橋梁拼寬設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù)探討

嘉興市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 嘉興 314000

近年來(lái)，我國(guó)基建事業(yè)迅速崛起，方便了人們的出行，也帶動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，同時(shí)也出現(xiàn)了道路通行能力與交通流量不匹配的問(wèn)題。為滿足人們的出行需求，低等級(jí)公路開(kāi)始提高公路等級(jí)，提升公路指標(biāo)，同時(shí)對(duì)原有公路進(jìn)行擴(kuò)建。公路工程中最關(guān)鍵的技術(shù)工作是橋梁的擴(kuò)建與拼寬處理，這是整個(gè)改擴(kuò)建中的重點(diǎn)項(xiàng)目[1]。如何進(jìn)行合理的技術(shù)安排，如何提高地基承載力，如何保證拼寬橋梁的安全性和耐久性，是橋梁拼寬的關(guān)鍵部分。

1 橋梁拼寬原則

橋梁拼寬技術(shù)受到的影響因素有很多，主要包括外在環(huán)境因素和內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化因素。外部因素主要包括施工期間保證交通順暢的手段、地質(zhì)特性和地理環(huán)境的變化、氣候條件等；內(nèi)部因素主要有橋梁自身承載能力的變化、構(gòu)件安全性和耐久性的變化，以及混凝土的收縮徐變等。橋梁在拼寬過(guò)程中應(yīng)保證新舊橋梁的變形能協(xié)調(diào)一致，最大程度上減少不均勻沉降，使橋梁在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中共同受力。

橋梁在拼寬過(guò)程中應(yīng)遵循如下原則：（1）新舊橋梁在完成拼寬施工后應(yīng)保證具有足夠的穩(wěn)定性，同時(shí)保證整體的協(xié)調(diào)變形能力滿足要求。（2）新舊橋梁應(yīng)采用統(tǒng)一的荷載等級(jí)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)施工前應(yīng)對(duì)原橋的結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析及驗(yàn)算，保證原橋具有一定的承載能力[2]。（3）在新橋建設(shè)的過(guò)程中應(yīng)保證地基承載力滿足結(jié)構(gòu)要求，新橋的基礎(chǔ)形式通常以樁基礎(chǔ)為主，當(dāng)基礎(chǔ)條件較好時(shí)可采用類似原橋的基礎(chǔ)形式；當(dāng)基礎(chǔ)條件不好時(shí)進(jìn)行承載能力計(jì)算，可進(jìn)行土質(zhì)改良或采用較為穩(wěn)定的基礎(chǔ)形式。橋梁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)施工的關(guān)鍵問(wèn)題在于控制基礎(chǔ)沉降，避免橋梁出現(xiàn)過(guò)大的不均勻沉降，同時(shí)保證原橋的基礎(chǔ)不受施工的擾動(dòng)，拼寬后二者協(xié)同工作，共同變形。（4）橋梁橫隔板主要起到橫向連接的作用，使新舊橋梁更穩(wěn)定工作，其特點(diǎn)是具有較高的強(qiáng)度和剛度，能夠承受主梁荷載。同時(shí)該結(jié)構(gòu)也有一定的缺點(diǎn)，如剛度強(qiáng)柔性差、協(xié)調(diào)變形能力不足、在拼接過(guò)程中會(huì)因出現(xiàn)應(yīng)力集中而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性破壞。對(duì)此，橋梁拼寬時(shí)還可采用邊梁形式[3]。

2 工程概況

文章主要對(duì)我國(guó)某一級(jí)公路部分橋梁進(jìn)行分析。經(jīng)調(diào)查分析可知，該項(xiàng)目的大多數(shù)橋梁結(jié)構(gòu)形式如表1所示。

