獨柱墩T梁橋與既有T梁橋上下結(jié)構(gòu)相連拼寬施工研究

熊波

（貴州省公路工程集團有限公司，貴州貴陽 550001）

0 引言

隨著我國交通量的不斷提高，早期修建的高速公路運輸能力難以滿足當前的交通需求[1]。在不斷增長的車流量的推動下，在公路改擴建工程中應用橋梁拼寬施工技術的比例將不斷提高。目前橋梁拼寬施工中對于新、老橋梁的連接方式分為四種：僅下部結(jié)構(gòu)連接、僅上部結(jié)構(gòu)連接、上下部結(jié)構(gòu)均連接、上下部結(jié)構(gòu)均不連接[2]。其中，新老結(jié)構(gòu)連接越多，其受力分析就越復雜，對于施工工藝的要求也越高。由此可見，為有效保障工程施工技術管理、消除施工安全隱患，在采用“上下部結(jié)構(gòu)均連接”方式的橋梁拼寬施工中，實現(xiàn)施工工藝的模塊化具有重要的現(xiàn)實意義。

湄石五標高碑大橋孔徑為4×30m+4×30m+3×30m，設計交角90°，橋梁全長345m，整體上全寬33m，拼寬橋?qū)?×4.25m，最大橋高38m，新、老橋梁樁基距離4.8m。拼寬連接采用上下結(jié)構(gòu)相連類型。下構(gòu)連接方式：在原四車道外柱外側(cè)新建一根樁柱，且通過在原四車道外柱外側(cè)植筋、新建樁（柱）系梁的方式將新老橋梁下部結(jié)構(gòu)聯(lián)系在一起，形成整體受力結(jié)構(gòu)。柱頂設置一道蓋梁，支撐新加寬的一片中梁和一片邊梁[3]。同時，在新舊蓋梁底2.5m 處設置一道柱間系梁（簡稱頂系梁），蓋梁與原四車道蓋梁不聯(lián)系。上構(gòu)連接方式：在原四車道外側(cè)邊梁鑿除防撞護欄后，漏出翼板鋼鋼筋與新加寬的一片中梁翼板相連接，同時在T 梁加腹板加厚段設置帶精軋螺紋鋼的橫向預應力，作為橋梁上部構(gòu)造連接的加固處理，拼寬連接處采用膨脹混凝土澆筑。

1 獨柱墩T 梁橋與既有T 梁橋上下結(jié)構(gòu)相連拼寬施工技術特點

第一，在質(zhì)量方面，針對設計為獨柱墩拼寬形式且采用上下部結(jié)構(gòu)均連接的橋梁拼寬工程，在植筋和穿橫向預應力精軋螺紋鋼時采用鋼筋掃描儀定位標記原結(jié)構(gòu)中的鋼筋位置，避免因出現(xiàn)廢孔而導致原橋梁墩柱、T 梁質(zhì)量等級降低，同時在上構(gòu)施工時，采用精軋螺紋鋼對現(xiàn)澆橫隔板施加橫橋向預應力，此舉減少了植筋施工對新、舊橋梁體的破壞，有力保障了T梁原有結(jié)構(gòu)受力特性。第二，在安全性方面，針對新橋為獨柱墩設計的橋梁拼寬工程，在樁基施工時保護了既有老橋樁基結(jié)構(gòu)的安全；在上構(gòu)施工時，采用精軋螺紋鋼施加橫橋向預應力，使新、老橋更好地結(jié)合成整體，也降低了植筋施工對老橋梁體的破壞。第三，在進度上，新橋樁基施工時，采用微差控制爆破結(jié)合隔振孔爆破減振技術，有效降低了新橋樁孔開挖對舊橋樁基結(jié)構(gòu)的安全性的影響，較之水磨鉆等工藝，大幅度縮減了工期；上構(gòu)梁體施工時，采用鋼筋掃描儀定位標記結(jié)構(gòu)中的鋼筋位置，避免了因出現(xiàn)廢孔而導致的工期延長。第四，在成本上，該施工技術較水磨工藝施工直接成本低，同時施工效果更好，節(jié)約了施工間接成本。并且，新橋與原有橋梁的整體性更好，可更有效地節(jié)省后期維護費用。

