市政道路改擴(kuò)建中裝配式橋梁的利用及改造研究

許雄方 佛山市高明區(qū)荷城街道代建項(xiàng)目中心

1 前言

伴隨著在交通數(shù)量的增多，使得道路橋梁承載的荷載逐漸增加，長(zhǎng)時(shí)間下來的話，便出現(xiàn)了質(zhì)量方面的問題，基于此，加強(qiáng)市政道路橋梁擴(kuò)建工程開展力度極為重要。當(dāng)實(shí)施市政道路改擴(kuò)建工程的過程中，面臨的重點(diǎn)以及難點(diǎn)內(nèi)容是采取何種方式合理利用以及進(jìn)一步改造原有的裝配式橋梁，增強(qiáng)整體質(zhì)量，確保安全性。在本篇文章中，主要對(duì)改擴(kuò)建設(shè)計(jì)期間裝配式橋梁改造和利用的基本原則等方面進(jìn)行了重點(diǎn)論述，全面分析了不同設(shè)計(jì)方案具備的優(yōu)勢(shì)以及缺陷，以此為后期市政道路改擴(kuò)建工作穩(wěn)定實(shí)施提供良好的依據(jù)。

2 工程案例

本文以某項(xiàng)城市的市政道路舉例說明，該項(xiàng)道路的斷面是25.5m，設(shè)計(jì)速度為100km/h，路面結(jié)構(gòu)為水泥混凝土。該項(xiàng)項(xiàng)目從開工建設(shè)到現(xiàn)在使用已經(jīng)歷經(jīng)了十多年的時(shí)間，目前是工業(yè)經(jīng)營(yíng)期間的主要交通道路。不過伴隨著土地開發(fā)工作的開展，旅游行業(yè)逐漸增多，以往舊的道路已經(jīng)完全不符合目前各項(xiàng)要求了，交通存在著嚴(yán)峻的堵塞現(xiàn)象，所以，對(duì)其有待進(jìn)一步利用和改造。

當(dāng)前階段，基于一級(jí)公路基礎(chǔ)上加以擴(kuò)建以及改造，道路等級(jí)是城市主干路，基本的設(shè)計(jì)速度為60km/h，項(xiàng)目整體長(zhǎng)度為27.6km。kO+000～k6+300，道路紅線寬度是46m，為瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)。在全線擬拓寬利用期間，包含了十五座主線舊橋，主線舊橋橋梁寬度是25.5m，和路基的寬度一樣，設(shè)計(jì)的汽車荷載等級(jí)采取公路-I級(jí)，依照1/100設(shè)計(jì)洪水頻率，地震烈度是Ⅵ度。在舊橋梁上部結(jié)構(gòu)除大橋使用20m裝配式鋼筋預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁為，其余橋梁均采取20m跨徑的先張法裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土空心板。將鉆孔灌注樁當(dāng)成橋梁下部結(jié)構(gòu)的墩臺(tái)基礎(chǔ)，橋臺(tái)屬于重力式和樁柱式埋置臺(tái)，橋墩則是應(yīng)用鋼筋混凝土圓柱式墩身，通過對(duì)橋梁性能進(jìn)行檢驗(yàn)，開展有關(guān)的荷載試驗(yàn)可以看出，舊橋上部構(gòu)造以及下部構(gòu)造狀態(tài)良好，能夠進(jìn)一步延伸寬度，加以應(yīng)用。其次，遵循寧填勿挖的基本設(shè)計(jì)理念，其中，作業(yè)期間還存在著較多的問題，比如在路面板塊斷板，板底脫空等，為了避免這些現(xiàn)象影響到加鋪瀝青罩面層的整體性能，可以將就地碎石化處理方式應(yīng)用到老路舊水泥混凝土路面中，同時(shí)合理鋪設(shè)路面結(jié)構(gòu)，將加鋪路面結(jié)構(gòu)的厚度控制在合理范圍之內(nèi)，最佳是49cm。另外，因?yàn)槭桥f橋，因此不適合增設(shè)橋面荷載，橋面無法進(jìn)行加鋪處理，舊橋是接順橋梁梁端道路，這就需要掌握好多方面要點(diǎn)。第一，確保舊橋標(biāo)高不發(fā)生變化，將舊橋周圍的舊路面和路床等徹底挖除，經(jīng)過道路縱坡接順舊橋。第二，對(duì)舊橋開展頂升處理工作，連接道路。針對(duì)于以上兩種要點(diǎn)，分別比較以及分析了所需的成本，在成本差別較少的情況下，采取頂升舊橋方案道路縱坡較為合理，同時(shí)對(duì)舊路交通產(chǎn)生的影響不大，比較后將該項(xiàng)方案應(yīng)用到本項(xiàng)目?jī)?nèi)，因此應(yīng)用第二種方式。

