工程奇迹：一座桥梁，四种拆除方法

位于加拿大蒙特利尔的尚普兰大桥全长3.5公里，由四个不同的结构部分组成，其中之一是圣劳伦斯航道。（图片：Delsan-AIM）

尚普兰大桥连接蒙特利尔岛和加拿大大陆，全长 3.5 公里，共有 50 个桥跨。

其中 30 个桥跨位于圣劳伦斯河上——圣劳伦斯河是野生动物的保护区，也是数百万人的饮用水源——因此，拆除 20 世纪 50 年代的尚普兰大桥是一项前所未有的工程挑战。

Delsan-AIM 的土木工程经理兼项目总监 Simon Hébert 表示，该项目需要四种不同的拆除方法——每一种都堪称奇迹，而且耗时近 40 个月才完成，“这是我所面临的最大的职业挑战之一”。

西蒙·埃贝尔，Delsan-AIM公司土建工程经理兼项目总监。（图片：Delsan-AIM）

拆除规划

2019 年一座替代桥梁开通后，雅克·卡蒂埃和尚普兰桥梁公司 (JCCBI) 与新地平线圣劳伦斯 (NHSL) 合资企业签订合同，由德尔桑-AIM 环境服务公司 (Delsan-AIM Environmental Services) 担任主要合作伙伴，负责原尚普兰桥的规划、工程和拆除工作。

西蒙说：“光是规划就占了整个项目时间的四分之一。”而且，在桥梁拆除的方方面面，环境都是核心问题。

从一开始，JCCBI就制定了远高于净零排放标准的要求。首要任务是确保圣劳伦斯河生态系统在施工期间和施工后不受任何损害。

这意味着使用炸药是不可行的，而且 Delsan-AIM 还必须确保不会有任何碎片落入河中。

考虑到桥梁的结构和老化状况（自 20 世纪 90 年代以来，该桥梁已进行过大量的加固工程），西蒙和他的团队为桥梁的每个独立结构部分制定了拆除计划，将工程分为四个部分。

机器配备了锤击器和粉碎器附件用于作业。（图片：Delsan-AIM）

机械拆卸

从大桥西端的蒙特利尔岛开始，第一段长约 400 米。它由预应力混凝土工字梁和混凝土桥墩组成，支撑着后张法混凝土桥面，桥面铺设沥青。

由于该河段水浅，无法通行任何船只，因此第一段工程将采用传统方法拆除。但是，德尔桑-AIM公司首先需要建造一条长0.5公里的临时码头，延伸至圣劳伦斯河中，以便停放施工所需的设备。

“但是，修建码头会限制水流，改变整条河流的水文状况，”西蒙说。

“这样做的问题在于，它会在一些重要的鱼类栖息地附近形成一片‘死水区’。”

为了防止对栖息地造成破坏，Delsan-AIM 与海洋生物学家和大学合作解决了这个问题。

“我们首先进行了大量研究，以确保我们不会对该微观世界中的鱼类或其他动物造成影响。

“最终，我们建造了带有两条迁徙通道的码头，并安装了十个水下摄像头和传感器，用于统计鱼类数量、监测它们的迁徙方向和测量它们的大小。”

西蒙说，虽然码头的设计和安装是拆除工作这一部分中最大的挑战，但“每个人都印象深刻。这是圣劳伦斯河历史上第一次，大学和公众能够获得有关生活在圣劳伦斯河中的鱼类物种的真实数据。”

海洋爆破

Delsan-AIM 必须完成的第二个工程壮举是拆除位于圣劳伦斯河上的 30 个桥跨，总长度为 1.6 公里。

从工程角度来看，整个项目中技术难度最大的部分或许就是拆除尚普兰桥的中间部分，而拆除工作采用了“提升和位移”的方法。

拆除过程中，桥梁及其桥墩上的每段53.7米长的桥跨被切割下来，然后通过千斤顶系统吊放到双体驳船上。（图片：Delsan-AIM）

30 座跨河大桥每座长 53.7 米，宽 24.1 米。它们由钢筋混凝土桥墩上的钢桁架构成，桥墩高度从 10 米到 28 米不等，具体取决于河流的深度——河流本身的深度从 8 米到仅 1.5 米不等。

