三步梯大橋危橋改造工程后張法預(yù)應(yīng)力小箱梁施工技術(shù)探討

鐘 超

(廣西壯族自治區(qū)八步公路管理局，廣西 賀州 542899)

0 引言

目前我國(guó)公路交通量迅速增長(zhǎng)，加之早期修建的橋梁荷載設(shè)計(jì)等級(jí)低以及本身構(gòu)件承載能力不足，導(dǎo)致不少在役橋梁“不堪負(fù)重”，存在諸多安全隱患。對(duì)舊橋進(jìn)行加固及拆除舊橋重建新橋，提高橋梁的服務(wù)等級(jí)，已成為現(xiàn)代橋梁事業(yè)發(fā)展面臨的一項(xiàng)亟需解決的任務(wù)，加強(qiáng)此方面研究具有重要意義。

1 危橋改造的必要性與原則

1.1 危橋改造的必要性

近年來(lái)，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，交通運(yùn)輸量急劇增加，超載等現(xiàn)象屢見不鮮，由此對(duì)公路橋梁等基礎(chǔ)建設(shè)提出了更高的要求，但是根據(jù)我國(guó)在役橋梁實(shí)際運(yùn)行情況調(diào)查不難發(fā)現(xiàn)，不少舊橋由于建設(shè)年份較遠(yuǎn)，受歷史條件、設(shè)計(jì)荷載等因素的影響，出現(xiàn)了嚴(yán)重老化、破損的情況，無(wú)論是通行能力、還是超載能力均無(wú)法滿足現(xiàn)狀交通需求，甚至是直接威脅到了行駛車輛的安全。

根據(jù)交通運(yùn)輸部有關(guān)文件精神，按照以人為本、人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全重于一切的原則，必須對(duì)部分現(xiàn)役危橋進(jìn)行改造，切實(shí)解決各國(guó)公路運(yùn)輸線上的“瓶頸”，保證人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，推動(dòng)和諧社會(huì)建設(shè)的步伐。

1.2 危橋改造的原則

科學(xué)、適用、經(jīng)濟(jì)合理地進(jìn)行舊橋改造，是我國(guó)橋梁事業(yè)發(fā)展的一大關(guān)鍵，舊橋改造改造方式有兩種：(1)廢棄原有橋梁重建新橋；(2)充分利用原有橋梁，對(duì)舊橋進(jìn)行加固處理。此兩種危橋改造方式在技術(shù)上均是可行的，在實(shí)際改造時(shí)則需通過合理選擇橋梁改造方式，確保有限的可用資金獲得最佳的效益。

根據(jù)相關(guān)研究顯示，舊橋加固所需資金是拆除舊橋建新橋所需資金的10%～30%。單從表面上的一次性投入看，對(duì)橋梁進(jìn)行加固似乎比改建更“經(jīng)濟(jì)”，但是考慮橋梁全壽命期內(nèi)的檢測(cè)、維修、養(yǎng)護(hù)等費(fèi)用，對(duì)橋梁進(jìn)行加固是否比改建更經(jīng)濟(jì)，還需進(jìn)行綜合全面的基于全壽命經(jīng)濟(jì)分析的橋梁改造方案比較，才能做出經(jīng)濟(jì)合理的決策。

由此危橋改造原則可總結(jié)為：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查和檢測(cè)報(bào)告資料對(duì)橋梁進(jìn)行評(píng)定，綜合考慮舊橋技術(shù)狀況、功能適應(yīng)性、拆除重建經(jīng)濟(jì)性、改造施工期間的保通以及對(duì)環(huán)境的影響等諸多因素，明確采取加固處理或是拆除重建的方式，制定施工方案。本文所論述的三步梯大橋經(jīng)定期檢查其總體技術(shù)狀況評(píng)定被評(píng)定為四類，需開展大修或改建，經(jīng)綜合分析決定采取原址拆除重建3×30 m跨徑小箱梁的施工方案。

2 預(yù)應(yīng)力橋梁應(yīng)用優(yōu)越性

預(yù)應(yīng)力混凝土是一種具有良好結(jié)構(gòu)性能和綜合經(jīng)濟(jì)效益的現(xiàn)代結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)剛度好、變形小、行車舒適、養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)單、抗震能力強(qiáng)，目前應(yīng)用廣泛。預(yù)應(yīng)力橋梁施工，根據(jù)張拉鋼筋與澆筑混凝土次序的先后，可分為兩種：

(1)后張法：此方法指在混凝土結(jié)硬后再?gòu)埨摻畹囊环N預(yù)加力方法，可用于曲線配筋，無(wú)需永久性張拉臺(tái)座，設(shè)備簡(jiǎn)單，便于現(xiàn)場(chǎng)施工，適合用于大型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件施工。