3 市政道路改擴(kuò)建中裝配式橋梁頂升方案的比選

其一，所謂橋梁頂升，主要是指把交通全部封閉以后，將千斤頂裝設(shè)到蓋梁、基礎(chǔ)以及橋墩中，借助千斤頂轉(zhuǎn)移橋梁上部結(jié)構(gòu)重量，落實(shí)到承點(diǎn)力下面的位置中，原來的墩柱和蓋梁等基于承力點(diǎn)以上部位不再承擔(dān)原來主梁的壓力，結(jié)合橋梁墩柱以及支座墊石的最佳位置采取切斷加高或者是實(shí)施接高工作，從而達(dá)到橋梁頂升的目的。當(dāng)前階段，可以將橋梁頂升改造劃分為兩種方式，分別是直接頂升以及斷柱頂升。

其二，斷柱頂升的工作流程是切斷橋墩混凝土以及鋼筋，使用千斤頂頂開切斷的橋墩，連接長(zhǎng)橋墩鋼筋，回填混凝土，以此完成頂升工作。結(jié)合千斤頂實(shí)際安裝位置和打斷橋墩的位置，可以將其劃分為多種類型，分別是上下抱柱式、下抱柱蓋梁式以及承臺(tái)蓋梁式。其中，斷柱式頂升的優(yōu)勢(shì)極高，產(chǎn)生的效果良好，不過本身也存在著一些缺陷，比如包含的工程數(shù)量非常多，面臨著極高的施工難度。同時(shí)在橋墩接長(zhǎng)位置處，經(jīng)常發(fā)生斷裂現(xiàn)象，不適合應(yīng)用到沿海區(qū)域的橋梁處。在作業(yè)期間需要應(yīng)用穩(wěn)定性良好以及固定性強(qiáng)的受力支架，在深水橋梁中不適合應(yīng)用該項(xiàng)方法，經(jīng)過探究看出，在頂升高度特別大的立交橋內(nèi)適合應(yīng)用斷柱頂升方式。非斷柱式頂升則是表現(xiàn)在梁底安裝千斤頂，依照千斤頂下部的承載現(xiàn)象將其分成多方面。①直接頂升方式。直接頂升方式是在梁底和蓋梁頂?shù)拈g隙位置處安裝千斤頂。②牛腿式。牛腿式是在舊橋蓋梁和臺(tái)身側(cè)面中植入化學(xué)螺栓，在然后安裝鋼制牛腿以及橫梁，同時(shí)裝設(shè)千斤頂，對(duì)梁板進(jìn)行頂升。此種方式在上部構(gòu)造和蓋梁之間非常小的空間中得到了廣泛應(yīng)用。③分配梁式。首先，將鋼支撐搭設(shè)到承臺(tái)以及地面中，在支撐頂部安裝千斤頂，千斤頂上面放上橫向分配梁，制定完善的鋼支撐千斤頂和分配量頂升流程，從而安全開展頂升工作，在立交橋頂升環(huán)節(jié)中適合應(yīng)用分配梁式。

其三，非斷柱式頂升，該種方式的缺陷表現(xiàn)為頂升高度較小，不可以上升太高，所需的千斤頂特別多，需要同步開展。優(yōu)勢(shì)則是對(duì)舊橋產(chǎn)生的影響性不大，施工極為方便，包含的工程量較少，在頂升高度較少的水橋內(nèi)適合應(yīng)用。從項(xiàng)目實(shí)際開展現(xiàn)狀來看，因?yàn)槌毕F(xiàn)象對(duì)橋梁水位有著一定程度的影響，而且頂升高度低于50cm，所以適合應(yīng)用將千斤頂安裝到梁底和蓋梁中的直接頂升方式。

