加寬橋預(yù)制T梁拼接施工技術(shù)

老橋改擴建是橋梁施工中比較常見的工藝，如何做好新舊橋后澆段牢固拼接，保證新橋沉降不引起連接部位變形及連接部位的混凝土結(jié)構(gòu)破壞，是新舊橋拼接的重難點。

1 工程簡介

京石二通道高速公路西六環(huán)加寬段設(shè)計是將現(xiàn)狀西六環(huán)路東西兩側(cè)進行加寬，從而使京石二通道工程中B、C匝道和現(xiàn)狀西六環(huán)路上的交通互通。加寬段工程主要包括現(xiàn)狀西六環(huán)路上的2座橋梁加寬，該加寬橋采用與老橋設(shè)計一致的25m預(yù)制T梁。

1.1 刺猬河?xùn)|支加寬橋

刺猬河加寬橋東西兩側(cè)均需，東側(cè)加寬3跨，每跨長25m，每跨6片預(yù)制T梁，共計18片；西側(cè)加寬3跨，每跨長25m，每跨4片預(yù)制T梁，共計12片，橋梁線路交角為100.2°，T梁吊裝高度約為8m，見圖1。

圖1 六環(huán)刺猬河?xùn)|支加寬橋橫斷面

1.2 崇辛莊排水溝加寬橋

崇辛莊排水溝加寬橋東側(cè)需，加寬3跨，每跨長25 m，每跨3片預(yù)制T梁，共計9片，橋梁線路交角為126°，T梁吊裝高度約為8m，見圖2。

圖2 崇辛莊排水溝加寬橋橫斷面

2 破除舊橋防撞墻

交通導(dǎo)行后，晝夜連續(xù)進行六環(huán)兩側(cè)加寬路基的舊路面破除及新結(jié)構(gòu)層施工，同時拆除舊橋防撞墻等。防撞墻的破除有2種方案：一是應(yīng)用靜切法將防撞墻整體分段切除，每段2m，然后用吊車吊至橋下；二是使用破振錘直接將防撞強逐漸破碎，然后將鋼筋切除。

方案一靜切法的優(yōu)點是對橋梁的振動傷害較小；缺點是缺少專業(yè)隊伍，大面積切除混凝土構(gòu)件需要特種設(shè)備，如果沒有熟練的施工隊伍，可能存在較大的安全隱患。

方案二破振錘直接破除的缺點是對老橋的振動傷害較大，但如果采用小型破振錘或空氣壓縮機破除防撞墻，在很大程度上避免對老橋的傷害，優(yōu)點是破振錘破除防撞墻的專業(yè)技術(shù)要求不高，從經(jīng)濟角度也能降低施工成本。

綜上，選擇方案二作為防撞墻破除的最終方案，見圖3。

圖3 舊橋防撞墩及掛板拆除占路施工

3 預(yù)制T梁吊裝

3.1 吊裝方案比選

預(yù)制T梁架設(shè)安裝有2種選擇：一是汽車吊裝方案，二是架橋機吊裝方案。

汽車吊裝優(yōu)點。3個加寬橋，預(yù)制梁架設(shè)的部位比較零散，現(xiàn)場路況可以占用六環(huán)路1條車道進行架梁作業(yè)且運梁車允許在六環(huán)路上運輸；汽車吊移動方便快捷，也有架梁經(jīng)驗豐富的隊伍；缺點是汽車吊對場地處理標準要求較高且與架橋機相比容易傾覆，安全系數(shù)較低。

架橋機吊裝優(yōu)點。架梁運行平穩(wěn)，不容易傾覆，安全系數(shù)較高；可以少占用六環(huán)路，避免占路導(dǎo)行；架梁作業(yè)時對舊橋荷載較小。缺點：架橋機需要提前進場且有足夠的拼裝場地；架橋機移動不方便，當一個加寬橋施工完畢后，需運送至另一加寬橋拼裝后方可施工，嚴重影響工期。

綜上，選用移動比較靈活的汽車吊作為架梁吊裝設(shè)備。

3.2 總體施工方案

吊裝選用一臺德瑪格AC250汽車吊配合一臺徐工130 t汽車吊聯(lián)合作業(yè)，250 t汽車吊占位于加寬橋下，130 t汽車吊占位于舊橋上，兩臺吊車協(xié)同作業(yè)，平行提起。對首片梁采用方木對梁體進行支頂加固，待第二片梁就位后將橫梁上部主筋焊接在一起以保證梁體穩(wěn)定。如果安裝的梁體無法一次被吊裝到位，則可先在蓋梁上放臨時支點，吊車重新站位，重新起吊梁體準確安裝，待全跨T梁安裝完畢后，再整體焊接連接縫鋼筋，立模澆筑混凝土。T梁吊裝采用專用吊具兜托梁底起吊法，其位置以保證T梁吊裝時的用力均衡及吊具方便穿入和拉出為原則。梁吊裝期間，相應(yīng)加寬橋一側(cè)進行交通導(dǎo)行、單車道通行。

