市政橋梁拼寬加固施工分析

黃燦，劉宇，張路，陳松

（重慶市市政設(shè)計(jì)研究院有限公司，重慶400020）

1 引言

橋梁在城市交通中占據(jù)重要地位。目前，隨著車輛數(shù)目的不斷增長，既往市政橋梁運(yùn)輸、承載能力已漸漸無法適應(yīng)當(dāng)下的發(fā)展需求，為了充分保證經(jīng)濟(jì)發(fā)展的可持續(xù)性，需對部分市政橋梁工程進(jìn)行拼寬加固。拼寬加固是指在原有橋梁結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，通過拓寬橋梁寬度、面積，以達(dá)到提高交通承載能力及運(yùn)輸效率目的。但在實(shí)際拼寬加固施工過程中，為有效保證改建橋梁順利投入使用，需對其具體施工工藝進(jìn)行優(yōu)化、完善。據(jù)此，論文對市政橋梁拼寬加固的設(shè)計(jì)核心思路進(jìn)行了深入分析。

2 橋梁拼寬加固的原則及要求

拼寬加固是優(yōu)化橋梁設(shè)計(jì)、提高橋梁承載能力的重要工程。從制度、從業(yè)資格方面，市政橋梁都與公路橋梁存在明顯差異，即便在同樣的人工、材料、預(yù)算下，二者的工程造價(jià)也會存在明顯不同。對市政橋梁進(jìn)行拼寬加固應(yīng)遵循以下原則和基本要求：

1）確保施工安全。在所有施工項(xiàng)目中，保證施工安全都是相關(guān)部門及工作人員需要重點(diǎn)關(guān)注的環(huán)節(jié)。橋梁的使用性能及使用壽命會受到外界多種因素影響，當(dāng)溫度存在較大變化，且地基結(jié)構(gòu)不均勻或遭受腐蝕、沉降、振動時(shí)，橋梁的使用情況均會受到一定影響。除此之外，若橋梁交通流量較大，橋面行駛車輛嚴(yán)重超載、超重時(shí)，對橋梁進(jìn)行加寬施工也會存在一定安全隱患。為有效保證橋梁拼寬加固的施工安全，需對以上因素建立相應(yīng)的應(yīng)急機(jī)制，在保證上述隱患徹底清除的情況下開展施工，可在一定程度上提高施工質(zhì)量及效率。但拼寬加固的目的在于緩解交通壓力，提高橋梁承載能力，因此，為了避免影響橋面車輛通行，造成交通堵塞，在對市政橋梁進(jìn)行拼寬加固施工時(shí)可采取半封閉方法進(jìn)行。

2）避免損壞或更換橋梁原有結(jié)構(gòu)。橋梁是市政建設(shè)的重要工程，其建成所耗費(fèi)的人力、物力、財(cái)力資源均較大，拼寬加固是為了進(jìn)一步提高橋梁的使用率，若在施工過程中發(fā)現(xiàn)橋梁原有結(jié)構(gòu)已發(fā)生損害或存在缺陷時(shí)不應(yīng)繼續(xù)施工[1]?？裳垖I(yè)檢測結(jié)構(gòu)對橋梁整體狀況進(jìn)行綜合評估，并結(jié)合檢測結(jié)果與相關(guān)單位及部門進(jìn)行協(xié)商，制訂科學(xué)、合理的應(yīng)對方案后再繼續(xù)施工。在加固原有橋梁結(jié)構(gòu)的同時(shí)避免對橋梁造成新的損傷，是施工單位所需遵循的重要施工原則。

