新舊橋拼接工藝在城市橋梁中的應(yīng)用

樊浩天，樊世群

(西安市政建設(shè)(集團(tuán))有限公司,陜西 西安 710075)

0 引 言

隨著城市發(fā)展越來越快，原有城市交通基礎(chǔ)設(shè)施跟不上車輛增加的速度，且過去建設(shè)的橋梁，因為車道數(shù)的制約，也影響車輛的通行數(shù)量。另一方面，由于橋梁往往是交通匯集點，此處的通行效果直接影響整體的通行能力。為了緩解城市交通壓力，迫切需要拓寬城市橋梁；但拆掉舊橋重新建設(shè)新橋，受到現(xiàn)有交通流量制約和污染、場地等因素的限制，實施困難。因此，在原址上加寬現(xiàn)有橋梁，是現(xiàn)實規(guī)劃設(shè)計中采取的一項方案措施，在城市橋梁建設(shè)中日益重要。

1 工程概述

西安市北二環(huán)與太華路立交橋始建于1999年，原有橋梁為雙向4車道，跨南北東西走向，交通方向單一，不能充分實現(xiàn)立交橋的疏導(dǎo)交通作用。

為了改善北二環(huán)太華路的交通狀況，經(jīng)多方研究分析，認(rèn)為原位加寬橋體、增加轉(zhuǎn)向車道、實現(xiàn)車流的4個方向交通疏導(dǎo)的方案為較優(yōu)方案。但是，加寬橋體存在以下問題：一是由于原橋面沉降已經(jīng)穩(wěn)定，而后加橋面沉降還未穩(wěn)定，會造成成型后的橋面連接部位撕裂；二是橋體存在2種連接方式——橋體上下均連接或上部連接下部不連接[1]：橋體結(jié)構(gòu)上下均連接在一起，橋體的整體性好，活載在新舊橋之間分布均勻，橋體上部構(gòu)造相互連接、下部構(gòu)造不連接，該方式技術(shù)成熟，施工便捷，運營病害少，養(yǎng)護(hù)及施工費用低。權(quán)衡利弊，最終選擇上部構(gòu)造連接、下部構(gòu)造不連接的橋體連接方式。

2 具體施工方案

橋體加寬的具體步驟為：切割舊橋護(hù)欄，預(yù)壓及沉降檢測，焊接新舊橋連接鋼筋，澆筑UEA混凝土。

2.1 切割舊橋護(hù)欄

為了減輕破除舊橋的噪音和粉塵對環(huán)境的影響，選擇采取繩鋸機切割的方式拆除舊橋護(hù)欄[2]。經(jīng)過比對和優(yōu)選，選擇DSM-10A型金剛石繩鋸機來進(jìn)行舊橋護(hù)欄的拆除，具體工藝過程如圖1所示。先進(jìn)行劃線和定位，確定切割橋體部分和繩鋸的切割路線，在切割過程中通過操作控制盤來調(diào)整切割的參數(shù)，保證金剛石繩鋸運轉(zhuǎn)線速度在18 m·s-1左右；另一方面，要保證沖洗液量在冷卻金剛石繩的同時也可把磨削下來的粉屑帶走。切割操作要做到設(shè)備、參數(shù)、速度均穩(wěn)定。采用M16膨脹螺栓固定繩鋸的主腳架及輔助腳架，確定切割形式后將金剛石繩索按照一定的順序纏繞在主動輪及輔助輪上，要注意繩子纏繞的方向與主動輪驅(qū)動方向一致。

圖1 繩鋸機切割步驟

為了確保切割繩在同一個平面內(nèi)，通過控制盤調(diào)整主動輪提升張力，繃緊金剛石繩，啟動循環(huán)冷卻水，再啟動另一電動馬達(dá)，驅(qū)動主動輪帶動金剛石繩索回轉(zhuǎn)切割。在切割過程中時刻注意機座，觀察其穩(wěn)定性；隨時觀察導(dǎo)向輪，若有偏差應(yīng)及時調(diào)整，以確保切割繩在同一平面內(nèi)。

2.2 預(yù)壓及沉降檢測

根據(jù)設(shè)計要求，新橋建成后需預(yù)壓空置3～6個月時間，待沉降基本穩(wěn)定后，再進(jìn)行新老橋濕接縫混凝土的澆筑。在同一截面分別布置4個觀測沉降點(圖2)，中梁2個點，邊梁的2個點，在每跨L/3、L/2、L2/3處及橋墩處布置。在點位處固定觀測桿，采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行沉降觀測，同一點每10 d觀測1次。本工程舊橋沉降已穩(wěn)定，經(jīng)多次驗算，在保證原截面尺寸及配筋的要求下，新、舊橋梁之間差異沉降控制在5 mm內(nèi)可滿足結(jié)構(gòu)安全受力。經(jīng)過沉降驗算，各監(jiān)測點沉降在5 mm范圍內(nèi)，均滿足設(shè)計要求，可實施新、舊橋連接。

圖2 沉降監(jiān)測點平面布置

2.3 翼板部分鑿除及連接

為了保護(hù)舊翼板內(nèi)的鋼筋不被損壞，需提前確定鋼筋的位置。鑿除舊橋翼板部分時，應(yīng)采取分段多點平行作業(yè)組織施工，用鋼筋探測儀找到鋼筋的空隙，畫線定位(圖3)；從橋外側(cè)向內(nèi)開鑿，鑿除時可先用風(fēng)鎬鑿至距翼緣根部3～5 cm處，對鋼筋間隙中不容易脫落且不易繼續(xù)用風(fēng)鎬破除的混凝土塊，采用小型電鉆進(jìn)行鑿除；鑿除翼板混凝土后需對翼板鋼筋進(jìn)行修整。