(2)先張法：此方法施工順序與后張法相反，即先張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋后澆注混凝土，工藝簡(jiǎn)單、工序少、施工速度快，多用于中、小型預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，但由于不能曲線配筋，由此限制了先張法無(wú)法用于大型結(jié)構(gòu)。

本文所論述的三步梯大橋拆除重建的小箱梁，采用的是后張法預(yù)應(yīng)力施工方法，本文將對(duì)三步梯大橋危橋改造工程后張法預(yù)應(yīng)力小箱梁施工技術(shù)的應(yīng)用情況作具體分析。

3 三步梯大橋危橋改造工程后張法預(yù)應(yīng)力小箱梁施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1 工程概況

三步梯大橋位于國(guó)道G207廣西賀州市境內(nèi)。中心樁號(hào)為K3042+431，所屬路線等級(jí)為二級(jí)公路。該橋于1996年建成通車，橋梁全長(zhǎng)104 m。寬11.9 m。上部結(jié)構(gòu)為為1×60 m剛架拱，共4片拱肋，下部結(jié)構(gòu)為重力式U型臺(tái)，橋臺(tái)基礎(chǔ)為擴(kuò)大基礎(chǔ)。全橋設(shè)置兩道型鋼伸縮縫。橋面鋪裝為水泥混凝土鋪裝，原設(shè)計(jì)荷載汽車-20級(jí)，掛車-100橋面寬度11.9 m=0.35 m(防撞欄桿)+11.20 m行車道+0.35 m(防撞欄桿)。限載20 t，設(shè)計(jì)時(shí)速40 km/h。

根據(jù)《三步梯大橋定期檢查報(bào)告》[國(guó)家道路及橋梁質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心。報(bào)告編號(hào)(橋檢)字2015-1535]。三步梯大橋總體技術(shù)狀況評(píng)定為四類，處于差的狀態(tài)，需進(jìn)行大修或改建。主要病害原因分析：(1)拱片豎向、橫向裂縫；(2)微彎板縱向裂縫；(3)橋臺(tái)裂縫。

3.2 拆除重建方案

根據(jù)《三步橋定期檢查報(bào)告》所述，三步梯大橋承載能力已經(jīng)滿足不了原規(guī)范對(duì)應(yīng)的公路-Ⅰ級(jí)荷載等級(jí)，根據(jù)橋梁現(xiàn)狀及交通發(fā)展需要對(duì)三步梯大橋采用原址拆除重建3×30 m跨徑小箱梁的方案。

拆除原橋剛架拱片及橋面系，保留原橋拆除線以下部分橋臺(tái)。作為新建橋臺(tái)的擋土結(jié)構(gòu)。改建后橋梁總長(zhǎng)108 m。新建橋梁上部結(jié)構(gòu)采用3×30 m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支小箱梁，每跨4片梁，共12片梁。下部結(jié)構(gòu)橋臺(tái)U型橋臺(tái)。橋墩采用柱式橋墩，墩臺(tái)均采用擴(kuò)大基礎(chǔ)。0#、3#橋臺(tái)伸縮縫設(shè)置各設(shè)置一道GQF-E80型伸縮裝置。1#、2#墩處設(shè)置橋面連續(xù)。原橋高程130.094 m，抗震設(shè)防7°。設(shè)計(jì)安全等級(jí)為一級(jí)；設(shè)計(jì)時(shí)速80 km/h；橋面寬度：12.00 m=0.5 m(墻式護(hù)欄)+11.00 m(行車道)+0.5 m(墻式護(hù)欄)。

3.3 后張法預(yù)應(yīng)力30 m小箱梁施工技術(shù)

3.3.1 施工準(zhǔn)備

施工用水、臨時(shí)用電以及相關(guān)施工設(shè)備均準(zhǔn)備齊全(見表1)；現(xiàn)場(chǎng)安全質(zhì)量保證體系已建立，施工隊(duì)伍及技術(shù)人員到位；施工前對(duì)技術(shù)員、班組展開了詳細(xì)的施工和安全技術(shù)交底；完成水源、原材料、半成品、成品等檢驗(yàn)。

表1 擬投入機(jī)械設(shè)備匯總表

3.3.2 后張法預(yù)應(yīng)力30 m小箱梁施工

后張法預(yù)應(yīng)力箱梁施工工藝流程如圖1所示。

圖1 后張法預(yù)應(yīng)力箱梁施工工藝流程示意圖

3.3.2.1 臺(tái)座

本工程利用舊公路路面場(chǎng)地設(shè)置4座預(yù)制臺(tái)座，臺(tái)座基礎(chǔ)為中間15 cm厚C30混凝土，中間設(shè)拉筋；兩端各2 m內(nèi)處于張拉需要，混凝土加厚至20 cm、加密拉筋布置。