4 市政道路改擴(kuò)建中裝配式橋梁的利用及改造

4.1 遵循的基本原則

在市政道路改擴(kuò)建裝配式橋梁改造期間，需要遵循合理利用舊路、再生利用舊路并不是鑿除丟掉的基本原則，增強(qiáng)舊橋的加固性，制定合理計(jì)劃。其次，為了對(duì)舊路進(jìn)行高效率應(yīng)用，降低施工難度，減少工期和成本輸出，在設(shè)計(jì)路面期間，必須做到寧填不挖。在設(shè)計(jì)大橋期間，則是保持舊橋不動(dòng)以及原地拼寬，因?yàn)橹行虻缆房v坡平順，所以可以應(yīng)用橋梁頂升方式進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，接順道路縱坡。在通常情況下，需要降低對(duì)周圍交通產(chǎn)生的不良影響，尤其是既有路線方面的交通，其中包含了交通時(shí)間和強(qiáng)度兩方面。交通時(shí)間是指盡可能減少拉伸強(qiáng)度和施工時(shí)間的影響。強(qiáng)度則是在橋梁施工期間保持較大的通行能力。

4.2 橋梁頂升施工環(huán)節(jié)

其一，本次項(xiàng)目舊橋頂升高度是49cm，在施工期間，必須保持梁體處于同步頂升的狀態(tài)，因?yàn)闃蛄旱拙嚯x臺(tái)帽梁中安裝千斤頂?shù)目臻g非常小，因此可以使用高度是5cm的千斤頂實(shí)施相關(guān)頂升工作，等到頂升到相關(guān)的工作高度以后，將行程是4cm的千斤頂加以更換，依照橋梁抬高設(shè)計(jì)情況進(jìn)行頂升。當(dāng)實(shí)施項(xiàng)目工程的過程中，務(wù)必保持整聯(lián)的同步頂升現(xiàn)象，引進(jìn)PLC液壓同步頂升控制系統(tǒng)，頂升期間，結(jié)合千斤頂形成對(duì)鋼墊塊和臨時(shí)支撐進(jìn)行規(guī)范性調(diào)整，采取分階段抬升的方式，確保梁體抬升高度符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)要求。頂升上身到一定高度以后，對(duì)相同箱梁和空心板以及行車方向相鄰的預(yù)制墊石立模，綁扎鋼筋，最后澆筑。

其二，對(duì)于梁體來講，在頂升和回落期間其實(shí)是橋梁的移位環(huán)節(jié)，這就需要加強(qiáng)對(duì)頂升梁體的位移以及應(yīng)力控制力度。當(dāng)進(jìn)行位移控制的過程中，一般將位移傳感器設(shè)置在墩臺(tái)位置處，在進(jìn)行上部構(gòu)造豎向和縱向等方面的位移操作，其中需要控制好縱向和橫向的位移距離，最佳是5mm之內(nèi)，豎向位移則是符合墩臺(tái)要求，一旦出現(xiàn)了不良現(xiàn)象以后，必須馬上暫停施工作業(yè)，分析產(chǎn)生不良問題的主要原因，將問題徹底解決以后才可以繼續(xù)下一流程。同時(shí)全面監(jiān)督應(yīng)力各個(gè)要點(diǎn)，比如上部構(gòu)造的關(guān)鍵界面，支點(diǎn)或者是跨中截面應(yīng)力等。

其三，頂升高度符合標(biāo)準(zhǔn)要求以后，為了減少施工風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)的概率，必須盡快地開展落梁工作，基于重車作用下的預(yù)制墊石，加深蓋梁和墊石之間的連接程度，應(yīng)用預(yù)制和現(xiàn)澆相互結(jié)合到一起的方式。其中，預(yù)制C50混凝土墊石平面尺寸是50cm×45cm，高度是24cm，所需的支座豎向是兩個(gè)。在對(duì)墊石進(jìn)行安裝的前期階段中，將原墊石頂面進(jìn)行鑿除處理，鑿除部分必須大于加高墊石尺寸，在使用環(huán)氧樹脂和其他結(jié)構(gòu)膠使預(yù)制加高墊塊與原墊石結(jié)合，完成落梁工作以后，實(shí)施現(xiàn)澆支座墊石工作，為了確保用一片梁底下兩個(gè)支座的預(yù)制墊石連接成一個(gè)整體，當(dāng)進(jìn)行墊石預(yù)制期間，可以預(yù)留錨固鋼筋，應(yīng)用強(qiáng)度性能良好的支座灌漿材料實(shí)施澆筑作業(yè)。

