改擴(kuò)建工程中新老橋拼接處施工技術(shù)研究對策

劉成

摘要 隨著城市化建設(shè)的推進(jìn)，現(xiàn)存的部分高速公路已不能有效滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，增強(qiáng)高速公路運(yùn)輸能力已成為亟待解決的問題，為此，文章結(jié)合京滬高速公路新沂至淮安段擴(kuò)建工程，通過分析新老橋梁拼寬方法及施工工藝，對施工過程中存在問題進(jìn)行分析研究，為后續(xù)國內(nèi)其他橋梁改擴(kuò)建項(xiàng)目提供實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞 高速公路;改擴(kuò)建;新老橋;拼寬方法

中圖分類號 U445.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）03-0159-03

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛躍發(fā)展，交通運(yùn)輸行業(yè)呈現(xiàn)井噴式增長[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)公路總里程519萬km，公路橋梁達(dá)90余萬座[2]，大部分公路橋梁交通壓力日益加重，在這種背景下，拓寬老舊公路橋梁成了緩解公路擁堵現(xiàn)狀、提高公路通行能力的一種有效途徑[3]。

大量現(xiàn)存的高速公路已無法有效滿足“十四五”對高速公路發(fā)展的要求，同時(shí)拆除重建又是對經(jīng)濟(jì)的浪費(fèi)和資源的破壞，因此對現(xiàn)存公路橋梁進(jìn)行升級改擴(kuò)建更貼合當(dāng)下經(jīng)濟(jì)綠色發(fā)展要求[4]。在升級擴(kuò)建過程中，對于新老橋梁的拼接、拼寬，及橋梁拓寬后的性能及使用壽命的變化更是改擴(kuò)建工程中的要點(diǎn)[5-6]，該文以京滬高速公路新沂至淮安段改擴(kuò)建工程為例，結(jié)合我國當(dāng)下新老橋梁拼寬的技術(shù)資料，對京滬高速公路的新老橋梁拼接縫處施工技術(shù)和存在問題進(jìn)行分析研究。

1 工程概況

京滬高速公路是交通運(yùn)輸部規(guī)劃的“首都放射線”中的“第二線”，是國家南北交通大動脈之一，起于北京，終至上海，沿途跨越山東、江蘇等六省市，為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。研究工程為京滬高速公路新沂至淮安段擴(kuò)建工程JHK-SY1標(biāo)段起于新沂市與宿遷市市界處，途經(jīng)宿遷市沭陽縣潼陽鎮(zhèn)、廟頭鎮(zhèn)、扎下鎮(zhèn)，終點(diǎn)位于扎下鎮(zhèn)沈魏中溝南側(cè)，全長18.771 km。其中大、中、小橋12座，匝道道橋1座，支線上跨橋2座。全線采用雙側(cè)拼寬為主的總體擴(kuò)建方案，按雙向八車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)建，路基寬度42 m，設(shè)計(jì)速度120 km/h。

2 新老橋梁拼寬施工方法探討

高速公路在改擴(kuò)建過程中需要考慮多種因素：橋梁拼寬方式、道路拼寬方式、造價(jià)高低、征地?cái)?shù)量及技術(shù)要求等。新老橋梁拼接采用一側(cè)或者雙側(cè)拼寬，形成新老橋共同工作的組合受力體系。

通過查詢國內(nèi)外橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知，橋梁整體式拼寬連接可根據(jù)上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)連接方式分為三種：上下部結(jié)構(gòu)均連接（上下均連）、上部結(jié)構(gòu)連接下部結(jié)構(gòu)不連接（上連下不連）、上下部結(jié)構(gòu)均不連接（上下不連）[7-8]。

