高速公路分離立交橋改擴建技術研究

摘 要：高速公路改擴建工程已經成為我國基礎設施建設的重要組成部分，其中分離立交橋的改擴建是重點也是難點。本文以濟南繞城高速公路小許家至港溝段改擴建工程為背景，介紹了該項目中分離立交橋梁的拼寬、擴孔和抬升，并結合具體案例展示了分離立交橋梁的兩種改擴建方案。

關鍵詞：分離立交橋；高速公路；改擴建工程；交通組織文章編號：2095-4085（2024）08-0245-04

0 引言

近年來我國的交通運輸業(yè)發(fā)展迅速，部分地區(qū)路網日趨完善。然而，修建較早的高速公路雖然基本滿足現(xiàn)狀交通的需求，但從長遠發(fā)展的角度看來，這些高速公路技術標準偏低，服務水平已很難滿足當下高速發(fā)展的經濟形式。既有高速的改擴建工程已逐漸成為了我國基礎設施建設的重要組成部分。其中，穿越城區(qū)的高速公路，由于其分離立交橋的改建不僅影響原高速公路的交通，還會影響相交城市道路的交通，其改擴建期有著更高的施工要求和保通要求。此類分離立交橋的施工方案和交通組織方案也具有較高的研究價值。

1 工程概況

濟南繞城高速公路小許家至港溝段起點位于小許家樞紐互通，與濟廣高速交叉；終點位于港溝樞紐互通，與京滬高速交叉。路線全長16.782km，全部位于濟南市歷城區(qū)境內。既有高速公路均為雙向四車道，其中小許家樞紐互通至經十路路段設計速度120km/h，路基寬度28.0m，1999年建成通車；經十路至港溝樞紐互通路段設計速度100km/h，路基寬度26.0m，2002年建成通車。

本項目改擴建方式為“利用既有公路兩側拼寬為主、局部單側分離和兩側分離為輔”。改建按雙向八車道高速公路標準建設，設計速度120km/h，路基寬度42m。橋梁的改擴建主要分為原橋拆除新建和原橋改建兩種方式，其中原橋改建主要包含擴孔、抬升和加寬。

2 分離立交改擴建施工方案

2.1 拼寬施工

本項目上部結構拼寬采用與原橋類型相同的結構形式。為了滿足改建過程中的保通需求，拼寬部梁板與原橋梁板的連接方式分為臨時接縫和永久接縫兩種形式，其中臨時接縫又包括梁板與梁板臨時接縫和梁板與路基臨時接縫兩種（見圖1、 圖2）。

梁與梁的臨時接縫新舊梁板并不做連接，梁板懸臂間留有1cm縫，梁板上做臨時整體現(xiàn)澆層和鋪裝層。

梁與路基的臨時接縫是開挖一部分老路路基，并做臨時小擋墻保證保通寬度范圍的路基可以正常使用，擋墻與拼寬梁板之間留1cm縫，并在擋墻與梁板上做臨時整體現(xiàn)澆層和鋪裝層。

由于原橋邊板在護欄拆除和懸臂拆除過程中容易受損，且邊板病害相比中板嚴重，因此本項目在做永久接縫時替換了原橋邊板。替換梁板預埋現(xiàn)澆濕接縫所需要的鋼筋，同時鑿除拼寬梁板的臨時懸臂并保留懸臂鋼筋，利用上述鋼筋做梁板間現(xiàn)澆連接即為永久接縫。

2.2 擴孔方案

擴孔即通過增加原橋的孔跨來增加橋梁長度以滿足相交城市道路的遠期規(guī)劃。本項目分離立交擴孔施工的難點在于原橋橋臺的改造，為了降低改建成本，在滿足設計要求的前提下，應盡可能利用原橋橋臺結構。本項目橋臺改造方式根據原橋橋臺類型分為樁柱式橋臺改造和肋板式橋臺改造。

樁柱式橋臺由于橋臺樁基中線與分孔線距離較遠，直接利用偏心距對較大樁基受力不利。因此無法利用原橋臺帽，采用在原橋臺背增設樁基，新舊樁基頂做承臺，在承臺上新做墩柱與蓋梁。

肋板式橋臺在老橋樁基滿足設計承載力要求的情況下，可以直接利用原橋承臺，在原橋承臺頂通過植筋的方式新做墩柱與蓋梁。

2.3 抬升方案

本項目分離立交橋縱斷抬升采用PLC液壓同步頂升技術，是一種力和位移綜合控制的頂升方法。由液壓千斤頂，精確地按照橋梁的實際荷重，平穩(wěn)地頂舉橋梁，使頂升過程中橋梁受到的附加應力下降至最低。同時，液壓千斤頂根據分布位置分組，與相應的位移傳感器組成位置閉環(huán)，以便控制橋梁頂升的位移和姿態(tài)，這樣就可以很好地保證頂升過程的同步性，確保頂升時梁體結構受力安全。

