公路橋梁加寬拼接技術(shù)優(yōu)化研究

周斌禮

（山西路橋集團(tuán)隰吉高速公路有限公司,山西 臨汾 041000）

0 引言

公路橋梁作為交通運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)設(shè)施，在經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展前進(jìn)的過程中發(fā)揮了重要作用。但部分路橋建設(shè)和運(yùn)行時間較長，受多種因素影響很容易出現(xiàn)各種質(zhì)量病害，并且現(xiàn)有道路寬度不符合新時代的發(fā)展，由此需要開展加寬拼接技術(shù)以實(shí)現(xiàn)路橋改造。要想確保路橋改造后符合日益增長的交通運(yùn)輸需求和質(zhì)量要求，就需要合理把握相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)。

1 工程概述

以山西省境內(nèi)某橋梁改造工程為例，該項(xiàng)目原建設(shè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的整體式箱型拱橋，上部構(gòu)造中單孔凈跨長度約為80 m，且將拱軸線作為等截面的擬合界面[1]。結(jié)合相關(guān)施工資料以及實(shí)地測量結(jié)果，該路橋具體結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1 所示。

表1 該次公路橋梁工程結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)

斷面形式為單箱雙室斷面，同時該路橋兩岸均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體橋臺，并在起點(diǎn)位置采用平面交叉形式與公路相連[2]。近年來，隨著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，現(xiàn)有路橋不符合交通運(yùn)輸需求。因此對其進(jìn)行加寬拼接施工改造。

2 公路橋梁加寬拼接技術(shù)方法

根據(jù)該項(xiàng)目實(shí)施路橋加寬拼接施工的必要性和迫切性，應(yīng)當(dāng)合理選擇技術(shù)方法。目前結(jié)合現(xiàn)有工程實(shí)踐以及工作經(jīng)驗(yàn)，針對該次工程施工作業(yè)可按照連接方式的不同選擇相應(yīng)的工藝方法。比如針對上下部位連接處，開展加寬拼接技術(shù)時，應(yīng)當(dāng)對新舊橋梁的上下部位采用濕接縫、橫向鋼筋以及植筋作業(yè)等進(jìn)行連接，有助于消除路橋改造后因荷載作用產(chǎn)生的變形現(xiàn)象。同時也可在該次工程中實(shí)施上下部不連接的加寬拼接方法，是為了防范新舊橋梁之間出現(xiàn)連接問題，對拼接部位采用施工縫進(jìn)行處置，再使用一次瀝青澆筑工藝順利成橋，確保橋梁之間不會產(chǎn)生較大的相互作用力，受力均衡。在此橋梁項(xiàng)目施工過程中采用加寬拼接技術(shù)，上部連接、下部分離，即在上部構(gòu)造中采用植筋工藝，對新舊橋梁實(shí)施剛接或者鉸接等。對下部構(gòu)造采用分離措施，能夠結(jié)合上下部連接和不連接方法的優(yōu)缺點(diǎn)，實(shí)用性更強(qiáng)。

3 公路橋梁加寬拼接技術(shù)要點(diǎn)

3.1 做好前期加寬拼接施工準(zhǔn)備

針對該項(xiàng)目開展加寬拼接施工，要明確相關(guān)作業(yè)原則，即最大限度利用原有橋梁結(jié)構(gòu)，為保障新舊橋之間的受力以及溫度、變形等具有協(xié)調(diào)性，應(yīng)當(dāng)促使加寬后的橋梁上下部結(jié)構(gòu)形式與原有橋梁相一致。同時，對于橋梁基礎(chǔ)和地基等必須要采取特殊加固處理，然后再開展橋梁基礎(chǔ)擴(kuò)大施工，該次工程中以樁基礎(chǔ)為主；采用分離式新建橋加寬方式，不作橫向拼接。在前期準(zhǔn)備工作中，除了對原橋梁開展測量、檢測以外，還需測量橋面的各個控制點(diǎn)坐標(biāo)、標(biāo)高等，在橋梁墩臺位置沿伸縮縫每隔2 m 進(jìn)行一次測量[3]，并沿內(nèi)外側(cè)護(hù)欄座的邊緣位置每隔5 m 布設(shè)1 個測量點(diǎn)，從而為新舊橋面拼接、伸縮縫連接等提供準(zhǔn)確參考信息。施工人員還要在正式作業(yè)前對墩臺各個邊緣點(diǎn)的標(biāo)號和坐標(biāo)進(jìn)行測量，檢測舊橋上下部的結(jié)構(gòu)尺寸等。為有效掌握舊橋的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和配筋模式，還需收集原橋梁的施工設(shè)計圖紙、竣工文件等，為構(gòu)造物在新荷載體系下的承載力控制提供科學(xué)依據(jù)。最后對橋頭位置的通訊管線、電纜等設(shè)施的埋設(shè)情況進(jìn)行明確，避免產(chǎn)生不利影響；開展橋梁受力性能檢測和評價，為加寬拼接技術(shù)的順利實(shí)施奠定良好基礎(chǔ)。