2.1 上下部結(jié)構(gòu)均連接（上下均連）

該方案主要借助植筋方式實(shí)現(xiàn)新老橋梁的有效連接，其目的是使得新老橋梁上下部結(jié)構(gòu)連接為一體，協(xié)同受力。但由于新老橋梁上部結(jié)構(gòu)變形具有差異化，新老橋混凝土收縮徐變不同，使得加寬橋與老橋下部結(jié)構(gòu)存在一定沉降差，導(dǎo)致新老橋上部梁板、下部墩臺及基礎(chǔ)產(chǎn)生較大的附加應(yīng)力。易造成新老橋梁蓋梁、墩臺等處出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫。因此該方案主要應(yīng)用于箱梁橋和T梁橋拓寬，其優(yōu)點(diǎn)是使得新老橋成為一個(gè)整體，橋面受力較為均勻，其缺點(diǎn)就是植筋有一定技術(shù)難度，新老橋梁板鏈接區(qū)域因?yàn)椴町惢两挡钜装l(fā)生裂縫的危險(xiǎn)。

2.2 上部結(jié)構(gòu)連接下部結(jié)構(gòu)不連接（上連下不連）

該方案是指僅將新老橋梁上部結(jié)構(gòu)通過橫向連接方式連接成整體的方法，而下部結(jié)構(gòu)處于分離狀態(tài)的連接方式。通過將橋體上方梁板連接，而下方的橋梁基礎(chǔ)相互獨(dú)立。優(yōu)點(diǎn)是新老橋下部結(jié)構(gòu)單獨(dú)受力，互不影響。其缺點(diǎn)是新老橋上部結(jié)構(gòu)建筑材料性能齡期不一致，使得新老橋的上部結(jié)構(gòu)變形不一致，加寬新橋與老橋下部存在差異沉降。

2.3 上下部結(jié)構(gòu)均不連接（上下不連）

該方案是指橋梁在新老橋拼寬區(qū)域上下部結(jié)構(gòu)全部分離，分別處于獨(dú)立受力狀態(tài)，互不影響。主要用于加寬區(qū)域能夠獨(dú)立設(shè)車道并經(jīng)分隔帶分離的建筑，其優(yōu)點(diǎn)是由于新老橋上下部結(jié)構(gòu)處于獨(dú)立受力結(jié)構(gòu)，并留有一定縫隙，新老橋上方基礎(chǔ)沉降和收縮徐變影響較小，其缺點(diǎn)是因?yàn)檐圀w的活載情況，加寬的橋梁其沉降比舊橋大，鋪裝區(qū)域極易出現(xiàn)縱向裂縫和橫向錯(cuò)臺，不易修復(fù)。

基于以上三種不同的連接方案，通過綜合比較發(fā)現(xiàn)上連下不連結(jié)構(gòu)最為合理，其次是上下均連結(jié)構(gòu)，而上下均不連結(jié)構(gòu)易導(dǎo)致新老橋連接部位出現(xiàn)橫向錯(cuò)臺和縱向裂縫。因此通過參考相關(guān)試驗(yàn)規(guī)范及專家論證，將以上下均連結(jié)構(gòu)和上連下不連結(jié)構(gòu)的橋梁拼寬方式進(jìn)行施工。

3 新老橋梁拼接處施工工藝

3.1 施工準(zhǔn)備

（1）運(yùn)輸路線。為保證施工過程中的新老橋梁拼接處施工質(zhì)量，結(jié)合整體施工計(jì)劃，對臨時(shí)施工道路進(jìn)行維護(hù)，對軟弱地段進(jìn)行換填護(hù)理，同時(shí)為了避免出現(xiàn)臨時(shí)狀況導(dǎo)致混凝土無法順利澆筑，應(yīng)準(zhǔn)備不少于3條路線進(jìn)行澆筑。

（2）測量放樣。施工前，安排測量人員復(fù)核測量老橋標(biāo)高及新橋標(biāo)高，按照5 m一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測量。同時(shí)測量放樣拼接縫處橋面標(biāo)高，按照3 m一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測量。

（3）技術(shù)準(zhǔn)備。施工前，組織參與施工的技術(shù)人員召開安全技術(shù)交底會議，講解質(zhì)量要求、施工質(zhì)量控制措施和安全注意事項(xiàng)，并要求嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙施工。

