鋼管混凝土系桿拱橋拆除改造施工控制的研究

柯銳

本文主要是以長豐橋的主橋?yàn)槔治隽虽摴芑炷料禇U拱橋拆除改造的施工控制問題，以便可以保障此次拆除改造項(xiàng)目能夠高質(zhì)量的完成，為長豐橋的安全運(yùn)行奠定良好的基礎(chǔ)。同時(shí)，基于本次研究也能夠?yàn)槠渌禇U拱橋的拆除改造提供一定的參考依據(jù)，有助于我國現(xiàn)代橋梁項(xiàng)目施工的規(guī)范有序開展。

鋼管混凝土系桿拱橋是由鋼拱肋、吊索、主梁和系桿組成的多次超靜定結(jié)構(gòu)體系，具有拱橋的較大跨越能力和簡支梁橋?qū)Φ鼗m應(yīng)能力強(qiáng)兩大特點(diǎn)，作為一種較優(yōu)越的橋型在橋梁建造中的應(yīng)用比較廣泛，有力地保障了橋梁運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。長豐橋的主橋就是中承式鋼管混凝土系桿拱橋，目前服役已經(jīng)超過20年，日常運(yùn)行負(fù)荷較大，再加上當(dāng)時(shí)的施工技術(shù)比較落后，因此其在運(yùn)行中暴露出的問題也越來越多，必須要通過拆除改造來保障其功能的正常發(fā)揮。

一、工程概況

長豐橋位于武漢市三環(huán)線西段，是跨越漢江的一座特大型橋梁，全長1130m，于2001年建成通車。長豐橋的主橋?yàn)橹谐惺戒摴芑炷料禇U拱橋，長372m，跨度為（60.5+251+60.5）=372m，主橋?qū)挾?1.9m（含吊桿區(qū)），其具體結(jié)構(gòu)包括了鋼管拱和橫撐、吊桿及錨頭、系桿及錨具基礎(chǔ)及橋墩。長豐橋主橋?yàn)楹细窦?jí)，即“橋梁構(gòu)件有損傷，但不影響橋梁安全”。為更細(xì)致劃分結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況等級(jí)，參照公路規(guī)范對橋梁技術(shù)狀況等級(jí)又進(jìn)行了評(píng)定。武漢長豐橋主橋總得分為71.63，長豐橋主橋橋梁技術(shù)狀況為3類，即長豐橋主橋有中等缺損，尚能維持正常使用功能，如今其運(yùn)行時(shí)間已經(jīng)超過20年，改造迫在眉睫。

二、鋼管混凝土系桿拱橋拆除改造的施工控制建議

1. 做好施工前的勘察工作

長豐橋建成通車時(shí)間較久，周圍的建筑設(shè)施、管線等布置也都比較復(fù)雜，在進(jìn)行系桿拱橋的拆除改造工作前需要做好管線調(diào)查、遷改或保護(hù)工作，在施工中應(yīng)盡可能地避開地下排水管涵和無法遷改的管線，對無法遷改的地面重要管線（如高壓燃?xì)狻拦饫|等）橋梁施工前采取保護(hù)措施，避免此次項(xiàng)目施工對周圍的設(shè)施造成不利影響。

2. 既有橋的拆除控制

在拆除施工中需要按照《主橋橋面改造施工順序圖》中的相關(guān)要求對改造項(xiàng)目進(jìn)行拆除工作，且拆除工作應(yīng)由具備相應(yīng)資質(zhì)并具有一定類似結(jié)構(gòu)工程經(jīng)驗(yàn)的單位完成，保障相關(guān)拆除人員能夠嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行拆除作業(yè)。為了確保拆除環(huán)節(jié)的安全，還需要對主拱肋的變形、應(yīng)力后進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)有變形的問題需要立馬停止工作并查明原因，確認(rèn)安全后再繼續(xù)施工。在拆除施工中應(yīng)遵循輕緩、對稱原則。拆除結(jié)構(gòu)應(yīng)按指定位置進(jìn)行存放，避免二次污染。對未涉及改造的幫寬橋梁、檢修梯道、蓋梁、主拱肋等結(jié)構(gòu)在拆除過程中應(yīng)注意保護(hù)，避免不必要的結(jié)構(gòu)損傷。

