

（3）荷載等級(jí)問題。

此種類型橋梁建設(shè)時(shí)橋面荷載均較小，由于現(xiàn)在的荷載等級(jí)均有大幅提高，故雙曲拱橋已不能滿足現(xiàn)階段的荷載使用要求。

（4）通航空間問題。

由于雙曲拱橋?yàn)樯铣惺焦皹?，拱肋?duì)橋下空間具有一定的壓縮。相對(duì)于上世紀(jì)70～80年代，現(xiàn)在河道通航標(biāo)準(zhǔn)有所提高，致使以前所修建的雙曲拱橋大多已不能滿足通航要求，形成控制航道通行的瓶頸。

由于雙曲拱橋存在上述問題，此種橋型現(xiàn)已較少采用；對(duì)于已建的雙曲拱橋，也在逐步進(jìn)行拆除。本文以蘇州市滄浪新區(qū)內(nèi)跨京杭運(yùn)河的新郭橋?yàn)楸尘皩?duì)此種類型橋梁的拆除方案進(jìn)行研究。

1 工程概述

新郭橋是蘇州市滄浪新區(qū)內(nèi)跨越京杭運(yùn)河的一座橋梁（見圖1），新郭橋的建成竣工日期為1989年10月，橋梁跨徑布置為2×6 m+70.48 m+2×6 m，橋梁計(jì)入橋臺(tái)后全長為94.8 m。

圖1 新郭橋現(xiàn)狀圖

主橋?yàn)榭鐝綖?0.48 m的雙曲拱橋（斜腿剛架拱橋），由三榀拱肋組成，每榀間距3 m；橋面為預(yù)制微彎板與現(xiàn)澆組合結(jié)構(gòu)，橋面總寬為：7 m+2×1.0 m=9 m。

原設(shè)計(jì)通航水位為4.2 m，通航凈高7 m，通航凈寬為頂寬35 m，底寬50 m。原橋設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為汽車-15級(jí)，掛車-80，人群荷載為3.5 kN/m2；主橋采用預(yù)制主拱腿，支架拼裝的方法施工；橋面微彎板一次澆筑完工，為現(xiàn)澆混凝土路面。

橋梁建成至今已逾20 a，受船只擦碰、混凝土老化影響，主拱腿及橫向系桿出現(xiàn)多處混凝土剝落及露筋現(xiàn)象，但主結(jié)構(gòu)仍保持完好。

該橋荷載等級(jí)現(xiàn)已不能滿足要求，橋梁使用存在較大的危險(xiǎn)性，已列為危橋，封閉交通。同時(shí)橋梁本身通航凈空小于京杭運(yùn)河的上下游航道，結(jié)構(gòu)防撞能力又極其薄弱，對(duì)航運(yùn)安全和橋梁安全構(gòu)成極大的威脅。經(jīng)反復(fù)研究討論，決定將該橋拆除。

2 常用拆橋方案

河道上拆除橋梁，最重要的考慮因素是對(duì)航道的影響問題。首先是航運(yùn)安全，其次是航道占用，盡量減少對(duì)正常航運(yùn)的影響。不同的拆除方案都要具有可實(shí)施性，同時(shí)要兼顧工程的經(jīng)濟(jì)性。橋梁的拆除應(yīng)根據(jù)具體的橋梁狀況、施工條件、施工環(huán)境，來選用經(jīng)濟(jì)合理安全的施工方案。

老橋拆除的施工順序原則上按照建橋相反順序進(jìn)行，即：橋面附屬結(jié)構(gòu)（欄桿和橋面鋪裝混凝土）→橋面系（現(xiàn)澆組合混凝土和微彎板）→橫隔板→引橋緊靠剛架拱的簡(jiǎn)支梁→剛架拱空腹上弦桿→斜撐→拱腳上豎桿→整片主拱腿吊移→引橋靠橋臺(tái)處簡(jiǎn)支梁→橋臺(tái)→臺(tái)后填土和擋墻→破碎建筑物處理。

目前主要的橋梁拆除方法有以下幾種[2]。

2.1 控制爆破法拆除法

采用控制爆破方案和機(jī)械、人工相結(jié)合的方法對(duì)橋梁進(jìn)行拆除，其優(yōu)點(diǎn)是拆除速度快，對(duì)橋型結(jié)構(gòu)的影響小。其缺點(diǎn)為封航時(shí)間長，同時(shí)還需要封閉全線道路交通，水中的碎渣清理困難，同時(shí)爆破產(chǎn)生的飛石、震動(dòng)等副作用對(duì)周圍環(huán)境造成一定的影響。