2 獨柱墩T 梁橋與既有T 梁橋上下結(jié)構(gòu)相連拼寬施工材料設備

采用該施工技術無需額外材料，隧道施工所需材料按設計要求備制即可。全橋22 根樁基、墩柱、系梁植筋、上構(gòu)44 片T 梁預制安裝，以及架設施工使用設備數(shù)量詳見表1。

3 獨柱墩T 梁橋與既有T 梁橋上下結(jié)構(gòu)相連拼寬施工技術要點

3.1 施工工藝

針對高速公路新橋為獨柱墩設計，且新、老橋間為上下結(jié)構(gòu)連接的橋梁拼寬工程施工，為提高施工效率，降低新橋施工對老橋結(jié)構(gòu)安全性的影響，采取如下施工方式：第一，樁基采用微差控制爆破結(jié)合隔振孔爆破減振的措施，在降低新橋樁基施工對老橋樁基等結(jié)構(gòu)安全性影響的同時，提高了成孔效率。第二，在上構(gòu)T 梁拼寬施工時，新橋與老橋梁體間橫隔板施加橫向預應力，代替植筋連接的方式，提高安全儲備，該預應力用于抵抗橋梁后期出現(xiàn)不均勻沉降產(chǎn)生的內(nèi)力對橋梁整體結(jié)構(gòu)的破壞。該施工方式不但有效降低了新橋施工對原有橋梁結(jié)構(gòu)安全的影響，同時使新橋與老橋?qū)崿F(xiàn)了穩(wěn)固可靠的連接，提高了拼寬工程的整體性，縮減了施工工期，有效節(jié)約了施工成本[4]。

3.2 施工流程

拼寬橋梁施工過程中必須對舊橋結(jié)構(gòu)加以保護，以保持安全性。通常而言，采取水磨鉆等樁基成孔措施對舊橋結(jié)構(gòu)的安全性影響最小。但水磨鉆施工效率低、成本高。為此，采用微差控制爆破結(jié)合隔振孔措施，以實現(xiàn)上述目標。在施工過程中需對原橋結(jié)構(gòu)進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。施工流程詳見圖1。

圖1 拼寬橋梁工程施工流程示意圖

3.3 新橋樁基施工

在橋區(qū)下伏基巖為強風化或中風化灰?guī)r等地質(zhì)條件下，在巖層較好的段落采用水磨鉆和機械成孔的施工方式，成本較高、工效低、工期長，所以在巖層段開展成孔施工時，采用微差控制爆破結(jié)合隔振措施的爆破方式，在保障舊橋樁基結(jié)構(gòu)安全的同時，可極大程度地提高施工效率。進入巖層后，在面向既有老橋樁基方向120°的范圍內(nèi)，在周邊眼徑向外側(cè)增設一排隔振孔，與周邊眼間距0.1m。為最大限度地阻隔爆破產(chǎn)生的震動波，可對隔振孔進行加密，爆破設計按微差控制爆破進行設計。按微差控制爆破的一般原理，設計樁基爆破方案，設計爆破網(wǎng)絡、裝藥量等參數(shù)。通過監(jiān)測新橋樁孔爆破中，震動波傳遞至既有老橋樁基上產(chǎn)生的質(zhì)點振動速度，不斷優(yōu)化爆破方案。在打孔裝藥前需注意巖層變化情況，巖層出現(xiàn)變化需減少用藥量。