3. 重視數(shù)據(jù)復(fù)測工作

相關(guān)數(shù)據(jù)信息是確保項(xiàng)目有序進(jìn)行的關(guān)鍵，尤其是在拆除改造項(xiàng)目中，原有的數(shù)據(jù)信息可能會(huì)存在遺漏、誤差等現(xiàn)象，因此還需要施工單位能夠?qū)ΜF(xiàn)狀橋梁的平縱斷面、樁位坐標(biāo)、橋墩搞成、跨徑布置以及主要結(jié)構(gòu)邊線尺寸、主拱圈線形、鋼橫梁高程及結(jié)構(gòu)邊線的坐標(biāo)等數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)測，確保相關(guān)設(shè)計(jì)人員能夠嚴(yán)格按照新的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行改造項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作。

4. 吊桿更換施工控制

吊桿更換施工控制中，主要是控制好張拉設(shè)計(jì)索力值、橋面標(biāo)高變化值，以橋面標(biāo)高進(jìn)行控制，橋面標(biāo)高的變化值應(yīng)控制在±3mm范圍之內(nèi)。吊桿更換完成后，各吊桿橋面標(biāo)高與更換前的橋面標(biāo)高差值不得大于1.5mm。由于原設(shè)計(jì)吊桿索力數(shù)據(jù)與實(shí)際可能存在一定偏差，施工前中斷交通，逐個(gè)對索力進(jìn)行測量，在橋上根據(jù)需要布置各個(gè)測點(diǎn)，比如測量吊桿的長度變化要在吊桿的上、下吊點(diǎn)固定測量位置，對臨時(shí)吊桿每級(jí)加載后、每次割斷鋼絞線后和新吊桿各級(jí)張拉后，均需要測量橋面標(biāo)高、吊桿的伸長量，并記錄油壓表的讀數(shù)。如果發(fā)現(xiàn)橋梁線形或吊桿索力與目標(biāo)值有較大的差異，查明原因，如有必要?jiǎng)t對吊桿進(jìn)行二次調(diào)索。

5. 系桿換索施工控制

利用既有系桿可重復(fù)張拉及更換特點(diǎn)，逐根更換，該換索過程需經(jīng)設(shè)計(jì)單位根據(jù)施工過程復(fù)核結(jié)構(gòu)安全。主要工藝流程：拆除防水、防腐及附屬部件→單根逐級(jí)放張，力系轉(zhuǎn)換至相鄰系桿→分級(jí)轉(zhuǎn)換至應(yīng)力為0，舊系桿力完全轉(zhuǎn)換→拆除舊系桿→安裝新系桿→分級(jí)張拉新系桿，力系由相鄰系桿轉(zhuǎn)換回新系桿→直至力系轉(zhuǎn)換至新系桿達(dá)到設(shè)計(jì)力值→安裝防水、防腐及附屬部件。在該環(huán)節(jié)的施工控制中主要做好以下幾個(gè)方面的工作：

一是確保張拉機(jī)具與設(shè)備的正常運(yùn)行。

二是在施工前檢查系桿的規(guī)格、總長是否符合要求，保證孔道尺寸與位置正確，平順暢通，同時(shí)支撐架要平順。

三是系桿安裝時(shí)，保護(hù)好PE層，避免損傷。系桿穿好后，在構(gòu)件上注明束號(hào)，以便進(jìn)行后續(xù)的核對工作。

四是在施工加載和張拉系桿的全過程應(yīng)專人設(shè)點(diǎn)觀測墩頂水平位移，任何情況下墩頂正負(fù)水平位移的累計(jì)絕對值不得大于5毫米。