圖3 鋼筋畫線定位

2.4 焊接新舊橋連接鋼筋

焊接在準(zhǔn)備澆筑濕接縫前進(jìn)行，不宜過早焊接；鑿除后翼板鋼筋保留長度需不小于300 mm，以保證焊接質(zhì)量；如部分鋼筋破壞嚴(yán)重則采取植筋措施，以便與新橋預(yù)留鋼筋進(jìn)行連接。

2.5 UEA混凝土縱向拼接

2.5.1 UEA混凝土控制裂縫原理

新舊橋梁連接時，為防止連接處出現(xiàn)裂縫，采用UEA混凝土進(jìn)行澆筑。UEA混凝土體積膨脹時，受到配置的鋼筋和混凝土中骨料及其他限制物對膨脹的限制，從而在混凝土中產(chǎn)生壓應(yīng)力，這種壓應(yīng)力能夠不同程度地抵消混凝土開裂的拉應(yīng)力[3-4]。同時UEA膨脹劑還改善了混凝土的孔結(jié)構(gòu)，使毛細(xì)孔減少、變細(xì)，增加了致密性。因此，在限制條件下，UEA混凝土的膨脹變形能夠有效地避免或減少混凝土結(jié)構(gòu)的開裂，從而增強了結(jié)構(gòu)的抗裂、抗?jié)B及整體穩(wěn)定性能。

2.5.2 UEA混凝土配合比設(shè)計

為防止出現(xiàn)裂縫，UEA混凝土配合比設(shè)計是關(guān)鍵。通過實驗室試配、調(diào)整，UEA混凝土設(shè)計配合比設(shè)計強度為C50。其中水泥采用P·O42.5普通硅酸鹽水泥；碎石為5～20 mm連續(xù)級配，砂為中砂，細(xì)度模數(shù)2.5，級配良好；采用UEA-H高效膨脹劑，聚羧酸高性能減水劑，每立方米添加90 kg鋼纖維，設(shè)計坍落度為140～180 mm。具體配合比見表1。UEA混凝土的配合比必須達(dá)到設(shè)計要求的膨脹率，摻量為膠凝材料的10%，水中14 d限制膨脹率不小于1.5×10-4，水中14 d轉(zhuǎn)空氣中28 d限制收縮率不大于3×10-4。

表1 UEA混凝土配合比

2.5.3 UEA混凝土施工注意事項

嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量及施工配合比。拼接部位的混凝土表面按施工縫處理，去除松動的骨料、碎塊，再用鋼絲刷將表面松散浮渣刷去[5-7]。處理后的混凝土表面凹凸度不大于6 mm。

2.5.4 UEA混凝土的施工及工藝要求

新、舊橋梁縱向拼接縫混凝土施工質(zhì)量的好壞，是新、舊橋面能否共同受力的關(guān)鍵，圖4為混凝土澆筑工藝流程。在澆筑過程中應(yīng)注意對混凝土凝結(jié)時間的控制?；炷聊Y(jié)時間過短，則水泥的水化反應(yīng)較快，混凝土早期收縮現(xiàn)象較明顯；混凝土凝結(jié)時間太長，則膨脹的膨脹能大部分消耗在塑性階段。通過試驗驗證，UEA混凝土的終凝時間宜在10～12 h內(nèi)。為此，UEA混凝土終凝前，白天可采取導(dǎo)行交通，夜間可封閉舊橋12 h，盡量減少周圍環(huán)境擾動對UEA混凝土早期強度的影響。

圖4 混凝土澆筑工藝流程

澆筑時混凝土的自由落距應(yīng)控制在2 m以內(nèi)，振搗要均勻、密實。每一振點的振搗應(yīng)使混凝土表面呈現(xiàn)浮漿且不再下沉、不再冒出氣泡為止[8-11]?；炷两K凝前要反復(fù)抹壓，防止表面出現(xiàn)收縮裂紋。由于UEA混凝土不泌水，養(yǎng)護(hù)不當(dāng)很容易產(chǎn)生早期塑性收縮裂縫，必須注意早期養(yǎng)護(hù)。澆筑后應(yīng)立即覆蓋養(yǎng)生毯，養(yǎng)護(hù)時間不少于14 d，以充分供應(yīng)膨脹過程中所需要的水分。施工完成后要試水觀察，任何部位不允許發(fā)生滲漏。若局部出現(xiàn)滲漏，可將滲漏處有缺陷的混凝土徹底清除，并將其表面鑿毛、沖洗干凈后，抹UEA水泥砂漿；如滲漏嚴(yán)重，先用堵漏止水，再用UEA水泥砂漿抹面。

3 結(jié) 語

(1)采用上部構(gòu)造連接、下部構(gòu)造不連接的方法，通過新、舊橋梁荷載試驗，表明本工程橋梁承載力滿足城-A級的荷載標(biāo)準(zhǔn)要求，具有較高的可靠性、安全性。開放交通后長期監(jiān)測結(jié)果表明，連接處無裂紋，高程控制良好。

(2)在目前人們的環(huán)保意識日漸增強，同時對鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)拆除需求量越來越大的形勢下，金剛石繩鋸切割技術(shù)具有高效、低噪音且環(huán)保等特點。

(3)新、舊橋梁拼接實踐證明，使用UEA混凝土，可減少混凝土發(fā)生收縮徐變，減少結(jié)構(gòu)整體附加內(nèi)力，提高了新、舊橋拼接結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性。

本文從新、舊橋梁拼接的施工工藝實踐中說明采取加寬橋梁的方法可以改善城市交通現(xiàn)狀，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。采用該方法，可以提升舊橋的使用功能，通過質(zhì)量關(guān)鍵控制點的闡述，以期實現(xiàn)新舊橋梁沉降趨于一致的目的；保證成型后橋梁的質(zhì)量符合要求。