表1 橋梁結(jié)構(gòu)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

該路段是連接兩省之間的重要交通紐帶，但近年來(lái)日益增長(zhǎng)的交通流量已達(dá)到51003pcu/日，已經(jīng)超出原有道路的服務(wù)水平。橋梁開(kāi)始出現(xiàn)不同程度的病害，主要特征如下：（1）橋梁左右幅建設(shè)工期和建設(shè)時(shí)間存在差異，跨徑和結(jié)構(gòu)形式都不相同，在運(yùn)營(yíng)期間交通流量的通過(guò)量也不同，導(dǎo)致現(xiàn)有病害復(fù)雜不一致；（2）小型橋涵結(jié)構(gòu)不標(biāo)準(zhǔn)，通道凈空不一致，梁板出現(xiàn)混凝土脫落、鋼筋外露等情況；（3）沿線特大橋、長(zhǎng)聯(lián)橋未設(shè)預(yù)應(yīng)力負(fù)彎矩束，中支點(diǎn)處受拉開(kāi)裂，增加了改造難度[4-5]。

2.1 長(zhǎng)聯(lián)橋改造方案

原有橋梁與拼寬橋梁在建造時(shí)間上存在差異，導(dǎo)致混凝土的收縮徐變程度不同，兩個(gè)構(gòu)造之間存在齡期差，成橋后的拼寬橋的整體結(jié)構(gòu)會(huì)在橫橋向產(chǎn)生很大的撓曲變形，在設(shè)計(jì)過(guò)程中不可忽視該類問(wèn)題的存在。文章提出如下兩種解決方案。

（1）為解決原橋與拼寬橋之間因混凝土收縮徐變引起的橫向撓度，對(duì)長(zhǎng)聯(lián)橋橫向進(jìn)行解聯(lián)，如圖1所示。

圖1 連續(xù)T梁拼寬（單位：cm）

（2）將長(zhǎng)聯(lián)橋的上部結(jié)構(gòu)拆除，主要拆除結(jié)構(gòu)有梁板和帽梁。拆除舊橋上部結(jié)構(gòu)方案的順序如下：對(duì)原有上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆除（梁板、帽梁）→新建墩柱、樁基→整體澆筑帽梁→架設(shè)上部梁板。該方案的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)難度小、施工簡(jiǎn)單，消除了長(zhǎng)聯(lián)橋的病害；缺點(diǎn)為施工投入大，造價(jià)高，造成的社會(huì)影響和環(huán)境污染大，與環(huán)保施工的原則相違背。

2.2 橋梁拼寬施工

（1）梁板拆除。文章依托項(xiàng)目半幅通車(chē)半幅施工，為防止拆除作業(yè)時(shí)對(duì)通行車(chē)道產(chǎn)生安全隱患，在中央分隔帶位置設(shè)置了安全網(wǎng)。橋梁結(jié)構(gòu)的拆除應(yīng)按下列順序進(jìn)行：拆除梁與墩臺(tái)的抗震結(jié)構(gòu)→拆除護(hù)欄→清除濕接縫→拆除腹板和鋼筋。

（2）施工測(cè)量。橋梁上部結(jié)構(gòu)拼寬是整個(gè)過(guò)程的重點(diǎn)，影響上部結(jié)構(gòu)位置以及平面高程的因素有鋪裝層厚度、橋梁的橫縱坡度等。在橋梁拼寬前應(yīng)對(duì)原有結(jié)構(gòu)物進(jìn)行坐標(biāo)測(cè)量和高程測(cè)量。橋梁拼寬施工前還應(yīng)對(duì)原橋的墩柱和臺(tái)身進(jìn)行復(fù)測(cè)，精確確定結(jié)構(gòu)位置[6]。新舊橋梁上部結(jié)構(gòu)拼接過(guò)程中的難點(diǎn)在于高程控制，施工時(shí)高程控制應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)受力的需求。