3.2 施工工藝流程

新老橋梁拼接處施工工藝分別為新老橋拼接部位混凝土切割鑿除、混凝土現(xiàn)澆橋面板鋪裝鑿毛、鋼筋網(wǎng)安裝、模板安裝、混凝土澆筑、灑水養(yǎng)護(hù)及質(zhì)量驗(yàn)收等。

3.2.1 老橋拼接部位混凝土切割鑿除

采用砂包、設(shè)置防護(hù)網(wǎng)等方式設(shè)置臨時(shí)鋼護(hù)欄。對護(hù)欄進(jìn)行豎向切割，開口根據(jù)吊裝能力確定切口的間距。然后進(jìn)行水平向切割，從橋外側(cè)往內(nèi)側(cè)進(jìn)行，以便于控制。水平向切割高度位置確定應(yīng)進(jìn)入板頂現(xiàn)澆混凝土1～2 cm。翼緣切割劃線定位應(yīng)考慮在理論切割線往外側(cè)1～2 cm，以便為按施工縫處理留有余地，同時(shí)對一片板翼緣（或護(hù)欄）的切割一次連續(xù)完成。

3.2.2 混凝土現(xiàn)澆橋面板鋪裝鑿毛

混凝土現(xiàn)澆面板的鑿除先劃線定位，按設(shè)計(jì)施工圖紙的尺寸要求進(jìn)行，對老橋構(gòu)造的鑿除采用無振動切割技術(shù)，不允許采用風(fēng)鎬，避免破壞鋼筋和梁板，鑿除注意控制鑿槽的深度，避免破壞鋼筋網(wǎng)片及梁板，切割深度應(yīng)高于鋼筋網(wǎng)片，剩余部分由小錘手工鑿除，拼接部位新、舊板斷面的混凝土表面按施工縫處理，去除混凝土表面松動的骨料、碎塊，再用鋼絲刷將表面松散浮渣刷去。處理后的混凝土表面凸凹不平度不小于6 mm。

3.2.3 鋼筋網(wǎng)安裝

檢查植筋端面，按施工縫進(jìn)行鑿毛處理，在現(xiàn)澆層鑿槽后，對作業(yè)面進(jìn)行清理浮渣、沖洗的作業(yè);對切割面、板頂面進(jìn)行檢查，有裂縫及缺陷要采取措施。配備沖擊鉆（配植筋孔徑對應(yīng)鉆頭）、鋼筋探測儀、吹氣泵、氣槍、植筋膠注射器、毛刷（或鋼筋刷）等機(jī)具。并經(jīng)過鉆孔、清孔、鋼筋處理、配膠和注膠、插筋、焊接等一系列過程進(jìn)行植筋施工;縱向主筋與箍筋安裝過程中注意搭接長度和控制橫向間距，按圖紙要求控制箍筋位置;隨即在鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)前及時(shí)清理安裝部位底部混凝土殘?jiān)入s物，鋪設(shè)過程中保證搭接長度、保護(hù)層厚度，不露筋。

3.2.4 模板安裝

受橋梁線型及新老橋梁間距等因素影響，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行模板加工，加工過程中模板采用新竹版制作工藝，按實(shí)測寬度劃分段落并依次編號，避免錯(cuò)縫。模板加工時(shí)采用反吊工藝按照編號安裝，并在安裝過程中對端頭模板、底板拼縫處進(jìn)行穩(wěn)固處置，模板與空心板拼縫處用泡沫膠封堵，模板結(jié)合部位合縫止?jié){。

3.2.5 混凝土澆筑

澆筑前及時(shí)安排人員對新老橋的側(cè)面噴灑一層界面劑，涂刷應(yīng)均勻，不得有漏刷?；炷敛捎脧S拌法，并對廠拌的混凝土進(jìn)行檢查，確保混凝土拌和均勻、粘聚性、保水性和坍落度符合規(guī)范要求，不出現(xiàn)離析、泌水等現(xiàn)象。罐車運(yùn)輸至現(xiàn)場濕接縫澆筑時(shí)，利用插入式振動器人工分層震動密實(shí)，并在振搗過程中采用“快插慢拔”方法確保振搗部位達(dá)到混凝土停止下沉、不再出現(xiàn)氣泡、表面平坦泛漿后再提出振動棒。保證振搗時(shí)間，避免漏振、欠振或過振。同時(shí)植筋及模板部是振搗的關(guān)鍵部位，現(xiàn)場應(yīng)派專人進(jìn)行振搗，確保該結(jié)合部處的混凝土振搗密實(shí)。