3.3 施工工藝要求

3.3.1 T梁安裝前準備工作

1）將蓋梁頂面的雜物清理干凈，復(fù)測墊石高程，將支座按設(shè)計要求安裝。

2）在蓋梁頂面進行測量放線，用墨斗線畫出待架T梁在蓋梁上的投影線，以便架設(shè)時梁體能夠快速準確定位，節(jié)約架梁時間。

3）對T梁的梁長、梁端角度、梁高、預(yù)埋件等方面的復(fù)測，保證T梁能夠準確無誤的架設(shè)到設(shè)計位置。

4）將待架梁體上的雜物清理干凈，保證架設(shè)T梁時無高空墜物落下。

5）檢查吊車、吊具、人員到位情況，確認正常無誤后，方能進行梁體架設(shè)。

6）施工便道和吊裝場地采用砂礫進行填筑壓實，保證吊裝場地平整密實。梁車位置見圖4。

圖4 吊裝方案

3.3.2 T梁吊裝

1）吊裝順序。刺猬河加寬橋東側(cè)→崇辛莊排水溝加寬橋→刺猬河加寬橋西側(cè)；加寬橋每側(cè)吊裝順序為先吊裝北側(cè)跨，其次吊裝中間跨，最后吊裝南側(cè)跨；每跨吊裝順序為從內(nèi)到外的順序，見圖5。

圖5 六環(huán)加寬橋T梁吊裝順序

2）吊車站位。T梁安裝前，沿施工區(qū)域用水馬和導(dǎo)流錐將西六環(huán)路單幅雙車道改變?yōu)閱诬嚨溃忾]施工區(qū)域，運梁車將T梁運輸至既有橋面上停放，然后采用2臺汽車吊進行聯(lián)吊，吊車站位見圖6。

圖6 T梁安裝吊車站位

3）起重高度驗算。以2臺吊車起重能力最不利的情況下分析，250 t吊車在起重幅度為16m，吊車主臂長33.7m時，起重能力為53 t；130 t吊車在起重幅度為12m，吊車主臂長17.14m時，起重能力為39.8 t。

（1）250 t汽車吊驗算

H≥h1+h2+h3+h4

式中：H為起重機的起重高度，m；h1為安裝支座表面高度，m；h2為安裝間隙，取0.2～0.5m；h3為綁扎點至構(gòu)件吊起后底面距離，m；h4為吊索高度，m。

25 mT梁吊裝所需高度H≥h1+h2+h3+h4=8+0.5+(1.4+1.2sin 60°)+3.5=13.04（m）。

起重臂的安全仰角α一般為70°～77°，吊鉤鉤口至起重臂頂端定滑輪中心最小距離h取3.5m。

（2）130 t汽車吊大臂仰角可隨意，周圍無障礙，所以在此不做驗算。

4）鋼絲繩安全校核。鋼絲繩選用6×37+1（φ60.5mm），截面積為1 366.28mm2，破斷拉力總和F=2 462 kN，查《路橋施工計算手冊》P804附表3-35得A=0.82（鋼絲繩之間荷載不均勻系數(shù)），K=6（鋼絲繩使用安全系數(shù)）。

故鋼絲繩容許拉力[F]=α×F/K=0.82×2 462 000/6=336 473（N）。

本工程使用雙股鋼絲繩，故最大可以吊裝質(zhì)量為2×336473×sin60°=582789（N）=58.28（t）≥(48×1.2)/2=28.8（t）。

上式中48 t為T梁單片最大質(zhì)量，故選用的鋼絲繩滿足強度要求，見圖7。

圖7 T梁鋼絲繩吊裝吊具立面

5）地基承載力校核。250 t汽車吊單腿最大反力計算。

預(yù)制T梁最大質(zhì)量為50 t，取250 t汽車吊自質(zhì)量為72 t，配質(zhì)量96.6 t；根據(jù)汽車吊單腿最大反力計算公式

P=1.2（G+Q）=1.2×（72+96.6+50×1.1）=223.6（t）=2191.28（kN）

式中：P為汽車吊支腿最大反力；G為吊車自重；Q為吊重。

吊車接地面積為 2×2×4=16（m2），所以地基所承受的應(yīng)力為 223.6/16=13.975（t/m2）≤20 t/m2。現(xiàn)有地基滿足吊裝。

6）起吊。先掛鉤后解開固定倒鏈，起吊T梁垂直起50 cm后平移至待架梁位置上方，然后兩吊車同時緩慢落鉤至離支座頂2～3 cm位置，人工精確定位，一定要對好中心線和端頭線，最后吊車落梁。就位后及時用木楔將T梁楔緊在蓋梁擋塊位置臨時固定，同時每隔5m焊接將相鄰兩片梁焊接在一起，形成整體，防止傾覆。T梁安裝時，梁與支座接觸不密實采用厚度為3、5、10mm不等的鋼板進行楔緊，木楔采用40 cm×10 cm×10 cm的棱錐體，保證支座受力均勻。