3.2 合理開展基樁施工

在該次公路橋梁工程中，按照其實(shí)際使用要求開展加寬拼接施工。對舊橋進(jìn)行改造時，往往會因?yàn)樾聵虻呢?fù)載增大而致使結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進(jìn)而造成路橋的不均勻沉降情況。同時目前尚未有高效的方法可準(zhǔn)確獲得路橋加寬拼接后的沉降量，致使施工難度較大?；诖?，在該次項(xiàng)目實(shí)際施工中，需要充分把握基樁施工要點(diǎn)，盡量降低沉降量，防范路橋施工質(zhì)量出現(xiàn)缺陷。施工人員應(yīng)當(dāng)注重對加寬拼接橋梁的下部基樁質(zhì)量進(jìn)行控制，先充分了解舊橋的樁長和直徑，再合理設(shè)定加寬部分的基樁規(guī)格。開展施工技術(shù)時，相關(guān)技術(shù)人員要密切關(guān)注基樁沉降的工藝質(zhì)量，完成上部加寬結(jié)構(gòu)安裝作業(yè)后，橋梁預(yù)壓施工采用堆載預(yù)壓方式，時間約為兩到三個月。待沉降基本完成之后則可利用剛性連接將橋梁上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，充分發(fā)揮堆載預(yù)壓施工技術(shù)的優(yōu)勢，提高基樁施工質(zhì)量[4]?；鶚妒┕て陂g，為避免加寬拼接施工后新舊橋梁出現(xiàn)不均衡沉降的問題，施工人員應(yīng)當(dāng)注重控制施工流程，如在設(shè)計規(guī)定的樁基高度基礎(chǔ)上，增加樁長、對基樁半徑加粗，以防范后期工程出現(xiàn)不均勻沉降。結(jié)合該次項(xiàng)目實(shí)際情況，如在加寬拼接技術(shù)后未能及時開展橋面鋪設(shè)作業(yè)，可先采用堆載預(yù)壓方式，促使地基加速沉降，有效解決新舊橋梁之間可能出現(xiàn)的橋面縫隙等問題。

3.3 科學(xué)實(shí)施植筋作業(yè)

植筋施工是路橋加寬拼接作業(yè)的重要環(huán)節(jié)之一，該次工程結(jié)合案例工程實(shí)際情況選取專用設(shè)備工具，清除孔洞內(nèi)雜物，保證孔內(nèi)干凈整潔的基礎(chǔ)上，對原有混凝土構(gòu)件開展鉆孔工藝，將鋼筋植入到孔內(nèi)。連接方法為剛性連接，相關(guān)施工技術(shù)人員需要采用適當(dāng)?shù)母邚?qiáng)黏結(jié)材料，使鋼筋牢固穩(wěn)定地安裝在孔洞內(nèi)，保證植入鋼筋可形成受力筋或構(gòu)造筋，促使新舊結(jié)構(gòu)有效黏結(jié)固定。該施工技術(shù)是目前橋梁結(jié)構(gòu)物拓寬的常用手段。在該次工程中，先做好植筋施工前準(zhǔn)備，相關(guān)人員需對進(jìn)場后的鋼筋材料進(jìn)行全面檢查，并對作業(yè)面進(jìn)行查看，避免出現(xiàn)松散的混凝土結(jié)構(gòu)以及裂縫等病害。確認(rèn)無誤后開展作業(yè)面清水沖洗，盡量預(yù)防浮渣對路橋質(zhì)量產(chǎn)生不利影響[5]（如圖1 所示）。

圖1 植筋施工工藝流程框圖

完成準(zhǔn)備工作后，可有序開展植筋施工（如圖2 所示）。首先，合理選擇植筋膠。其一般是由固化劑和樹脂等物質(zhì)組成，市面上現(xiàn)有植筋膠種類較多，可根據(jù)工程現(xiàn)狀以及造價要求等，選擇性價比較高的材料。其次，明確植筋施工關(guān)鍵點(diǎn)，如科學(xué)選用沖擊鉆、膠槍、毛刷等植筋工具；確定放樣、鉆孔、清孔、鋼筋處理、注膠作業(yè)、插筋等工藝流程。最后，實(shí)施全面檢查。

