如何科學(xué)安全地拆橋——淺談城市舊橋拆除的一些原則
點(diǎn)擊量：81時(shí)間：2024/5/17 18:03:14
目前橋梁工程界在橋梁拆除設(shè)計(jì)理論、施工方法和技術(shù)方面已積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，特別是近年來，隨著對(duì)靜態(tài)切割技術(shù)（繩鋸切割、碟式切割、墻體切割等）、破碎技術(shù)（高壓水槍、靜態(tài)爆破、液壓破碎錘和液壓破碎鎬等）、頂升技術(shù)（電動(dòng)和氣動(dòng)液壓千斤頂、連續(xù)千斤頂、大噸位千斤頂?shù)龋?、吊裝技術(shù)（纜索吊裝、橋面吊架、大噸位汽車吊和履帶吊等）的研究、開發(fā)和利用，一些新型的可用于橋梁拆除的施工工藝不斷涌現(xiàn)。合理利用已有的新工藝和技術(shù)，組織專業(yè)施工隊(duì)伍進(jìn)行橋梁拆除施工，提升科學(xué)拆除各類橋梁的能力勢(shì)在必行。
舊橋通常只有在結(jié)構(gòu)和功能上無法同時(shí)滿足使用要求時(shí)才考慮拆除。橋梁拆除首先要保證結(jié)構(gòu)受力上的安全。對(duì)于梁橋、板橋、拱橋、吊橋、組合體系橋（斜拉橋、懸索橋）等不同類型的橋梁而言，因受力不同，拆除方法也存在差異。即使是同種橋型，其拆除方案也可能不一致，主要源于舊橋本身結(jié)構(gòu)和功能還在發(fā)揮作用，而其關(guān)聯(lián)和影響因素頗多，需要結(jié)合具體問題進(jìn)行具體分析。如何克服舊橋拆除過程中的復(fù)雜影響因素，確保整個(gè)過程安全，是選擇拆除方案的“規(guī)定動(dòng)作”。
舊橋拆除方案設(shè)計(jì)
舊橋拆除作業(yè)的技術(shù)較為復(fù)雜、危險(xiǎn)性較高，從事此項(xiàng)作業(yè)的施工單位或人員應(yīng)具有拆除施工經(jīng)驗(yàn)。拆除方法需要根據(jù)城市橋梁所處的地理位置、橋梁結(jié)構(gòu)類型、方案的可操作性、作業(yè)安全性、環(huán)境影響以及經(jīng)濟(jì)性等情況進(jìn)行篩選，并進(jìn)行拆除方案設(shè)計(jì)，編制詳細(xì)的施工組織設(shè)計(jì)方案。
1.因橋梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，受力形式各異，拆除方法和步驟難以統(tǒng)一。一般首先拆非受力構(gòu)件，再拆主要受力構(gòu)件，化整為零；其次按建橋時(shí)的逆序施工，并根據(jù)對(duì)稱平衡法則進(jìn)行卸載，還得遵循下列3項(xiàng)基本原則：
（1）制訂合理的拆除方案，選擇合理的拆除工藝。
（2）注重施工過程控制，優(yōu)先選擇靜力切割拆除等方式。
（3）制訂完備的安全應(yīng)急預(yù)案和應(yīng)急機(jī)制。
2.建在陸地上的城市橋梁的作業(yè)場(chǎng)地通常條件較好，采用人工法拆除較為合適；而對(duì)于水中的城市橋梁，由于作業(yè)條件比較復(fù)雜，人工拆除的難度及成本均較高，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過詳細(xì)的方案篩選后確定拆除方法。多孔拱橋的拆除，則必須根據(jù)實(shí)際情況考慮連拱作用的不利影響。
總之，橋梁的拆除應(yīng)依據(jù)施工組織設(shè)計(jì)的程序，按照逆向施工要求逐步減少恒載。而拱梁的拆除需要基于恒載分布對(duì)壓力線的影響，拆除工作切不可盲目進(jìn)行，以避免拆橋中拱圈突然倒塌造成人員傷亡。因具有較高的安全風(fēng)險(xiǎn)，有必要對(duì)橋梁拆除作業(yè)實(shí)行現(xiàn)場(chǎng)管制，禁止非施工人員及車輛進(jìn)入作業(yè)區(qū)域。對(duì)于采用爆破法拆除橋梁的工程，應(yīng)按爆破作業(yè)的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，爆破拆除時(shí)應(yīng)確定合適的警戒區(qū)域，并實(shí)行管制，禁止非相關(guān)人員和車輛進(jìn)入警戒區(qū)范圍內(nèi)。爆破警戒區(qū)應(yīng)該按爆破作業(yè)的有關(guān)規(guī)定確定，并制訂合理的警戒方案。