需根據頂升高度的不同，針對性采用不同的設計方案。抬高高度不大于10cm，采用橋面加鋪方案；抬高高度不大于50cm，采用加高墊石的方案；抬高高度不大于100cm，采用加高蓋梁的方案；抬高高度大于100cm，采用墩柱接高的方案。

3 分離立交橋改擴建施工及交通組織方案

3.1 縱斷抬升段改擴建方案

擴孔、拼寬施工是本項目橋梁改擴建的主要方式，擬改建原橋全長66.04m，全寬26m。該橋上部結構型式為3*20m空心板，下部結構為肋板臺、樁基礎。

本橋平縱線形及橫向超高均與舊橋保持一致，兩側等寬拼寬7.75m，大、小樁號側各增加1孔。改造后橋梁跨徑為5*20m， 寬度41.5m。具體施工和交通組織方案可分為三個階段。

第一階段：原橋道路雙幅保通，新建右幅拼寬部分的墩臺及上部梁板，含擴孔加寬部分。臨時封閉原橋硬路肩部分，拆除原橋右幅外側護欄，施工右幅拼寬部分和原橋、路基的臨時接縫，并做臨時鋪裝（見圖3）。

第二階段：封閉左幅道路，采用拼寬后的右幅實現(xiàn)雙向四車道保通。施工左幅下部及上部結構，上部梁板接縫均直接采用永久接縫。鑿除老橋橋面鋪裝層和部分整體化層，與拼寬橋面整體鋪裝（見圖4）。

第三階段：封閉右幅道路，采用拼寬后的左幅實現(xiàn)雙向四車道保通。拆除一階段新舊橋面臨時鋪裝和臨時接縫，改為永久接縫。鑿除老橋橋面鋪裝層和部分整體化層，與拼寬橋面整體鋪裝（見圖5）。

上述施工和交通組織方案是本項目拼寬、擴孔施工的一般性方案。該方案以改建施工過程中雙向四車道保通為設計目標，以交通流和施工區(qū)域安全分離為設計原則，在此基礎上盡可能減少廢棄工程，盡可能避免冗余結構，盡可能降低施工難度。

3.2 縱斷抬升段改建方案

擴孔、拼寬和縱斷抬升分離立交橋也是本項目橋梁改擴建遇到的特別案例，該橋在拼寬、擴孔的基礎上，還需將老橋整體頂升90cm左右。擬改建原橋全長53.44m，全寬28m。該橋上部結構型式為3*16m空心板，下部結構為柱式臺、樁基礎。

本橋平面線型與舊橋保持一致，縱曲線抬升約90cm，抬高采用加高老橋蓋梁的施工方案；兩側等寬拼寬10.5m；小樁號側增加1孔。改造后橋梁跨徑為4*16m，寬度49m。具體施工和交通組織方案可分為兩個階段。

第一階段：原橋道路雙幅保通，按抬升后的設計標高新建左、右幅拼寬部分的墩臺及上部梁板（含擴孔加寬部分），施工拼寬橋面的整體化層和鋪裝層。在拼寬橋幅的內側為臨時護欄，外側為永久護欄（見圖6）。

第二階段：封閉原橋左、右幅，用兩幅拼寬部分實現(xiàn)雙向四車道保通。采用PLC液壓同步頂升技術抬升老橋上部結構至設計標高，之后完成老橋小樁號側的橋臺改造以及其余墩臺的蓋梁加高施工。封閉拼寬部分的內側臨時護欄部分，拆除臨時護欄，鑿除老橋橋面鋪裝層和部分整體化層，拼寬橋臨時護欄部分的橋面和老橋橋面做整體現(xiàn)澆層和鋪裝層（見圖7）。

采用前文所述的“三階段”施工方案施工縱斷抬升的橋梁，不可避免的要將拼寬部分的橋墩做二次抬升，以此實現(xiàn)與原橋抬升前后的兩次連接。為避免由此產生的廢棄工程，降低施工難度，控制工程成本，針對縱斷抬升段橋梁各自的特點，量身定制了更高效的施工和交通組織方案。上述“兩階段”施工方案即為本項目分離立交改擴建的特殊案列。由于該橋位于互通區(qū)域內，其橋寬相比與標準寬度的主線橋梁寬出7.5m，利用這一特點，因地制宜的采用了拼寬橋幅雙向四車道保通，以此避免了拼寬橋幅為了滿足保通需求而產生的廢棄工程和重復施工問題。在滿足改建原則的前提下，極大地提高了施工效率，降低了施工難度。

4 結語

高速公路改擴建工程已經逐漸成為我國基礎設施建設的重要組成部分，而分離立交橋梁改擴建施工又是其中的重點和難點。如何保證交通流和施工區(qū)域安全分離、減少廢棄工程、避免冗余結構、保證改建后結構安全可靠是橋梁改擴建研究的熱點內容。本文介紹了依托項目中使用的橋梁拼寬、擴孔和抬升方案，展示了依托項目施工和交通組織方案的一般案列和特殊案列，為同類型改擴建項目提供了可借鑒的工程實踐。

參考文獻：

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