圖2 植筋加固

（1）放樣。施工人員要嚴(yán)格按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，精確定位各個孔洞的具體位置。還要考慮原有橋梁內(nèi)含有鋼筋，可能會在鉆孔中發(fā)生沖突。因此在設(shè)置孔洞時應(yīng)最大限度地避開原有鋼筋路徑。在放樣過程中，施工人員可借助現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，如紅外線測量設(shè)備等作為輔助手段，提高放樣精確性。完成放樣后，要注重開展測量復(fù)核，確保后續(xù)施工具有合理性和可行性。

（2）鉆孔。利用電錘等設(shè)施實(shí)施鉆孔操作，按照植入鋼筋的直徑確定鉆頭規(guī)格大小。完成孔洞鉆進(jìn)后及時開展清理，可采用毛刷將殘渣清除。鉆孔時施工人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照規(guī)范操作開展作業(yè)，不得隨意更改鉆孔工藝程序或位置。

（3）鋼筋處理。在埋設(shè)鋼筋前需對材料開展一定的處理，比如先檢查鋼筋材料表面外觀是否存在缺陷、銹跡等，順直度是否滿足設(shè)計要求。及時處理不合格的鋼筋材料，再按照植入要求進(jìn)行作業(yè)。完成鋼筋植入后，應(yīng)對外露鋼筋進(jìn)行剪切，并對暴露在外側(cè)的鋼筋采取防腐處理，如涂刷防腐涂料等，延長其使用壽命。

（4）注膠。施工人員先要將植筋膠注入膠槍內(nèi)，去除首次打膠后，當(dāng)膠呈現(xiàn)均勻流出狀態(tài)后可開展注膠作業(yè)。當(dāng)攪拌頭摻入到孔洞根部時進(jìn)行注膠，控制植筋膠住滿孔洞約2/3 出即可。為充分確保鋼筋與植筋膠的結(jié)合，插入鋼筋的過程中要遵循緩慢旋轉(zhuǎn)的原則。

（5）養(yǎng)護(hù)。植筋施工結(jié)束后對鋼筋采取有效的養(yǎng)護(hù)措施，盡量不觸碰鋼筋，促使植筋膠順利固結(jié)，養(yǎng)護(hù)時間不短于1 d。

4 橋梁加寬拼接技術(shù)優(yōu)化措施

4.1 優(yōu)化技術(shù)

根據(jù)現(xiàn)階段對公路橋梁加寬拼接技術(shù)的研究，并基于該次項(xiàng)目橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為保證工程質(zhì)量與成本達(dá)到最優(yōu)目標(biāo)，需采用相應(yīng)的優(yōu)化技術(shù)[6]。即根據(jù)該公路橋梁的混凝土結(jié)構(gòu)整體式箱型拱橋現(xiàn)狀，采取有效優(yōu)化技術(shù)。

首先，實(shí)施兩側(cè)優(yōu)化加寬技術(shù)。因?yàn)樵撀窐虼嬖诖罅康臋M向預(yù)應(yīng)力筋，無法采用混凝土切除連接方式。因此可采用植筋法加厚原有橋梁的懸臂，再利用鉸接形式將新舊橋梁連接。

其次，采用兩側(cè)分離加寬技術(shù)。檢測和評估舊路橋存在的質(zhì)量病害，如結(jié)果滿足使用要求，則可采用兩側(cè)分離加寬技術(shù)實(shí)施拼接。

最后，優(yōu)化蓋梁施工技術(shù)。當(dāng)對蓋梁連接進(jìn)行處理時，主要是采用角鋼或者植筋等方式。其中角鋼施工的優(yōu)勢更為明顯，如操作簡單、技術(shù)開展難度低等。在該次項(xiàng)目中可采用螺栓對新舊橋蓋梁實(shí)施角鋼直接連接。而如果采用植筋施工，則需先在原路橋蓋梁結(jié)構(gòu)中植入鋼筋，再利用混凝土澆筑施工方法進(jìn)行蓋梁連接。該方法優(yōu)點(diǎn)為可保障公路橋梁工程結(jié)構(gòu)的完整性，防范出現(xiàn)變形問題。但也存在技術(shù)開展復(fù)雜的缺陷，應(yīng)當(dāng)結(jié)合工程具體情況選擇優(yōu)化蓋梁優(yōu)化方法。

