北江大桥主桥拆除施工技术探析

北江大桥主桥拆除施工技术探析

1工程概况

北江大桥主桥旧桥为(40+7×50+40)m顶推施工P.C连续箱梁，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，单侧标准桥面宽度为12.098m，人行道宽为1.75m。下部采用双柱式墩及承台，基础采用钻孔灌注桩。该桥跨越顺德水道，航道等级原为国家Ⅳ级航道，双孔单向通航，通航孔跨径为50m。

2主桥箱梁顶推拆除

根据原北江大桥顶推施工工艺，利用原桥本身结构受力特点，考虑采用顶推拆除方案，投入设备少，其工艺成熟，与原桥成桥施工时结构受力工况类似，对航道的影响较小。根据相关文件，最后明确北江大桥主桥上部箱梁结构拆除采用顶推拆除方案。

2.1顶推方向的选择

将北江大桥顶推施工时由南往北顶推定义为顺顶推，则主顶推拆除时存在两种顶推方式有顺顶推和反顶推两种。经过对比分析发现，采用反顶推方向顶推，即从北岸向南岸顶推，与顺顶推方向相反，有如下几点优势：

①可利用北江大桥导梁连接构造

原桥施工时，采用钢导梁顶推施工，钢导梁可利用预埋在混凝土箱梁内的导梁顶、底板和预应力粗钢筋，与混凝土箱梁连接

②南岸拆除平台位于河堤坡脚，该处最高常水位仍处于水面上，施工场地大

③旧桥顶推施工时，梁体拉锚器有预留槽口，等

采用反顶推也存在着一些不利因素，主要是：

①拆除施工作业范围为水利管控范围，同时九江水利关系相当难处理

②便道必须进行维修，同时需交租

③梁体拉锚器有预留槽口反向未设置加固措施，必须进行处理，等

2.2顶推工法的选择

通过对目前较常见的几种顶推工法的比较，结合本工程的实际情况，拟采用多点连续牵引法。多点连续顶推工艺的特点是“多点、分级、同步、连续”。

“多点”是指把水平顶推力分散到各个桥墩、桥台上

“分级”是指千斤顶出力大小按摩阻力大小变化幅度分成四级，逐级升压，水平千斤顶缓慢对梁体施力

“同步”是指所有的千斤顶同步

“连续”是将两台千斤顶纵向串联再通过自动控制装置来实现交替牵引，牵引的速度连续、不间断。

2.3顶推方案的选择

主桥箱梁拆除采用顶推法施工，首先要解决的问题是如何减小混凝土主梁顶推过程中最大悬臂阶段的弯矩，以确保施工安全。方案制定时，对三种方案进行比选，三种备选方案是：

(1)在悬臂前端加导梁

(2)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

(3)在混凝土梁顶面借助辅助索塔加体外预应力束

3主桥箱梁顶推拆除施工工艺

为方便主桥箱梁顶推拆除施工，要将引桥部分孔拆除，且根据北江大桥主桥箱梁顶推拆除施工工程计算结果，需将主桥防撞栏全部拆除，并拆除靠近导梁侧的50m桥面铺装。

北江大桥主桥箱梁顶推拆除施工工艺过程如下所述：

3.1搭设平台

主桥箱梁顶推拆除施工时，需搭设三处施工平台，见图1。

图1钢导梁示意图/mm

①导梁安装平台

导梁主要为吊装施工，按图1中所示采用钢管桩支架和满堂红支架，导梁安装平台设置子在29#墩端头侧位置。考虑导梁预制安装段和现场加工段，平台前21m采用钢管桩支架，后面10m采用满堂红支架。

②凿梁平台和拆除平台

在37#墩和38#墩之间搭设凿梁平台，混凝土箱梁顶出后，在平台将混凝土

梁段凿除，并在36#墩和37#墩之间搭设导梁拆除平台。

③各桥墩处施工平台

为方便顶推施工时，在盖梁上安装顶升和顶推装置，需在各桥墩处安装施工平台。

3.2安装导梁

平台搭设好后，将原导梁安装部位的29#箱梁横隔板部分和腹板混凝土凿除，将预埋的预应力粗钢筋露出一定长度，与导梁连接段连接。安装首先将导梁工字钢过渡段与在箱梁内的导梁预埋件连接，浇筑混凝土形成整体，然后安装工字型导梁工厂预制段，最后安装移动模架导梁第一段、第二导梁。导梁各段连接时，需严格控制导梁的线形，满足施工精度要求。

3.3安装顶升和顶推设备

顶推前，选先将梁体顶升、拆除支座、并安装滑道系统和牵引系统。

①梁体顶升及支座拆除

梁体顶升时，采用单幅多点逐段顶升，该方法一次性投入设备少，同时旧桥施工时也采用该方法。梁体采用单幅桥同时顶升3跨，中间墩顶起1cm，两边墩顶起0.5cm，拆除中间盖梁上的支座，前移一跨顶升，再拆除1个盖梁上的支座，以此类推。

千斤顶对称布置在桥墩盖梁上，在桥墩盖梁上对称布置，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。顶升时，根据各墩的支座反力分布情况，在29#墩~31#墩的盖梁上布置8台250t竖向千斤顶，每个盖梁上顶升千斤顶配置一台油泵，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。同时，千斤顶底面应垫40mm～60mm的钢板，避免千斤顶底座应力集中引起混凝土开裂。

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。

②安装滑移系统

滑移系统由钢筋混凝土垫块、下滑道、上滑块组成，在旧桥箱梁和支座间设置滑道、滑块，箱梁底面和滑块连接，而滑块在滑道上滑移。在梁体整体顶升后，先凿除支座和连接部分混凝土，凿出并割除连接螺栓，拆除旧桥永久盆式支座。