2.2 搭設(shè)支架逐塊拆除法

該方法最大的優(yōu)點(diǎn)是拆除速度快，同時(shí)拆除碎渣可以在支架上鋪一層鋼板，用挖掘機(jī)和人工配合清理運(yùn)走。其缺點(diǎn)是橋下工作面小，橋下凈空受限制，水中設(shè)滿堂支架施工難度大，不僅支架基礎(chǔ)不易施工，同時(shí)航道管制也非常困難。

2.3 船舶浮運(yùn)拆除法

該方法是采用多條鋼質(zhì)駁船，組成整體，在船上搭設(shè)支架，用拖輪將整體組合船只拖到主跨橋位下，在主跨兩端切斷，通過渡船將切斷的梁體運(yùn)到岸邊，再在船上分塊切割，由浮吊吊上堤岸，用鑿巖機(jī)破碎清理。該方法的優(yōu)點(diǎn)為：對(duì)航道船只通航影響小，斷航時(shí)間短，航道管制方便，船只靠岸搭設(shè)支架，施工難度小，無需水上作業(yè)，拆除速度快。其主要缺點(diǎn)為：渡船拖運(yùn)時(shí)受氣候影響較大，對(duì)船只和船上支架的整體性、穩(wěn)定性要求高，對(duì)河道通航能力要求比較高。

新郭橋的拆除，應(yīng)根據(jù)橋位處的具體情況，結(jié)合橋梁現(xiàn)狀統(tǒng)一進(jìn)行考慮，制定出切實(shí)可行的拆除方案。

3 新郭橋?qū)嵤┑牟饦蚍桨?/h2>

根據(jù)該橋跨度大，橋面寬度小的特點(diǎn)，先將橋面系、微彎板及人行道板等結(jié)構(gòu)拆除以減小荷載，然后利用運(yùn)河中的駁船對(duì)拱肋進(jìn)行分點(diǎn)拉伸，直接將拱肋及橫系梁拉倒于河道之內(nèi)，然后利用浮吊船對(duì)拱肋及橫系梁進(jìn)行打撈，最后對(duì)河道進(jìn)行局部疏浚即可。

具體拆橋施工順序如下：

（1）圍封工作場(chǎng)地，修整施工便道 → (2)橋面系及附屬工程拆除→ (3)人行道板拆除→(4)橋面微彎板及橋兩側(cè)懸臂板拆除 → (5)拱肋拆除前期準(zhǔn)備 → (6)整片拱肋吊裝拉伸拆除 → (7)引橋、排架拆除 → (8)清理航道 → (9)廢物外運(yùn) →(10)驗(yàn)收。

該橋跨度較大，由于裸拱結(jié)構(gòu)對(duì)變形很敏感，抗變形能力差，在拆卸過程中拱結(jié)構(gòu)離開拱座后容易發(fā)生失穩(wěn)、側(cè)傾及大變形破壞，因此該方案針對(duì)拆橋過程中最不利狀況進(jìn)行了有限元模擬驗(yàn)算，控制結(jié)構(gòu)在最不利狀況下的承載能力和穩(wěn)定性均能滿足結(jié)構(gòu)要求，保證結(jié)構(gòu)受力處于可控狀態(tài)。

橋面微彎板拆卸時(shí)從兩個(gè)1/4跨徑處向跨中和兩側(cè)對(duì)稱有序拆除。保證拱肋均勻卸載，截面、荷載無突變和較大集中力。

另外，施工過程中仍需采取一定的措施，保證一定的安全距離，防止拆橋過程中出現(xiàn)事故，如拱肋側(cè)翻或斷裂、脫落等砸在吊船或人員機(jī)具上引起工程事故。拆橋配置的設(shè)備要充分考慮結(jié)構(gòu)的可能碎裂狀況，及時(shí)對(duì)破碎物進(jìn)行清理，控制在規(guī)定斷航時(shí)間內(nèi)完成水上作業(yè)。

該方案優(yōu)點(diǎn)：主橋拆除時(shí)間短，拆橋速度快，拆除施工過程中只需一次封航，橋面及附屬結(jié)構(gòu)拆除時(shí)可以在人工和機(jī)械配合下，比較容易清理。