施工的必備條件
對(duì)于橋梁拆除過程中的所有環(huán)節(jié)，包括制訂科學(xué)合理的拆橋方案和全面的安全管控體系，以及拆除過程的具體步驟，作為作業(yè)實(shí)施的主體，人起著重要作用。因此，應(yīng)選擇具有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)施工隊(duì)伍和專業(yè)技術(shù)人員承擔(dān)橋梁拆除的任務(wù)，這一點(diǎn)對(duì)保障拆除的安全至關(guān)重要。
部分資料顯示，很多橋梁本身存在先天缺陷和施工質(zhì)量問題，如按原設(shè)計(jì)圖制訂的橋梁拆除方案實(shí)施，發(fā)現(xiàn)設(shè)想與實(shí)際情況出入較大，例如截面尺寸、預(yù)應(yīng)力鋼筋位置、普通鋼筋數(shù)量、混凝土質(zhì)量與原設(shè)計(jì)不一致。此外，橋梁運(yùn)行數(shù)十年后，材質(zhì)發(fā)生劣化，無法通過計(jì)算確定結(jié)構(gòu)的承載能力。在這種情況下，橋梁本身的受力和潛在的安全隱患難以把握。而經(jīng)過多年的運(yùn)營(yíng)和維修加固，舊橋的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性都有不同程度的下降。同時(shí)拆除過程中橋梁結(jié)構(gòu)體系也在不斷變化，使得結(jié)構(gòu)受力更加復(fù)雜，若缺乏豐富的橋梁拆除施工經(jīng)驗(yàn)，無法對(duì)其拆除施工進(jìn)行可控分析計(jì)算，特別是此種情況下如再采用不成熟的拆除設(shè)計(jì)方案，作業(yè)的難度和風(fēng)險(xiǎn)會(huì)更大。因此施工的每個(gè)步驟，都必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查核實(shí)，加強(qiáng)拆除過程的技術(shù)控制和施工組織管理非常必要。
目前國(guó)內(nèi)尚無橋梁拆除設(shè)計(jì)、施工規(guī)范（施工指南）等，而且相關(guān)方面的資料和工程實(shí)例也較少。由于橋梁拆除的方式本身機(jī)動(dòng)靈活，而設(shè)計(jì)缺乏理論指導(dǎo)和經(jīng)驗(yàn)保證，現(xiàn)有各類拆除設(shè)計(jì)多套用現(xiàn)有新建橋梁的設(shè)計(jì)規(guī)范，以及建筑起重等方面的規(guī)范和規(guī)程，設(shè)計(jì)出來的橋梁拆除方案的可實(shí)施性、經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)都不太理想。在此種情況下，設(shè)計(jì)方和施工單位應(yīng)不斷優(yōu)化拆橋方案，使橋梁的拆除設(shè)計(jì)方案安全、實(shí)用、環(huán)保。因此，應(yīng)結(jié)合已有橋梁拆除工程實(shí)踐，開展橋梁的拆除設(shè)計(jì)理論研究，并對(duì)現(xiàn)有理論進(jìn)行安全性、經(jīng)濟(jì)性和適應(yīng)性論證，制訂橋梁拆除相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范。
存在的主要問題
國(guó)內(nèi)橋梁拆除行業(yè)主要存在以下問題：長(zhǎng)期以來注重新建、工期、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，而不重視橋梁的管養(yǎng)和拆除；由于舊橋受力復(fù)雜，橋梁拆除理論研究難度大且相對(duì)滯后，且尚無與橋梁拆除相關(guān)的設(shè)計(jì)和施工規(guī)范、規(guī)程，導(dǎo)致設(shè)計(jì)和施工脫節(jié)，設(shè)計(jì)多偏重理論而不便于操作，施工則偏于粗放；橋梁拆除市場(chǎng)較為混亂，缺少專業(yè)施工隊(duì)伍；管理理念落后，安全意識(shí)較為薄弱。 針對(duì)上述問題，有關(guān)單位在高度重視安全風(fēng)險(xiǎn)的前提下，一是需要加大橋梁拆除理論和技術(shù)的研究投入，加快施工經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)與提升，確保相關(guān)設(shè)計(jì)施工規(guī)范規(guī)程早日出臺(tái)。