4.3 橋面鋪裝改造設(shè)計(jì)工作

在舊橋橋面鋪裝期間，主要是采取了C40混凝土鋪裝，設(shè)置兩層鋼筋網(wǎng)，和鋪裝頂?shù)妆Ｗo(hù)層厚度為2.5cm，舊橋鋪設(shè)趨于完善性，不存在裂縫等現(xiàn)象，其中，瀝青鋪裝行車有著極高的舒適性，能夠?yàn)楹笃诰S護(hù)工作開展提供便利，這是當(dāng)前經(jīng)常使用的一項(xiàng)鋪裝類型。本次項(xiàng)目開展期間，主要應(yīng)用了瀝青鋪裝，為了保持橋面和道路趨于相同性，就需要加強(qiáng)橋梁鋪裝的改造設(shè)計(jì)力度，這是非常重要的。之前原有的設(shè)計(jì)橋梁鋪裝厚度是15cm，為了提升舊橋上部構(gòu)造的穩(wěn)定性，改造舊橋鋪裝期間遵循的基本理念是不增加舊橋鋪裝荷載，當(dāng)改造舊橋橋面鋪裝期間，制定的方案如下所示。

第一種方案，將舊橋中的鋪裝全部鑿除，重新制作瀝青鋪裝。鑿除厚度為15cm的舊橋混凝土鋪裝，澆筑8cm的混凝土調(diào)平層，在上面鋪設(shè)4cm+4cm的瀝青混凝土。不過，該項(xiàng)方式既有著一些優(yōu)勢(shì)，也有著相關(guān)的缺陷，優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為能夠?qū)蛄轰佈b期間存在的病害徹底消除，新建橋梁鋪裝整體性效果良好，質(zhì)量非常高。缺陷是為了對(duì)舊橋上部構(gòu)造進(jìn)行有效保護(hù)，無法將大型機(jī)械設(shè)備應(yīng)用于橋面中，只可以采取人工打鋼釬的方法，局部破碎剝離舊鋪裝，難以提升作業(yè)效率，對(duì)舊橋結(jié)構(gòu)性能體現(xiàn)產(chǎn)生了不良的影響。

第二種方案。將8cm厚度的舊橋鋪裝鑿除，增加4cm+4cm的細(xì)粒式瀝青。在使用銑刨機(jī)銑刨8cm厚度的混凝土以后，將頂面鋼筋清除，把4cm+4cm AC-13C細(xì)粒式瀝青鋪裝加鋪到舊路混凝土中。該項(xiàng)方案的優(yōu)勢(shì)是有利于提升銑刨效率，對(duì)橋梁性能無太大的影響，兩層瀝青和重車荷載要求相符合。缺陷是當(dāng)舊橋鋪裝裂縫現(xiàn)象非常嚴(yán)峻的話，那么舊橋面病害將不會(huì)被徹底修補(bǔ)。

結(jié)合項(xiàng)目舊橋施工特征，舊橋混凝土鋪裝工作良好，可以保留相應(yīng)厚度的舊橋混凝土鋪裝。基于此，可以應(yīng)用第二種方案，將8cm厚度的舊橋鋪裝銑刨，留下7cm的舊橋混凝土鋪裝以及下層鋼筋，同時(shí)鋪設(shè)4cm+4cm的細(xì)粒式瀝青，進(jìn)而保障工程安全開展。

5 市政道路改擴(kuò)建中裝配式橋梁的施工管理策略

5.1 管理鋼筋

對(duì)于采購(gòu)的鋼筋來講，必須有著良好性能和質(zhì)量，禁止將不符合要求的鋼筋引進(jìn)于施工場(chǎng)地中，合理檢驗(yàn)鋼筋，確保合格以后才可以應(yīng)用到工程施工中。在檢驗(yàn)鋼筋期間，依照施工現(xiàn)場(chǎng)要求和采取抽樣檢驗(yàn)的方式實(shí)施檢驗(yàn)工作，由專業(yè)性強(qiáng)且經(jīng)驗(yàn)豐富的人員負(fù)責(zé)焊接鋼筋，完成焊接以后抽樣檢驗(yàn)焊件，動(dòng)態(tài)性監(jiān)督和管理焊接環(huán)節(jié)，增強(qiáng)焊接質(zhì)量，符合要求以后進(jìn)入下一焊接施工環(huán)節(jié)。鋼部件應(yīng)當(dāng)根據(jù)疊放整齊附圖要求進(jìn)行分類，加強(qiáng)鋼筋防銹處理，鋼筋綁扎后澆筑混凝之前必須經(jīng)過監(jiān)理工程師的認(rèn)可。