該方案主要控制性問題為：(1)拆除橋面微彎板過程中，需嚴(yán)格控制對(duì)稱性、均勻性，否則易發(fā)生面內(nèi)外失穩(wěn)。(2)結(jié)構(gòu)在裸拱狀態(tài)易發(fā)生失穩(wěn)。過程中應(yīng)通過結(jié)構(gòu)計(jì)算和施工工藝對(duì)上述問題進(jìn)行嚴(yán)格控制，以免發(fā)生工程事故。

4 其他比選拆橋方案

在該橋拆除方案制定過程中，對(duì)其他可行的拆橋方案也進(jìn)行了比選研究。

4.1 比選方案一：臨時(shí)支撐法

該方案主要思路為在主跨四分點(diǎn)設(shè)置臨時(shí)托架，主跨跨中部分（占全跨1/2）利用浮吊一次性先拆除，然后再分塊拆除其他部分梁體。

該方案優(yōu)點(diǎn)是水中搭設(shè)支架對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐，屬于常規(guī)工藝，相對(duì)來說安全可靠。

其缺點(diǎn)為：由于在河道中搭設(shè)鋼管樁基礎(chǔ)，因此對(duì)河道的影響較大，在拆橋過程中，航道的通航空間會(huì)受到限制。同時(shí)在實(shí)腹段和空腹段交接處的河道上打鋼管樁不易施工，在打鋼管樁過程中上下游都需要航道管制等。河道中設(shè)置支撐，還需要考慮到船只撞擊的可能性，需要采用措施保證其安全。

4.2 比選方案二：斜拉扣索法

在引橋邊跨處搭設(shè)塔架，在引道上埋設(shè)錨塊，在橋跨四分點(diǎn)設(shè)置拉索錨固點(diǎn)，安裝拉索及卷揚(yáng)機(jī)，對(duì)橋梁須施緊固力。主橋跨中部分采用二臺(tái)浮吊、三榀拱肋實(shí)腹段及橫系梁一次性移位。

方案優(yōu)點(diǎn)：在主橋橋墩位置設(shè)置鋼管索塔，利用拉索的豎向分力來平衡空腹段的自重，無須設(shè)置水上臨時(shí)支架，減少了水下作業(yè)和封航的時(shí)間。該方案在進(jìn)行空腹段及邊跨拆除施工過程中都不需要封航道，拆除碎渣可以采用挖掘機(jī)和人工配合比較容易清理，同時(shí)施工過程也比較安全。

方案缺點(diǎn)：由于施工中采用斜拉索形式代替鋼管樁支撐，因此對(duì)拉索的索力控制、錨索基礎(chǔ)的水平位移控制較為嚴(yán)格，否則易于形成安全隱患。同時(shí)，主梁上錨點(diǎn)的選擇和安裝錨具均較為復(fù)雜，需要保證在整個(gè)拆橋過程中纜索系統(tǒng)安全可靠。鋼塔上進(jìn)行纜索系統(tǒng)安裝屬于高空作業(yè)，要采取措施保證其安全性。

綜合考慮各方面的因素，現(xiàn)場(chǎng)最終采用的方案，施工工藝簡(jiǎn)單，施工速度快，費(fèi)用較低，而且對(duì)航道的影響也不是很大，是一種較為合適的拆橋方案。

5 小結(jié)

雙曲拱橋的拆除難度大、風(fēng)險(xiǎn)大，需根據(jù)橋梁狀況、施工條件、施工環(huán)境來確定橋梁的拆除施工方案。通過對(duì)新郭橋的詳細(xì)分析，制訂了較為詳細(xì)的橋梁拆除施工方案，并指導(dǎo)施工單位按照方案確定的步驟進(jìn)行施工，較好地完成了拆橋工作。

該工程提出的對(duì)雙曲拱橋的拆除方法在江南地區(qū)具有相當(dāng)?shù)耐ㄓ眯?，可供其他橋梁拆除施工時(shí)參考。

[1]李金榮，孫軍.雙曲拱橋拆除施工安全事故發(fā)生的原因及對(duì)策[J].建筑安全，2004，（12）.

[2]孟文華.雙曲拱橋拆除方法[J].市政技術(shù)，2005，（09）.