（3）下部結(jié)構(gòu)施工。由于該項(xiàng)目在改造過(guò)程中橋梁凈空不夠或因結(jié)構(gòu)需要需將蓋梁拆除，因此要對(duì)墩柱進(jìn)行處理。對(duì)下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造采用的方法是繩鋸切割，局部人工鑿除，對(duì)焊接鋼筋進(jìn)行蓋梁新建。該項(xiàng)目中一般柱高為4～8m，可以破除80cm的混凝土后在此基礎(chǔ)上直接接高。在樁號(hào)為K122+523段的柱高僅為2m，破除80cm高的混凝土后剩余柱高在1m左右，使用價(jià)值很小。對(duì)于這種矮墩柱常采用的方式是將墩柱整體拆除。系梁存在嚴(yán)重缺陷的應(yīng)一起拆除，同墩柱重建。

（4）蓋梁加固施工。拼寬部分的T梁截面尺寸比原橋T梁的要大，自重增加較多。拼寬橫斷面如圖2所示，原橋蓋梁上有6片T梁。通過(guò)計(jì)算可知舊橋蓋梁兩端抗剪強(qiáng)度不足，需要對(duì)該處進(jìn)行加厚補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)方法：清除蓋梁5cm的保護(hù)層厚度，使其鋼筋骨架外露，然后鑿除蓋梁頂約5cm保護(hù)層砼，露出頂面鋼筋骨架，接著在墩頂混凝土中植筋，鋪設(shè)2層鋼筋網(wǎng)，同時(shí)預(yù)埋支座墊石鋼板，最后進(jìn)行混凝土澆筑。支座墊石鋼板標(biāo)高即為蓋梁頂標(biāo)高。將盆式橡膠支座與預(yù)埋鋼板進(jìn)行焊接。

圖2 拼寬橫斷面（單位：cm）

（5）沉降控制技術(shù)。通過(guò)對(duì)沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以看出，橋墩沉降變化無(wú)明顯規(guī)律，沉降量較小，平均值為1.55mm。梁體對(duì)橋墩沉降影響不大，一般約增大0.2～0.4mm。梁板施工后依據(jù)設(shè)計(jì)文件進(jìn)行拼接施工，即完成一期恒載6個(gè)月后進(jìn)行拼接，同時(shí)應(yīng)采取預(yù)壓措施來(lái)降低基礎(chǔ)的不均勻沉降。主要措施為對(duì)拼寬橋梁的濕接縫和橫隔板進(jìn)行施工，使其與梁板形成整體結(jié)構(gòu)。同時(shí)也按該方法對(duì)原橋進(jìn)行施工。為了不影響工期，可以將拼寬橋與原橋間的濕接縫、橫隔板以及墩頂端橫梁的鋼筋進(jìn)行焊接，而不進(jìn)行混凝土的澆筑。根據(jù)基礎(chǔ)沉降的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行拼寬橋與原橋間的混凝土澆筑，這樣可以避免由基礎(chǔ)的不均勻沉降帶來(lái)的開(kāi)裂。

3 結(jié)論

文章通過(guò)對(duì)拼寬梁橋設(shè)計(jì)施工的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析研究得出以下結(jié)論：

（1）橋梁拼寬是公路改擴(kuò)建技術(shù)中的難點(diǎn)，在進(jìn)行施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)拼寬原則和設(shè)計(jì)文件進(jìn)行，否則后期補(bǔ)救會(huì)相當(dāng)困難。影響橋梁拼寬的因素有很多，其中影響程度最嚴(yán)重的是混凝土自身的收縮徐變和基礎(chǔ)的不均勻沉降。

（2）橋梁在拼寬過(guò)程中應(yīng)對(duì)平面位置、縱向高程等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量；梁板在拆除過(guò)程中應(yīng)遵循的順序如下：拆除梁與墩臺(tái)的抗震結(jié)構(gòu)→拆除護(hù)欄→清除濕接縫→拆除腹板和鋼筋。進(jìn)行下部墩柱施工時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇拆除接高或新建墩柱的方式。

（3）在新舊橋梁的拼接過(guò)程中，文章提出的措施是先進(jìn)行濕接縫、橫隔板施工以及墩頂端橫梁鋼筋的焊接，然后根據(jù)沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行混凝土的澆筑。