秀山西門橋長懸臂拓寬改造關鍵施工技術

周偉，趙曉斌，丁金堂，李偉

（重慶市建筑科學研究院，重慶 400016）

0 引言

隨著城市發展的需要，對老舊設施改造及景觀提檔的需求日益增大。考慮到拆除重建將帶來經濟、環保等多方面的問題，以在原混凝土結構基礎上進行加固后，增設長懸臂拓寬橋面的改造方式，提升老舊橋梁功能，這一方法已經越來越普遍地運用到實際項目中。本文以重慶市秀山縣西門橋實際案例出發，介紹了鋼筋混凝土老舊橋梁拓寬改造中的關鍵施工技術，這些技術達到了嚴控施工成本、盡量避免過多拆除破壞原結構的效果，可供類似項目參考。

1 原秀山西門橋拓寬改造項目概述

西門橋位于重慶市秀山縣，跨越梅江河。該河為季節性河流，枯水季節最低水深約為2.5m，河床底為較完整砂巖。西門橋全長為61m，橋梁上部結構為3跨17m+22m+22m簡支梁橋，建成于1996年，使用至今。

原西門橋橋梁結構主梁采用鋼筋混凝土矩形梁，橋面全寬為6.2m，斷面布置為：1.4m（欄桿路緣人行道）+3.4m（行車道）+1.4m（欄桿路緣人行道），橋面厚度20cm，主梁間設置橫隔板，板厚18cm，每4m布置一片。橋梁下部墩、臺為重力式墩臺，基礎設置在河床基巖上。

該橋原設計荷載：設計荷載：汽車-15級,人群荷載：3.0kN/m2。

加固改造后主要技術標準及荷載如下：

（1）設計荷載：橋面取消行車道車輛荷載，根據建筑設計改造為廊橋，增加了一層木結構建筑自重，人群3.0kN/m2；

（2） 斷面布置：3.75m(欄桿、人行道)+3.4m(人行道)+3.75m(欄桿、人行道)=10.9m；

（3）該橋加固改造后使用年限為30年。

西門橋加固前后橫截面對比示意圖見圖1。

圖1 西門橋加固前后橫截面對比示意圖（單位：mm）

2 橋梁拓寬改造施工關鍵技術

2.1 拓寬改造流程

由于該拓寬改造工程工期只有100d，按照此類型橋梁加固施工以往零散的施工經驗，常規的施工流程[1]為：搭設全橋支架→橋臺加固→拆除橋面鋪裝、人行道及欄桿→主梁病害處治→鉆鋼懸挑梁錨栓孔→按照鋼懸挑梁箱體內側錨板→增加T梁底板→鋼懸挑梁工廠焊制→鋼懸挑梁安裝（若不合格返廠重制）→增大邊梁截面→橋梁頂升、支座修復與更換→橋面鋪裝→設置伸縮縫→養護。

按照該流程實施施工，每個節點施工完成且質量必須合格后才能進行下一道工序施工，各時間各工序間一旦出現問題，下一工序的工期隨之延后，施工成本額外增加。

根據現場的實際情況，將全橋搭設腳手架改為第一跨搭設型鋼支架、其余跨搭設吊架，保證支架在洪水季不受影響；增加原主梁梁端及橫隔板進行加固，用于橋梁頂升；增加橋面開洞，方便底板澆筑后也可進行鋼懸挑梁錨固板施工；調整鋼懸挑梁預制安裝為現場拼裝焊接，保證安裝效果；調整落梁次數，節約更換支座工期；抗拉支座設置限位墊塊，保證抗拉支座有效工作。其他工序按照要求相應進行調整，調整后施工流程如下：

2.2 拓寬改造施工要點

1）架、拆除橋面鋪裝、人行道及欄桿

由于該跨需要對橋臺一側進行加固處理，采用吊架會增加原梁荷載，影響橋臺加固。根據現場走訪與資料調查，該季節有引發洪水的可能，如果搭設鋼管架會減少河面寬度，且該河流上游處于山谷地帶，洪水極易夾雜枯木等對鋼管架造成安全隱患，遂采用搭設型鋼支架作為更換支座及增加T梁底板平臺。

剔除橋面鋪裝層直至原主梁骨料，拆除人行道板及欄桿。

2）吊架、主梁病害處治、橋臺臺帽加固

在主梁翼緣板處按照吊架布置尺寸要求鑿除孔洞，便于吊架底模型鋼吊裝和底板混凝土澆筑。吊架下橫梁與橋面上橫梁之間通過精軋螺紋鋼桿件連接，并在精軋螺紋鋼套PVC管，便于拆除作業（圖2）。

利用搭設的支架平臺及吊架平臺對原主梁病害進行修復[1]，利用支架平臺處理病害橋臺臺帽（圖3）。

圖2 吊架搭設

圖3 橋臺臺帽病害處置

3）梁端粘鋼加固、增設橋梁支座、第一次落梁

原橋梁未設置支座，按照設計要求需要在主梁支點處增設橡膠支座，新增邊梁處增設抗拉支座，增設支座前對原主梁梁端進行粘鋼加固[1]。

按照設計要求更換支座需在主梁底板澆筑完成后進行，但底板澆筑后橋梁上部結構自重增加，且原主梁端部之間有橫隔板連接，更換支座的操作空間減小，不利于操作。根據此特殊情況，經反復討論論證，對主梁間橫隔板進行加固處理，加固完成后作為頂升主梁的支點，逐跨頂升主梁，更換支座。