二是加強(qiáng)對(duì)橋梁拆除的管控，強(qiáng)化施工企業(yè)資質(zhì)的管理，規(guī)范市場(chǎng)、規(guī)避不合理的低價(jià)中標(biāo)，以及注重環(huán)保和拆除過程控制。三是盡量選擇安全可靠的拆除方式，推行方案的專家審查制度、報(bào)批制度和全員責(zé)任制度，合理利用已有的建設(shè)新技術(shù)，確保拆橋設(shè)計(jì)合理，選擇有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)設(shè)計(jì)和施工單位。
與橋梁的建設(shè)相比，橋梁的拆除完全是“反其道而行之”。新建橋梁是集零為整的過程，每一步是單一的，較易解決安全問題；而拆除橋梁是化整為零的逆過程，每一步的安全風(fēng)險(xiǎn)大，也較為復(fù)雜。行業(yè)內(nèi)曾流傳這樣一個(gè)說法：“新建橋梁自第一個(gè)構(gòu)件就位到建設(shè)交工前，僅需要考慮1%的安全問題；而拆除橋梁時(shí)，從首個(gè)構(gòu)件拆除到結(jié)束前，始終需要考慮 99%的安全問題?！庇纱丝梢?，安全問題是決定橋梁拆除成功與否的關(guān)鍵。如果在施工組織管理和技術(shù)層面把握失當(dāng)，就容易釀成慘痛的安全事故，造成人員傷亡、機(jī)械損毀。本世紀(jì)以來，多地在拆橋過程中發(fā)生過坍塌，釀成不幸事件，留下了慘痛的教訓(xùn)。而就目前國(guó)內(nèi)橋梁拆除的實(shí)際情況而言，我國(guó)在相關(guān)方面的研究并不深入。
舊橋拆除的主要工藝及方法
舊橋拆除主要包括直接支撐鑿除、頂推法拆除、靜力切割拆除、爆破拆除、整體坍落和吊移法等方法。
1.若施工條件許可，在有安全防護(hù)的前提下，首選直接支撐鑿除方式，特別對(duì)于凈空高度較低的橋梁而言，該拆除方式直接、快捷、經(jīng)濟(jì)。橋的箱梁結(jié)構(gòu)基本上可采取直接在貝雷支架及土牛支撐上鑿除的方式。若對(duì)環(huán)境要求不高，施工也可選擇工期短、費(fèi)用較低的爆破拆除法。
2.在不影響交通的前提下，經(jīng)濟(jì)性較好的頂推法拆除施工應(yīng)予優(yōu)先考慮。如地形合適且交通許可，則推薦工期更短、經(jīng)濟(jì)性更佳的液壓系統(tǒng)平衡法施工。例如：新加坡 Adam Road 為雙向六車道立交橋，在保證高速公路正常運(yùn)營(yíng)的情況下，采用該方法在8小時(shí)內(nèi)成功地將 45m箱梁移至橋臺(tái)進(jìn)行二次解除和破碎。
3.對(duì)于交通組織難度高的城市橋梁以及大跨徑分離式梁橋，可采取對(duì)交通影響較小、對(duì)原結(jié)構(gòu)損傷小，但成本相對(duì)較高的靜力切割拆除方法（液壓切割法）。該方法在原北京西直門立交橋等橋的拆除中得到廣泛的應(yīng)用。例如：作為主跨65m的變截面連續(xù)箱梁橋，原錫澄運(yùn)河大橋的主跨被分段切割，并由浮吊吊裝，而邊跨則采取分段切割及汽車吊吊裝的方式拆除；京杭運(yùn)河無錫城區(qū)航段紅星橋老橋?yàn)橹骺?44m的固端梁橋，其主跨被分段切割，并由橋面吊架吊裝，并通過大型運(yùn)輸船拖運(yùn)。
4.針對(duì)大跨徑拱橋，包括混凝土拱橋和鋼拱橋等，一般可采用整體坍落和吊移的方法進(jìn)行拆除。整體坍落法主要包含爆破和機(jī)鑿兩種方法；吊移法則分成橋下支架法、橋上起吊法及纜索吊裝法3種。下表列出了幾座代表性橋梁拆除的方式和相關(guān)工藝。
對(duì)于不同的橋梁而言，其拆除的特點(diǎn)、重點(diǎn)、難點(diǎn)，以及拆除的方式均因橋而異，科學(xué)總結(jié)已有舊橋拆除的工程實(shí)例，對(duì)中國(guó)未來橋梁拆除事業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。合理利用靜態(tài)爆破、同步頂升、橋面起吊、纜索吊裝等工藝，將為我國(guó)的拆橋施工提供安全、有效的保證。
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