3）制訂系統(tǒng)、全面的加固施工方案。施工方案作為施工隊(duì)伍在實(shí)際作業(yè)過程中的重要參考標(biāo)準(zhǔn)，對約束施工人員行為、保障施工效果及施工質(zhì)量均有著重要作用。因此，相關(guān)單位在承建市政橋梁拼寬加固工程時(shí)，在開始施工前應(yīng)制訂系統(tǒng)、全面的施工方案。方案中應(yīng)包含橋梁病損狀況、使用情況、性能作用、交通狀況、承載能力、加固參數(shù)、施工具體流程、關(guān)鍵技術(shù)、影響因素等多個(gè)方面，且不應(yīng)局限于某一方案，可同時(shí)制訂多個(gè)方案，相關(guān)負(fù)責(zé)人在充分考慮各種因素后，選擇最佳方案，指定相應(yīng)施工單位開展作業(yè)。

4）保證新舊結(jié)構(gòu)的一致性。為確保加固結(jié)構(gòu)不會對原有橋梁結(jié)構(gòu)造成影響，在實(shí)際施工過程中，需注意保證拼寬加固結(jié)構(gòu)與原有結(jié)構(gòu)的一致性。這里所說的一致性不僅僅是橋面平整度的一致，新舊結(jié)構(gòu)間的跨度、空心板、主梁、剛度等均應(yīng)保持一致，這對優(yōu)化橋梁的整體受力情況及延長橋梁使用壽命有重要意義。同時(shí)，觀察加固后橋梁的混凝土結(jié)構(gòu)是否存在脫落、裂縫等也是衡量加固結(jié)構(gòu)是否合理的重要指標(biāo)。

5）結(jié)合橋梁實(shí)際使用情況施工。檢測橋梁原有承載性能、通行能力是保障拼寬加固順利實(shí)施的有效措施。為保證檢測結(jié)果的精確度，可通過數(shù)據(jù)分析、計(jì)算等方法，將加固材料的性能指標(biāo)及加固方法的可操作性指標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)評估。在選擇具體施工工藝及設(shè)備時(shí)，也應(yīng)充分考慮現(xiàn)場施工環(huán)境及條件，才能確保施工的可行性。

6）嚴(yán)格依照統(tǒng)一的施工流程及步驟進(jìn)行施工。卸載、加載、協(xié)同受力均是橋梁拼寬加固的重要環(huán)節(jié)，但在實(shí)際施工過程中，橋梁的結(jié)構(gòu)受力模式、荷載能力及作用點(diǎn)均可能出現(xiàn)一定變化，為避免出現(xiàn)其他施工意外，破壞橋梁結(jié)構(gòu)，增加施工作業(yè)負(fù)擔(dān)，在施工過程中需嚴(yán)格按照制定好的工藝流程進(jìn)行施工。

3 橋梁拼寬加固的常用方法及技術(shù)要點(diǎn)

3.1 常用的橋梁拼寬加固方法

1）懸臂挑梁加固。針對部分原有結(jié)構(gòu)保存完好、承載能力較好的市政橋梁進(jìn)行拼寬加固時(shí)，大多施工單位會選擇此加固方法。在對懸臂挑梁進(jìn)行加固處理時(shí)，需對原有橋梁的鋼筋混凝土承重結(jié)構(gòu)進(jìn)行改建，通過對橋梁進(jìn)行橫向調(diào)整后，即可滿足提高橋梁橫向系數(shù)的作業(yè)要求，而通過鋼板粘貼進(jìn)行加固對提高橋梁整體荷載能力也具有積極作用。此外，為了確保后期橋梁投入使用后的安全性及穩(wěn)定性，完成拼寬加固后也需在橋梁的人行道及行車道側(cè)分別增設(shè)懸臂梁，將原有護(hù)欄拆除后重新澆筑。此加固方法適用于各類拱形和梁式橋，拼寬加固雙側(cè)時(shí)無須另外拓寬橋墩，這對減少施工隊(duì)伍作業(yè)量、提高施工效率均有重要意義，且雙側(cè)加寬后可以在很大程度上緩解原有橋梁交通及運(yùn)輸壓力[2]。