臺(tái)座底模采用8 mm厚鋼板，與臺(tái)座基礎(chǔ)兩邊角鋼焊接牢固，角鋼上設(shè)1 cm厚橡膠條，實(shí)現(xiàn)空心板側(cè)模的擠壓固定；臺(tái)座兩邊設(shè)排水溝、鋼筋混凝土支撐邊梁。預(yù)制場(chǎng)地施工過程中同時(shí)考慮龍門軌道的施工。

3.3.2.2 鋼筋加工及安裝、波紋管安裝

鋼筋進(jìn)場(chǎng)做好檢查工作，確保資料齊全、抽樣檢驗(yàn)合格；嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求開展鋼筋加工，將底模清理干凈并在其上綁扎鋼筋，遵循先底板后腹板的順序，并做好波紋管的安裝工作，波紋管的連接縫應(yīng)保證嚴(yán)密不漏漿，特別注意在鋼筋電焊加工過程對(duì)波紋管的保護(hù)，做好通孔檢查工作和記錄；鋼筋綁扎時(shí)，以木塊墊起，做好鋼筋保護(hù)，防止污染問題的出現(xiàn)；做好鋼筋安裝檢查工作，具體如下頁(yè)表2所示。

3.3.2.3 芯模和側(cè)模安裝

側(cè)板使用大型鋼板整體拼裝，完成鋼筋綁扎進(jìn)行芯模、側(cè)模的安裝，側(cè)模固定在臺(tái)座上，切實(shí)保證安裝牢固、密實(shí)、與混凝土面平整，防止后期出現(xiàn)變形、漏漿等情況；鋼筋與模板間設(shè)墊塊，相互錯(cuò)開。

3.3.2.4 混凝土拌合、運(yùn)輸和澆筑

按配比拌合混凝土，采用混凝土運(yùn)輸車運(yùn)輸，澆筑前檢查混凝土塌落度，嚴(yán)格按照澆筑順序、分層厚度施工，先澆筑小箱梁孔底以下混凝土，澆筑厚度達(dá)要求后振搗，本工程采用插入式振動(dòng)棒、附著式振搗器，嚴(yán)禁觸及波紋管、芯模，防止芯模上浮、變形。

表2 鋼筋安裝實(shí)測(cè)項(xiàng)目表

3.3.2.5 模板拆除和保養(yǎng)

小箱梁混凝土達(dá)設(shè)計(jì)要求，拆除側(cè)模，控制芯模抽出時(shí)間，因施工時(shí)間為8～10月，氣溫高，應(yīng)及時(shí)覆蓋灑水保養(yǎng)，特別在前7 d，應(yīng)保證構(gòu)件濕潤(rùn)，防止混凝土出現(xiàn)質(zhì)量缺陷。

3.3.2.6 預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉

混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%，即可張拉；兩段同時(shí)張拉，錨下控制應(yīng)力0.75 fpk=1 395 MPa，張拉順序?yàn)椋篘1→N3→N2→N5→N4；采用張拉力與伸長(zhǎng)值雙控，達(dá)設(shè)計(jì)張拉力時(shí)，實(shí)際與理論伸長(zhǎng)值誤差不得超過6%，實(shí)際伸長(zhǎng)值應(yīng)扣除鋼束的非彈性變形影響(見表3)。

表3 后張法實(shí)測(cè)項(xiàng)目表

3.3.2.7 壓漿、封錨

試抽真空，若是真空泵讀數(shù)負(fù)壓為-0.06～-0.1 MPa，停泵1 min不變，則可壓漿；壓漿前做好漿體檢測(cè)、試模制作，壓漿時(shí)做好記錄，按要求封錨，達(dá)強(qiáng)度后開始起吊架設(shè)。

3.3.2.8 梁板安裝

30 m預(yù)應(yīng)力小箱梁，采用120 t架橋機(jī)吊裝，后張法預(yù)應(yīng)力空心板架梁工藝流程如圖2所示。

圖2 后張法預(yù)應(yīng)力空心板架梁工藝流程圖

板梁安裝時(shí)，采用運(yùn)梁平板車將小箱梁運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，做好支座墊石中線、水平的復(fù)核工作；派專人負(fù)責(zé)吊車指揮，確保吊車穩(wěn)定、精確；吊車緩慢起吊，整體就位，架梁按梁編號(hào)對(duì)稱架設(shè)，確保就位準(zhǔn)確。

4 結(jié)語(yǔ)

目前我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，為了應(yīng)對(duì)越來(lái)越繁忙的交通現(xiàn)狀，舊橋改造越來(lái)越多，如何在綜合考慮經(jīng)濟(jì)、適用、安全、美觀等因素下做好橋梁改造十分關(guān)鍵。通過對(duì)三步梯大橋的綜合評(píng)定，決定采用拆除重建方法，規(guī)范開展后張法預(yù)應(yīng)力小箱梁施工各項(xiàng)工序，做好檢查與質(zhì)量控制，切實(shí)提高了橋梁的服務(wù)水平與使用安全性，為區(qū)域運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。