3.4 系梁植筋施工

通過鋼筋掃描儀對原橋梁的墩柱鋼筋進行定位，避免在原橋梁的墩柱上進行植筋鉆孔時破壞鋼筋，對T 梁橫隔板穿精軋螺紋鋼施加橫向預應力時，避免廢孔對T 梁本身結(jié)構(gòu)的破壞。先采用鋼筋掃描儀測量老橋墩柱上系梁連接處保護層厚度和鋼筋位置，采用切割機在墩柱上沿輪廓線內(nèi)側(cè)約1～2cm 切割一道縫，作為墩柱鋼筋保護層鑿除施工界線[5]，隨后采用人工持電錘方式鑿除墩柱保護層混凝土，將墩柱鋼筋主筋剝離開來。根據(jù)設計圖紙，采用鋼筋掃描儀避開受力鋼筋進行放線，標明植筋錨固點的鉆孔位置，然后使用水鉆鉆孔。清孔是植筋施工的關鍵環(huán)節(jié)之一，若清孔施工時未將孔內(nèi)殘渣等清除干凈[6]，則應使用高壓水槍將孔內(nèi)混凝土殘渣等清除干凈。

3.5 T 梁拼接施工

在新、老橋T 梁連接處增加的微膨脹混凝土橫隔板中施加橫向預應力，以橫隔板作為新、老橋應力的傳遞介質(zhì)，使拼寬橋與老橋成為一個整體，并以預應力抵抗不均勻沉降產(chǎn)生的內(nèi)力。鉆孔前應先采用鋼筋掃描儀探測原橋外邊梁和加寬拼接中梁腹板內(nèi)預應力鋼絞線的精確位置，同時對所要施作橫隔板位置的T 兩腹板進行鑿毛處理[7]。鑿除拼接處墩柱鋼筋保護層，將剝離出的主筋、箍筋清理干凈，并確保老混凝土表面的粗、細骨料都外露，形成凸凹不平的表面。采用電動鋼絲刷對剝離面進行清理，消除松動混凝土，并用壓力水沖將剝離面洗干凈[8]。在結(jié)合面混凝土澆筑施工前，不間斷澆水3～6 小時，然后蓋上濕麻袋，直至老混凝土及黏結(jié)面上無明水，保濕12～24 小時。之后澆筑微膨脹混凝土，現(xiàn)澆混凝土強度達到80%后方可拆除槽鋼。

4 獨柱墩T 梁橋與既有T 梁橋上下結(jié)構(gòu)相連拼寬施工效益

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和交通流量的不斷提高，高速公路建設由干線網(wǎng)絡進入加密網(wǎng)絡后，橋梁拼寬工程將廣泛應用于在高速公路橋梁工程施工。

4.1 經(jīng)濟效益

該施工技術為拼寬橋梁施工帶來的經(jīng)濟效益主要體現(xiàn)在如下方面：第一，拼寬橋樁基采用微差控制爆破結(jié)合隔振措施施工工藝，相比水磨鉆施工工藝，能夠縮短工期、節(jié)約成本；第二，采用精軋螺紋鋼施加橫向預應力，可使新、舊橋的整體性更好，質(zhì)量可控，可降低不均勻沉降導致的開裂等病害，能夠節(jié)約后期運維成本。湄石高速高碑大橋拼寬段工程的綜合效益分析情況見表2。

表2 綜合效益對比分析表

4.2 社會效益

第一，在拼寬橋梁樁基礎施工中，采用微差控制爆破結(jié)合隔振措施的爆破施工方式，可極大程度地提高施工效率，縮短項目建設工期，不僅能夠保證施工質(zhì)量及施工安全性，還能節(jié)約工程建設成本。第二，根據(jù)獨柱墩T 梁橋與原有T 梁橋上下結(jié)構(gòu)連接拼寬工程要求，提出樁基、墩柱與上構(gòu)T 梁連接施工的成套施工方法，對推動橋梁復雜結(jié)構(gòu)模塊化、流程化施工技術的發(fā)展，有重要意義[9]。

5 結(jié)語

綜上所述，上下結(jié)構(gòu)相連拼寬施工技術，能夠有效提高拼寬橋梁樁基施工進度、植筋精度、上構(gòu)連接穩(wěn)定性，并且能有效改善不均勻沉降問題。同時，該技術在湄石五標高碑大橋工程中的應用案例，提供了一套全新的模塊化方法，能夠促進橋梁復雜結(jié)構(gòu)模塊化、流程化施工技術的發(fā)展。