3.2.6 灑水養(yǎng)護(hù)

混凝土收面結(jié)束后使用薄膜、土工布覆蓋在濕接縫處表面，并保證約2 h一次的灑水養(yǎng)護(hù)7天，確保均勻潮濕。

4 施工質(zhì)量控制

4.1 混凝土原材料

考慮到新老橋拼接縫的耐久性目的，混凝土設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)過于追求高強(qiáng)度和大彈性模量，宜適當(dāng)降低早強(qiáng)劑摻量，降低新老橋拼接縫開裂風(fēng)險(xiǎn)。該次施工所用C50補(bǔ)償收縮鋼纖維防水混凝土配合比設(shè)計(jì)。原材料規(guī)格型號及廠家見表1。

4.2 混凝土配合比用量

共計(jì)對新老橋接縫處混凝土進(jìn)行了兩次配合比驗(yàn)證，兩次混凝土配比詳情見表2。

4.3 混凝土抗壓、抗折強(qiáng)度

分別對兩次配比下的混凝土進(jìn)行24 h、36 h、40 h及44 h標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)和同條件養(yǎng)護(hù)后，其抗壓、抗折強(qiáng)度見表3。

混凝土配比下的44 h抗壓強(qiáng)度相差較大，抗折強(qiáng)度相差較小。配比1標(biāo)養(yǎng)和同養(yǎng)抗壓強(qiáng)度隨強(qiáng)度呈線性增長，而配比2標(biāo)養(yǎng)和同養(yǎng)強(qiáng)度在到達(dá)36 h后趨于穩(wěn)定，后期抗壓強(qiáng)度幾乎無增長。在試件達(dá)到44 h后，配比1抗壓強(qiáng)度約為配比2的1.3倍，配比1抗折強(qiáng)度約為配比2的0.95倍。綜合對比在抗折強(qiáng)度相差較小情況下，選取配比1為混凝土最優(yōu)設(shè)計(jì)配比。

5 施工中存在問題

在對新老橋梁拼接處施工過程中存在3類問題：

（1）模板沒有足夠的剛度和穩(wěn)定性，混凝土施工過程中模板脫落。

（2）模板與混凝土之間間隙偏大。

（3）模板拼縫錯(cuò)臺嚴(yán)重且存在跑膜變形問題。

改進(jìn)措施：

（1）問題1：每節(jié)模板采用4根ф16 mm螺栓拉桿進(jìn)行固定，兩節(jié)模板搭接處各1根，中間兩根;安裝時(shí)在梁面濕接縫上橫擔(dān)2根60 mm鋼管，模板通過螺栓拉桿與鋼管固定，拉桿外套ф30 mm PVC管，以便拉桿的拆除。

（2）問題2：模板安裝完成后，安排專人對模板安裝進(jìn)行檢查，對于間隙較大及時(shí)調(diào)整模板，間隙小及時(shí)采用高標(biāo)號砂漿進(jìn)行封堵，杜絕采用泡沫膠封堵，同時(shí)封堵完成后進(jìn)行檢查，做好清理工作。

（3）問題3：加強(qiáng)模板支立檢查工作，嚴(yán)格按方案要求采用拉桿反吊。

6 結(jié)論

該文結(jié)合京滬高速公路新沂至淮安段擴(kuò)建工程，通過采用合適的施工工藝及技術(shù)措施，新老橋拼接處施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)和施工驗(yàn)收規(guī)范的要求，總結(jié)施工過程中存在的問題，并將關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行匯總，能有效提高施工效率，強(qiáng)化施工質(zhì)量控制。

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