2）增設(shè)邊梁、加固主梁。采用此方法進(jìn)行拼寬加固前，需要將橋梁原有結(jié)構(gòu)雙側(cè)的護(hù)欄及人行道拆除，其實(shí)際是通過增設(shè)邊梁與主梁進(jìn)行鉸接來實(shí)現(xiàn)增寬橋面寬度的目的。增設(shè)的邊梁結(jié)構(gòu)可在一定程度上緩解原有橋梁的承載壓力，但不會對其本身的橫向承載力及主體剪切力造成影響。但需要注意的是，增設(shè)邊梁要求原有橋梁結(jié)構(gòu)具備足夠的橋墩頂寬度，否則在實(shí)際施工過程中需要另外拓寬橋梁上端的蓋梁結(jié)構(gòu)。此加固方法并不適用于所有橋梁類型，因此，對面臨橋墩頂寬度不足但必須進(jìn)行拼寬加固的橋梁來說，應(yīng)用此方法無疑會增加作業(yè)負(fù)擔(dān)，且經(jīng)拓寬蓋梁后的橋梁荷載能力具有一定的局限性。

3）新建單邊橋梁。橋梁具有一定的使用期限，隨著使用年限增長，城市中部分市政橋梁就會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)老化、橋面破損現(xiàn)象，為充分適應(yīng)目前城市經(jīng)濟(jì)、交通不斷發(fā)展下的新需求，對部分老舊市政橋梁進(jìn)行拼寬加固是必然趨勢。橋梁工程耗時(shí)長、成本較高，如果直接將原有橋梁拆除再另行修建新的橋梁工程無疑會嚴(yán)重增加投資成本，且將原有橋梁拆除后，交通往來也必將受到嚴(yán)重影響。在保證原有交通運(yùn)營條件的情況下，對橋梁承載力、使用性能進(jìn)行優(yōu)化，可采用新建單邊橋梁的方法。但在應(yīng)用此方法進(jìn)行拼寬加固時(shí)，施工單位會面臨如何最大程度上保證新舊橋梁結(jié)構(gòu)良好銜接的作業(yè)難題。這要求施工單位在新建單邊橋梁時(shí)，確保新舊橋梁結(jié)構(gòu)間跨度、空心板、主梁、剛度等參數(shù)的一致性。同時(shí)，進(jìn)行單邊橋梁新建時(shí)，施工隊(duì)伍需要綜合考慮較多外界因素，工程成本相對較高，因此，若非必要情況，一般都不會選用此方法進(jìn)行橋梁拼寬加固。

3.2 施工中的技術(shù)難點(diǎn)

1）接縫連接處理。由于舊橋梁與新建加固橋梁的沉降、結(jié)構(gòu)參數(shù)存在較大差異，因此，在對橋梁進(jìn)行拼寬加固時(shí)，需對寬度的具體數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格設(shè)計(jì)和計(jì)算，并結(jié)合數(shù)據(jù)制訂相應(yīng)施工方案。橋梁施工中的接縫連接是整個(gè)工程中的技術(shù)難點(diǎn)之一。目前，大多數(shù)施工單位會選擇濕接頭對接縫進(jìn)行連接。采用焊接鋼管處理原有橋梁連接處，鉸接橋梁拓寬部分，采用預(yù)制板代替原有橋梁板，同時(shí)預(yù)留50 cm 寬縫隙將混凝土埋入，以實(shí)現(xiàn)新舊橋梁的連接。經(jīng)濕接縫處理后，新舊結(jié)構(gòu)間性能一致，穩(wěn)定性較強(qiáng)。

2）橫隔板連接處理。為保證新舊橋梁結(jié)構(gòu)間的應(yīng)力一致，需在新建結(jié)構(gòu)與舊有結(jié)構(gòu)的空心板節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行拓寬，分別在高2 m 及4 m 處在新舊結(jié)構(gòu)間的防滲漏區(qū)域放置橫隔板進(jìn)行連接。