4.2 優(yōu)化驗(yàn)證

通過對該次公路橋梁加寬拼接技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，施工后可起到相對良好的效果。比如可減小新舊橋梁的相對沉降量，能夠盡可能降低混凝土的收縮徐變。同時利用相關(guān)軟件進(jìn)行模擬比對，采用優(yōu)化措施的橋梁拼接技術(shù)可增加新橋的樁長，從而有效增大樁徑，進(jìn)而減小相對沉降量[7]。同時，在加寬拼接改造工程中，需對舊橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的切割以及鑿除等工序，采用優(yōu)化措施則能夠避免采用大功率切割設(shè)備，通過軟切割以及人工切割則可符合施工設(shè)計要求。除此，由于該次公路加寬拼接技術(shù)開展時，橋梁結(jié)構(gòu)存在多種病害?；趦?yōu)化措施的使用，能夠?qū)υ新窐蚪Y(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，充分提高橋梁質(zhì)量和使用性能。

5 公路橋梁加寬拼接技術(shù)應(yīng)用注意事項(xiàng)

對于該次公路橋梁加寬拼接技術(shù)的應(yīng)用，也可能會出現(xiàn)一系列問題。所以在實(shí)際施工過程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行操作，盡量提升改造工程質(zhì)量。該次工程中對加寬拼接技術(shù)實(shí)施的要求：不影響交通運(yùn)輸活動的正常開展、不影響周邊生態(tài)環(huán)境、保證公路橋梁整體具有穩(wěn)定性等。綜合工程實(shí)際情況，施工人員應(yīng)注意以下事項(xiàng)。

（1）開展加寬拼接技術(shù)時，應(yīng)考慮對舊路橋的交通運(yùn)輸影響。因此在施工前應(yīng)當(dāng)合理組織交通，科學(xué)劃分施工范圍，布置相應(yīng)的交通引導(dǎo)標(biāo)志、與交管部門強(qiáng)化溝通交流，明確施工時間等。減少對交通通行產(chǎn)生的影響，保證路橋具備基本的交通運(yùn)輸能力。

（2）在實(shí)施加寬拼接技術(shù)之前，應(yīng)當(dāng)仔細(xì)勘查橋梁工程周邊的地質(zhì)條件、環(huán)境條件以及氣候條件等，并綜合利用現(xiàn)有科學(xué)研究成果、工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等，合理編制該次公路橋梁加寬拼接技術(shù)方案[8]。注重控制施工過程中的差異沉降，即在控制樁基基底沉淀土厚度以及上構(gòu)造延遲拼接外，還要強(qiáng)化沉降監(jiān)測。在整體化橋面澆筑后，監(jiān)測新舊橋拼接前后的沉降情況，如沉降差超過5 mm，應(yīng)當(dāng)分析其原因并采取有效處理手段。

（3）充分確保該工程加寬拼接技術(shù)方案的有序推進(jìn)。如發(fā)現(xiàn)施工過程中新舊橋出現(xiàn)變形時間與程度不同的情況，則很容易形成縱向裂縫。所以在選擇該公路橋梁下部結(jié)構(gòu)以及基本結(jié)構(gòu)形式時，需加強(qiáng)對原橋梁結(jié)構(gòu)的影響，防范在開展加寬拼接技術(shù)時對原橋產(chǎn)生嚴(yán)重的不良影響。并且需對改造部分進(jìn)行必要的養(yǎng)護(hù)工作，進(jìn)一步提升加寬拼接操作質(zhì)量。

6 結(jié)束語

綜上所述，隨著我國交通運(yùn)輸業(yè)的繁榮發(fā)展，公路橋梁的通行量以及荷載均有明顯增加。為充分保障路橋設(shè)施滿足經(jīng)濟(jì)日益增長的實(shí)際需求，應(yīng)當(dāng)對舊路橋?qū)嵤└脑?，其中加寬拼接工程是其重點(diǎn)內(nèi)容，有利于拓展凈寬，滿足車輛通行要求。在實(shí)際工程中，相關(guān)施工單位及人員需要結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，充分把握基樁施工以及植筋作業(yè)等關(guān)鍵要點(diǎn)，并對加寬拼接技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，最后針對原橋的交通通行、技術(shù)方案制定以及不良影響等提出有關(guān)注意事項(xiàng)，切實(shí)提升公路橋梁的加寬拼接施工質(zhì)量，推動路橋設(shè)施發(fā)揮經(jīng)濟(jì)助力作用。