3.3.3 梁后澆段及濕接縫施工

新橋梁板與舊橋梁板相接濕縫處采用 C70高強混凝土澆筑，舊橋邊梁的端橫梁及橫隔板位置需要植筋并刷毛，然后與新T梁預(yù)埋筋連接起來，安裝模板后也采用C70高強混凝土澆筑；新T梁與新T梁相接處現(xiàn)澆段及濕接縫采用C50混凝土。新舊T梁相接處的端橫梁及中橫梁寬153～172 cm，懸臂面板濕接縫寬33～52 cm；新T梁與新T梁相接的現(xiàn)澆段包括懸臂面板、端橫梁、中橫梁和邊梁懸臂現(xiàn)澆段3部分，懸臂面板、端橫梁及中橫梁后澆段寬43.5～56 cm，邊梁懸臂現(xiàn)澆段寬 19～72 cm，見圖 8。

圖8 箱梁后澆段及濕接縫

1）植筋。新舊橋的連接需要在舊橋邊梁的端橫梁及橫隔板位置植入鋼筋，兩個加寬橋的舊橋邊板長度均為25m，每片邊梁共5道橫梁，新舊橋共設(shè)5道橫向連接，其中3道中橫梁，2道邊橫梁，每道橫梁共植入6根鋼筋，除中橫梁底排鋼筋為避讓鋼束植入深度20 cm外，其余植入深度25 cm。另外，在舊橋邊板懸臂下緣每40 cm增加植筋1根。

（1）植筋的施工流程。彈線定位→鉆孔→洗孔→鋼筋處理→注膠→植筋→固化養(yǎng)護→抗拔試驗→綁鋼筋澆筑混凝土。

（2）后植入的鋼筋通過錨固膠連接，錨固膠的性能應(yīng)通過專門的試驗確定。對獲準使用的錨固膠，除說明書規(guī)定可以摻入定量的摻和劑外，現(xiàn)場施工中不宜隨意添加摻料。如使用環(huán)氧基錨固膠，錨固膠的性能指標應(yīng)符合JGJ 145—2004《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，如是用其他品種的錨固膠，其性能應(yīng)廠家通過專門的試驗確定和認證。植筋用錨固膠的粘結(jié)強度設(shè)計值應(yīng)符合GB 50367－2006《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定。

（3）植筋現(xiàn)場質(zhì)量檢測，植筋質(zhì)量檢驗分為施工前和施工后檢驗。施工前要進行現(xiàn)場抗拔破壞試驗，檢驗標準是鋼筋達到屈服時不被拔出，此時混凝土完好即為合格；施工后要進行的是非破壞試驗，同規(guī)格的鋼筋每100根隨機抽樣1組，每組3根，進行試拉。如達到安全拉力鋼筋不被拉出，混凝土完好說明植筋施工質(zhì)量合格。

2）混凝土施工。后澆段接縫施工，首先將兩梁板鋼筋連接，采用焊接且焊縫飽滿。然后安裝模板，模板與梁體盡量吻合，縫隙用海綿條粘貼，防止漏漿。待模板安裝完畢，澆筑混凝土，在澆筑混凝土過程中應(yīng)保證各部位混凝土振搗密實。當混凝土達到一定強度時，拆除模板，對后澆混凝土部分進行養(yǎng)護。

新舊T梁連接作為加寬橋改擴建工程的重難點，有著諸多的質(zhì)量危害因素。其一舊橋交通不斷交，通車時，舊橋會產(chǎn)生顫動變形，當新舊橋后澆段混凝土施工時，舊橋受行車的振動會傷害后澆混凝土的強度和內(nèi)部結(jié)構(gòu)；其二新舊T梁的混凝土構(gòu)件收縮變形程度不同，舊橋時間長久，未來變形不大，而新T梁混凝土構(gòu)件時間較短，存在的未來變形較大，當后澆段混凝土收縮變形時，便會使連接處的混凝土出現(xiàn)裂縫斷裂的嚴重病害。針對兩個難題，一是選用微彭C70混凝土澆筑，縮短混凝土終凝時間，減小行車擾動對后澆混凝土的傷害并通過后澆混凝土的微彭現(xiàn)象抵消因混凝土未來收縮變形帶來的構(gòu)件裂縫問題；二是施工部位導(dǎo)行暫停車輛通行，待混凝土強度達到要求后可放行。

4 結(jié)語

通過對北京西六環(huán)加寬橋預(yù)制T梁拼接施工，采用小型破振錘或空氣壓縮機破除舊橋連接部位、汽車吊裝工藝控制、新舊橋板植筋和濕接縫高強混凝土施工，使加寬橋改擴建工程順利完成，通過近1 a的觀測，新舊橋濕接縫未出現(xiàn)裂紋，沉降量可控。