3）舊橋維護(hù)措施。在對橋梁進(jìn)行拼寬加固后，在其應(yīng)用過程中可能會出現(xiàn)空心板厚度不夠、擋土墻前傾、空心板表面碳化、開裂等問題。為有效避免以上問題發(fā)生，在進(jìn)行橋梁拼寬加固時(shí)，可對舊橋部分進(jìn)行有效維護(hù)，具體措施包括：（1）對使用年限較長的橋梁進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)，可通過橋面重新鋪設(shè)來增強(qiáng)橋梁使用性能；（2）若加固過程中發(fā)現(xiàn)舊橋結(jié)構(gòu)中存在空心鋼筋混凝土也需進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)處理。需要注意的是，在對老舊橋面進(jìn)行重新鋪設(shè)時(shí)，要將損壞部分徹底清除，對于原有結(jié)構(gòu)較為薄弱的部分也可以通過增加鋼筋的方式來改善其承載性能。做好必要的維護(hù)和加固處理是有效避免沉降差異過大的重要措施[3]。

4 常用拼接方法

4.1 上下部結(jié)構(gòu)連接

通過橫向植筋的方式將橋梁上下部結(jié)構(gòu)直接連接起來，并采用混凝土進(jìn)行統(tǒng)一澆筑，可使拼寬加固部分與原有橋梁形成一個(gè)整體。此方法適用于舊橋性能較好時(shí)的懸臂挑梁加固，此類加固結(jié)構(gòu)剛度較大，直接連接也不會出現(xiàn)明顯的形狀改變，但采用此方法拼接時(shí)需保證橋梁所在地基足夠穩(wěn)定。同時(shí)，在進(jìn)行上下部結(jié)構(gòu)連接時(shí)，應(yīng)盡量避開汛期，避免施工工程過程中河水反復(fù)沖刷導(dǎo)致結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及整體工程質(zhì)量受到影響。

4.2 僅連接上部結(jié)構(gòu)

對于新舊結(jié)構(gòu)撓度、跨度差異較小的橋來說，在進(jìn)行橋面鋪裝時(shí)經(jīng)縱向鋪設(shè)鋼筋，亦可充分保證橋面的平整，即便施工橋梁的新建部分為梁式橋、原有部分為拱形橋，采用此連接方法也不會對橋梁下部結(jié)構(gòu)造成影響。且與其他連接方式相比，此拼接方法對下部結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的附加內(nèi)力較小，橋梁連接面的結(jié)構(gòu)幾乎不會被破壞，但其上部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力仍較大，因此，采用此拼接方法進(jìn)行橋梁加固時(shí)，需要嚴(yán)格做好橋梁地基的維護(hù)工作，這對降低后續(xù)橋梁沉降有著重要意義[4]。

4.3 上下部結(jié)構(gòu)分離

在新舊橋梁結(jié)構(gòu)間增設(shè)一條隔離帶，即可實(shí)現(xiàn)二者相互分離且互不影響的效果。此方法適用于需要增設(shè)車道的橋梁拼接，可在一定程度上緩解橋梁交通壓力，但此拼接方法實(shí)質(zhì)上并不能提高橋梁的整體承載能力。且需注意的是，經(jīng)此方法拼接后，新舊橋梁結(jié)構(gòu)間的基礎(chǔ)沉降可能存在一定差異，長此以往，一旦連接處出現(xiàn)裂縫，對橋梁行車安全及整體穩(wěn)定性均會造成一定影響[5]。對于使用期限較短的市政橋梁可選用此拼接方法，但其對于絕大部分工程項(xiàng)目來說，此方法仍存在一定局限性。

5 結(jié)語

拼寬加固是提高橋梁承載能力、緩解交通運(yùn)輸壓力的重要工程，對于存在特殊要求的市政橋梁工程來說，也是促進(jìn)交通發(fā)展的重要措施。本文從施工要求、施工技術(shù)關(guān)鍵、施工難度、具體施工方法等方面對市政橋梁拼寬加固的核心思路進(jìn)行了詳細(xì)闡述，以期為各市政橋梁改建工程提供一定的參考。