主梁頂升采用4臺同步千斤頂分別布置于橫隔板下方，利用原墩、臺作為千斤頂支撐點和臨時支撐點，并用環氧樹脂砂漿進行找平，千斤頂上下端鋪墊20mm厚鋼板。在主梁兩側布設百分表，精確測量頂升高度并在梁體頂升過程中控制梁體姿態，頂升過程中專人負責記錄百分表讀數。試頂前先檢查千斤頂安裝是否垂直牢固；影響頂升的設施是否已全部拆除；頂升部分結構與其他結構連接是否已全部去除。

根據施工需要控制主梁頂升高度，頂升過程中分級頂升，嚴格控制高差，采用位移傳感器檢測梁體頂升位移情況。通過主梁兩側布設百分表監測其轉動的情況，將梁體姿態控制在允許范圍內。主梁臨時支撐采用不同厚度的鋼板組合支撐，每頂升一級，臨時支撐增加一塊鋼板。頂升到位后對主梁梁體進行檢查，無異后將梁體由千斤頂轉落至臨時支撐上。

清理原臺帽上雜物，采用環氧樹脂混凝土修復原橋墩、臺支座墊石。在支座墊石上根據設計圖紙標出支座位置中心線，同時在橡膠支座上也標出十字交叉線，將橡膠支座安放在墊石上，使支座的中心線與墩臺的設計位置中心線重合，保證支座準確就位。原邊梁在增大截面后將增加抗拉支座，在原墩臺兩側邊梁底植入預埋鋼筋，將抗拉支座預埋件標高調至普通支座同一標高后固定至預埋鋼筋上，用環氧樹脂混凝土填實。

完成后進行第一次落梁，第一次將主梁落至橡膠支座頂面后將梁體由千斤頂轉落至臨時支撐上，落梁過程中保證梁體兩端同步下落，防治落梁時產生水平位移。

4）主梁截面轉化加固[1-2]

剔除原主梁梁底主筋保護層，將新增底板橫向鋼筋焊接于原主梁主筋上，布置縱向主筋，并與橫向鋼筋點焊連接。通過調整支架頂托、吊架精軋螺紋鋼使底模與原主梁梁底緊密結合，并澆筑底板混凝土，使原T梁形成箱型整體（圖4、圖5）。

圖4 底板鋼筋安裝

圖5 底模校正

5）鋼懸挑梁

按照設計圖紙要求需預制焊接H型鋼三角形鋼挑梁，然后通過吊裝使鋼挑梁螺栓孔與邊梁側面及頂面螺栓孔精確對中后錨固（圖6）。

圖6 鋼挑梁

但原橋邊梁鋼筋密布，螺栓孔實際布置情況與設計出入較大，且單片鋼挑梁重量超過700kg，鋼挑梁螺栓孔與空心板側面及頂面螺栓孔對中困難，安裝后效果不滿足要求。根據現場實際情況，將設計要求的預制安裝改變為現場制作拼裝。

現場將鋼挑梁拆分為3個桿件（圖7），各桿件根據現場實測尺寸下料。由于①號桿件需與邊梁螺栓孔精確對位錨固，首先采用透明塑料板將已施工完成的邊梁上的螺栓孔位置拓至①號桿件上，用小型鉆床鉆螺栓孔，鉆孔完成后將桿件錨固至邊梁上。其次將②號桿件吊裝至臨時支撐上，調整桿件位置，就位后與①號桿件進行焊接。再次將③號桿件吊裝就位，并分別與①號桿件、②號桿件進行焊接連接。為保證各鋼挑梁焊接質量，現場對焊縫進行檢測，檢查合格后采用環氧樹脂封閉①號桿件與邊梁處縫隙，并壓膠填實。鋼挑梁施工時兩側同時安裝，避免梁體扭轉受力。

圖7 鋼挑梁桿件示意圖

左右側鋼挑梁之間設有拉通連接鋼板，施工時為保證鋼板順直，通過調整臨時螺栓與墊片將鋼板緊固與橋面上，分別于左右側鋼挑梁②號桿件焊接。焊接完成后封閉連接鋼板縫隙，并壓膠填實。

6）邊梁抗拉支座、增大邊梁截面[1]

利用支架及吊架作為施工平臺，對原邊梁側面進行鑿毛處理并植入抗剪鋼筋，布置邊梁側面縱向鋼筋，支立模板，澆筑混凝土。

澆筑前將抗拉支座上預埋板安裝到位，并采用型鋼墊塊對上下板之間進行限位，確保抗拉支座在第二次落梁前不受力。

7）次落梁、拆除支架和吊架、設置橋梁伸縮縫

待新增邊梁混凝土強度達到設計強度的80%脫下底模，拆除抗拉支座限位型鋼墊塊進行第二次落梁，落梁完成后檢查各支座受力情況。支座檢查合格后拆除千斤頂和臨時支撐鋼板等設備。

安裝鋼挑梁連接鋼板及底部鋼橫梁，對鋼構件進行防腐涂裝，安裝完成后拆除支架及吊架。原T梁翼板開孔處采用鋼筋補強，與橋面鋪裝同時澆筑。

在橋臺兩側T梁端部植入伸縮縫鋼筋，安裝橋梁伸縮縫。

8）橋面鋪裝

在原主梁翼板上按照梅花形布置連接鋼筋，鋪設橋面系鋼筋，并按照設計圖紙在T梁連接處布置橋面連續鋼筋，澆筑橋面混凝土。

3 結語

本文將截面轉換加固改造的理論研究與工程實踐相結合，以秀山西門橋為例，對鋼筋混凝土老舊橋梁拓寬改造關鍵技術進行了解析；并通過現場合理的施工計劃安排及施工措施處理，最終確保了加固改造施工的順利進行，使實際項目達到了預期效果[2]，為老舊橋梁拓寬改造積累了較大價值的經驗。