5.2 混凝土施工監(jiān)督和管理

在混凝土生產(chǎn)期間，務(wù)必依照混凝土基本施工要求進(jìn)行，相關(guān)人員對(duì)混凝土比例進(jìn)行合理調(diào)整，從而和項(xiàng)目施工需求相一致。在澆筑的前期階段中，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效清理，展開連續(xù)性的混凝土澆筑作業(yè)，從而提升混凝土整體質(zhì)量。結(jié)合我國(guó)市政工程水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)范性要求來看，監(jiān)理工程師務(wù)必全面管理各個(gè)環(huán)節(jié)，將施工實(shí)際情況詳細(xì)記錄下來。

5.3 承臺(tái)、橋梁和墩柱的施工管理

在建設(shè)承臺(tái)、橋梁以及墩柱期間，應(yīng)當(dāng)依照標(biāo)準(zhǔn)要求和施工規(guī)范進(jìn)行，禁止出現(xiàn)樁頭積水以及雜質(zhì)等不良現(xiàn)象的發(fā)生。做好承臺(tái)封底混凝土的防水工作，制定完善的預(yù)防對(duì)此，避免因?yàn)槌霈F(xiàn)混凝土裂縫現(xiàn)象而對(duì)質(zhì)量產(chǎn)生不良的影響。另外，做好施工模板的清潔工作，避免混凝土外表受到腐蝕。

5.4 既有線路橋梁加寬施工

對(duì)于主橋改建工程建設(shè)項(xiàng)目來講，主要是采取上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)相互連接的方法，當(dāng)實(shí)施拼裝交通組織施工作業(yè)的過程中，必須綜合性考慮上部結(jié)構(gòu)，在保持交流流程以及增強(qiáng)施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上應(yīng)用以下施工方案。第一，在新老空心板之間兩米處設(shè)置臨時(shí)鋼板鉗的連接，混凝土澆筑車輛從車道通行。第二，采取分幅通行和分幅施工方式，將臨時(shí)圍欄設(shè)置到橋上，對(duì)兩邊車道進(jìn)行限速處理，加強(qiáng)原橋外側(cè)的防護(hù)力度，左側(cè)橋拆除護(hù)欄以及澆橋路板以及護(hù)欄座等，將橋板邊緣翼板，車輛在橋梁右側(cè)正常行駛。第三，在橋外盤的左側(cè)外植鋼筋，在吊裝加寬部分的內(nèi)邊板，完成鋼結(jié)構(gòu)操作以后，澆筑混凝土的擴(kuò)大部分，先對(duì)橋梁板進(jìn)行澆筑，堆載預(yù)壓加寬橋梁，將原橋的左側(cè)交通加以封閉，拆除臨時(shí)護(hù)欄，鑿除瀝青混凝土路面，對(duì)混凝土接縫進(jìn)行澆筑以及養(yǎng)護(hù)，去除預(yù)壓自重實(shí)施澆筑濕接縫，車輛全部移動(dòng)到右側(cè)，形成右側(cè)限制速度的雙車道。第五，處于左側(cè)橋梁鋪設(shè)完成瀝青混凝土路面開通車道以后，將右側(cè)逆行交通從右邊中間朝著左邊移動(dòng)，開展右側(cè)橋梁施工作業(yè)。

6 結(jié)束語

從以上論述來看，當(dāng)前階段，對(duì)一級(jí)公路和二級(jí)公路進(jìn)行改擴(kuò)建操作是市政建設(shè)期間非常重要的一方面，和新建道路相比較來看，存在著影響性因素非常多，面臨著極高的設(shè)計(jì)難度，基于此，可以將橋梁頂升以及橋梁鋪裝更換等方式應(yīng)用于市政道路改擴(kuò)建中裝配式橋梁利用及改造環(huán)節(jié)中，將其價(jià)值發(fā)揮出來，從而增強(qiáng)工程整體質(zhì)量。