每个跨度的桥面都是铺砌的后张预应力混凝土结构，由七根预制预应力混凝土梁组成，这些梁通过后张预应力轻钢筋混凝土横向隔板进行横向连接。

Delsan-AIM 公司设计并建造了拆除每个 2,000 吨跨度的工程，通过一次起重作业，动用了四艘拖船、四艘辅助驳船和一艘 2,900 平方米、7,000 吨容量的双体驳船，该驳船上安装了六个 800 吨容量的顶升塔。

顶升塔由三根钢箱梁连接在一起。然后在钢箱梁顶部搭建了一个钢平台，为塔架提供桥梁支撑，为待提升的跨度提供支撑结构，并在每个跨度下降后提供拆除和材料搬运的工作区域。

据 Delsan-AIM 公司称，整个支撑组件和跨度的总重量为 4,800 吨。

西蒙说：“2021 年春季，我们开始在驳船上组装和调动所有系统。

“这确实是一个相当大的挑战。我们需要的大部分设备都位于世界其他地方，而且由于新冠疫情，将这些设备运到加拿大变成了一个非常缓慢的过程。”

西蒙补充道：“采购、组装和动员方面出现了许多延误。”

“最终，我们比预期晚了两个半月才开始拆除桥梁。”

拆除过程中，先将桥梁及其桥墩上的每一段 53.7 米长的桥跨切割下来，然后通过千斤顶系统将其放到双体驳船上。

“每个桥跨的吊装作业需要三天时间才能完成。之后，该桥段在驳船上被拆卸——这又花了三天时间，混凝土被运送到另一艘驳船上。

“桥梁拆除后，剩余的材料被转移到支撑驳船上，然后运往临时码头。

“所以，每隔六到七天，根据天气情况，桥上的一段就会消失。”

每座桥跨长53.7米，重约2000吨。（图片：Delsan-AIM）

当双体驳船驶向下一个桥跨时，另外两个驳船站将进场拆除被拆除桥跨所在的混凝土桥墩的残余部分。

“为了拆除这些高达 20 米的桥墩，我们使用了架设在驳船平台上的高空挖掘机，”西蒙解释说。

“然后我们调集了第二艘驳船，在基座周围建造围堰，并将剩余的混凝土柱从水中移走。

“但我们没有把水排干，”他补充道。“相反，我们利用GPS系统在水下作业，机器操作员则在电脑屏幕上进行操作。”

拆除所有码头材料后，承包商又安装了额外的石头来重建河床。

升力和位移

该项目的第三个工程奇迹是 Delsan-AIM 公司负责拆除圣劳伦斯航道上重达 2500 吨的悬臂桥跨。

“圣劳伦斯航道是一条国际航运通道。主要困难在于，除了圣诞节期间为期三天的维护期（期间航道内的水会被排干以便进行检查）之外，航道不能对船只关闭，”西蒙解释说。

“我们安装了六个千斤顶，用了近300根钢丝，然后把整个桥段放到驳船上。把33米长的桥跨放到驳船上花了18个小时，由于航道必须重新开放，而且当时正值隆冬，无法通行，我们不得不把它尽可能地推到上游，在那里过冬。”

可控投放

这项庞大工程的最终挑战是拆除桥梁向内陆延伸的东侧 528 米长的桥段。

虽然采用了机械手段拆除了该段的四个桥跨，但由于其下方有一条八车道高速公路，以及必须在严格的 50 小时时间窗口内完成工程，这项任务变得十分复杂。

ASI工程公司对桥梁最后一段的拆除工作进行了三维建模和分析。（图片：Delsan-AIM）

为了确保桥梁能够安全及时地拆除，ASI 工程公司提供了计划工程的数字模型，该模型将首先拆除桥梁两侧的前两根梁，然后使用安装在挖掘机上的液压剪一次性控制地拆除剩余的梁。

由 20 台挖掘机、3 台高空作业车、6 辆 40 吨自卸卡车、3 台轮式装载机和 1 台推土机组成的车队于 2022 年 10 月按计划拆除了最后一段。

随着尚普兰桥的最后一段最终被拆除，西蒙说：“接下来的六个月，我们拆除了所有的临时工程，包括码头，然后我们恢复了所有的土地，使它看起来就像那里从未存在过一座桥一样。”

想要更深入了解尚普兰桥项目，敬请期待我们即将推出的对西蒙的深度采访。