在千斤顶将箱梁顶升拆除永久盆式支座后，在滑道出口处垫石顶面设一挡块，将滑道垫块固定在支座垫石上，以此固定滑道的纵向移动。滑道调平顶板和底板在安装前要保持清洁，清除杂质，避免调平垫块安装后不平整引起的高程误差和施工影响。

滑块表面涂铅粉或硅脂油以减少顶推摩阻力，滑块的摩擦系数与滑道表面的光洁度有关，光洁度越大，摩擦系数越小，污物侵入滑道和滑板磨损变形或折皱摩擦系数增大；摩擦系数随压强降低而增大；摩擦系数随荷载压在四氟板上的滞留时间增长而增加，当顶推荷载恒定时，如滑动速度太快，可能导致金属滑道摩擦生热起火，从而降低或破坏滑块的力学性能，甚至使其微粒分离，烧结成块。故在选择千斤顶时，顶推速度应控制在15~20cm/min。

在滑移材料选择时，我们对比了聚四氟乙烯滑板与不锈钢板和MGB高分子摩擦材料和不锈钢板两种方案。聚四氟乙烯滑块相对来说具有承压能力差、磨耗大、可靠性能差的缺点。

因此，滑块采用MGB高分子聚合材料制作的滑块和不锈钢板之间形成滑移面，MGB高分子聚合材料压应力大于150MPa，其静摩擦系数为2%，实际施工中按5%设计。

③安装牵引系统

牵引系统由反力架、拉锚器、牵引结构和控制系统组成，拟布置8台100t纵向连续千斤顶，通过钢绞线连接拉锚器，用于牵引施工，牵引力富余系数为1.43，分别布置在30#墩~37#墩。

反力架设置在盖梁上，用于固定连续千斤顶，即抵消千斤顶作用产生的后挫

力装置。反力架通过植筋与盖梁锚固在一起。

在牵引机构由100t连续千斤顶和9φ15.24钢绞线组成，钢绞线每段取60m长，左、右旋各半。连续千斤顶拟采用柳州OVM生产的ZLD系列100t千斤顶，直接安装固定在30#墩~37#墩盖梁上面的反力架上。每个墩上布置一台配套的ZTB25液压油泵。钢绞线在使用前进行编束，按左旋和右旋各一半进行编束，一端锚固于千斤顶上，另一端将OVM锚环锚固于拉锚器上。

钢绞线分左、右旋结构，预防在牵引过程中由于钢绞线扭转应力而发生扭转现象。钢绞线穿过设于固定端的拉锚器，另一端穿过自动连续千斤顶的前、后夹持器。由于墩间距离与拉锚器间不一致，所以前后端拉锚器不会同时上到墩台，每次当后端非工作状态的拉锚器上到墩台后，此时若前端处于工作状态的拉锚器已接近千斤顶（钢绞线与水平线的夹角＞3°）即是前后端拉锚器工作状态交换的最佳时机，倒换钢绞线的工作必须在后端拉锚器出墩台之前完成。一般情况下，拉锚器在距千斤顶3m左右时，暂停顶推，拆卸拉锚器，换到后面拉锚器上，继续顶推。倒换钢绞线穿索时，钢绞线应左、右旋交错排布；不能交叉、打绞或扭转，最后用手动拉紧器或其它设备预紧各钢绞线，使各根钢绞线松紧程度基本一致。

3.4安装限位系统

在箱梁连续顶推过程中，为防止梁体两侧拉力不均衡的因素影响，导致梁体横向产生位移，通过在盖梁上设置横向限位装置进行被动调整和实施监控、顶推的主动调整来保障。

通过在旧桥盖梁上植入钢筋、锚固钢板，在锚固钢板上焊接工字钢，形成横向作用力牛腿。限位装置隔墩布置，分别布置在30#墩，32#墩，34#墩，36#墩，38#墩上，和梁体之间预留2cm空间，同时在牛腿上涂抹润滑脂从而减少相互之间的内力作用。

3.5安装控制系统

控制系统计划选用一台ZLDK自动连续顶推主控台，具有总体控制和分个控制的能力，在每个盖梁上布置一台液压油泵控制单个墩上的8台250t竖向顶升千斤顶和1台ZLD100连续牵引千斤顶。主控台控制整个顶推系统，主控台与液压系统用电信号控制。

3.6主桥箱梁顶推与凿除

顶推系统安装完毕后，启动顶推程序，总控制系统统一控制牵引。在顶推过程中必须密切跟踪各个千斤顶油泵的受力情况，如千斤顶受力不均匀时必须马上停止顶推，调整好后方可继续开始，同时检测好滑道的平整性，顶推过程中的平滑性，密切监视箱梁的偏移情况。同时，监控混凝土箱梁的表面应变和导梁以及导梁连接段的应变情况。

顶推两个节段完毕后，将混凝土凿除，在搭设好的凿梁平台上布置炮机，炮机作用臂范围为18m，左右幅各设置4台炮机，翼板腹板各两台，在完成顶板凿除后，两台炮机凿除腹板，另两台凿除底板混凝土。

凿除的混凝土渣直接用炮机扫至桥底，铲车（必要时采用钩机）将混凝土渣清理到运渣车上，转运至指定处理位置。钢筋采用风割，割除的钢筋堆起后吊运至桥下，用平板车转运至废料堆。

完成第一次凿除作业后，继续顶推，再重复3、4，直至完成所有梁体凿除。注意，最后跨需考虑合理安排顶推及凿除长度，保证顶推安全，并使最后跨在平台上凿除。

结束语

经航道整治，该河段由原来的国家Ⅳ级提升到Ⅲ级，相应需设置2×100m的双孔单向通航孔。因此北江大桥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。