6. 混凝土施工控制

在混凝土工程施工過程中極易出現(xiàn)淺層缺損、蜂窩、麻面等病害問題，因此還需要做好該環(huán)節(jié)的施工控制工作。

一是做好基底表面的清理工作，包括污物、塵土和松軟、脆弱部分等，并采用基面人工鑿毛的方法進(jìn)行處理，最后使用清水沖洗干凈，并把水分晾干。

二是要重視對混凝土材料的選擇與配置工作。嚴(yán)格按照施工要求選擇混凝土材料，在一些需要修補(bǔ)改造的地方對混凝土材料會(huì)有特殊的要求，比如需要采取改性環(huán)氧混凝土修復(fù)的部位，鑿除區(qū)域內(nèi)破損、松散砼，剔除開鑿表面（新老混凝土結(jié)合面）的浮石，并清洗開鑿表面后澆筑改性環(huán)氧混凝土。

三是要重視對混凝土裂縫的處置。在混凝土施工中，經(jīng)常會(huì)因?yàn)榛炷恋乃療帷⑼饨鐨鉁刈兓⒒炷恋氖湛s、沉降和施工振搗不到位等原因?qū)е露喾N裂縫的出現(xiàn)，其會(huì)導(dǎo)致混凝土質(zhì)量出現(xiàn)問題，影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此還需要施工人員能夠結(jié)合裂縫的成因做好相應(yīng)的處置工作，比如針對混凝土的收縮問題加強(qiáng)對混凝土原材料的控制，一方面可以減少水泥增加粉煤灰的比例來改善混凝土和易性，減少混凝土干縮問題；另一方面是選擇顆粒較大且強(qiáng)度較高的骨料來縮小空隙率和表面積，從而降低水化反應(yīng)并抑制干縮問題。再就是要控制好混凝土的施工過程，比如控制好混凝土的振搗施工質(zhì)量，嚴(yán)格控制振搗的時(shí)間等，從而全面提高混凝土的施工質(zhì)量，減少裂縫問題的出現(xiàn)。

四是要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)工作，在施工表面略干后可以使用農(nóng)用噴霧器噴霧養(yǎng)護(hù)。

7. 混凝土裂縫的處理

混凝土結(jié)構(gòu)形式的橋梁在建成通車達(dá)到一定的使用年限后，由于前期建造、養(yǎng)護(hù)不到位，日常的運(yùn)營維護(hù)不善，車輛長期的超載行駛等等原因，混凝土結(jié)構(gòu)的面會(huì)出現(xiàn)寬度和深度不一的裂縫。這是一個(gè)很大的安全隱患，因此在橋梁改造過程中，對裂縫的處理是相當(dāng)重要的，同時(shí)也是需要得到充分考慮的。通常我們會(huì)采用相應(yīng)的辦法進(jìn)行處置，消除安全隱患，比如對于裂縫寬度小于0.15mm的進(jìn)行裂縫封閉，裂縫寬度大于0.15mm的采取裂縫灌漿的方法進(jìn)行處理。修補(bǔ)裂縫是為了提高橋梁的結(jié)構(gòu)安全質(zhì)量，提升使用壽命，避免這些裂縫在日后越來越大影響橋梁的結(jié)構(gòu)安全，保障人們在橋梁商開車行駛過程中的生命安全。

三、結(jié)語

綜上所述，系桿拱橋服役過久以及超負(fù)荷的運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生諸多質(zhì)量問題，導(dǎo)致整個(gè)橋梁的穩(wěn)定性與安全性受到影響，通過拆除改造可以利用當(dāng)前先進(jìn)的施工技術(shù)手段完成高質(zhì)量的施工，同時(shí)加強(qiáng)施工控制工作也可以最大程度上提高該結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，充分發(fā)揮系桿拱橋結(jié)構(gòu)的作用，保障整個(gè)橋梁的高質(zhì)量運(yùn)行。