高速公路改擴(kuò)建工程中橋梁拼接施工技術(shù)

王 瀟

（中設(shè)設(shè)計集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210014）

近年來，交通發(fā)展尤為迅速。而經(jīng)濟(jì)的增長和人口流動性的增大，使先前傳統(tǒng)施工工藝建造的高速公路已經(jīng)不能和交通流量相匹配，甚至不能滿足人們的出行需求。從低成本、高效益、高質(zhì)量的角度考慮，高速公路的改擴(kuò)建已是經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會進(jìn)步的必然趨勢。這就要求相關(guān)的組織、技術(shù)、生產(chǎn)各方面人員明確高速公路改擴(kuò)建工程橋梁拼接的重要性，合理掌握高速公路改擴(kuò)建工程橋梁拼接的技術(shù)方案，合理分析技術(shù)問題以及認(rèn)清施工過程中橋梁拼寬技術(shù)的要點。

1 橋梁拼寬原則

影響橋梁拼寬原因有很多，如施工期間交通不能中斷；新舊結(jié)構(gòu)變形要協(xié)調(diào)，共同受力；與路基、路面、附屬設(shè)施等共同施工以確保工期。因此，橋梁拼寬施工時應(yīng)依據(jù)以下原則：

（1）新舊橋梁組合后的整體性應(yīng)滿足要求。

（2）新舊橋梁的荷載等級應(yīng)統(tǒng)一，前期準(zhǔn)備工作應(yīng)對原有橋梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗算。

（3）新建橋梁的跨徑應(yīng)與原有橋梁一致，保證橫向連接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。

（4）當(dāng)新舊橋拼接采用不同的結(jié)構(gòu)形式時，由于混凝土的收縮徐變，以及基礎(chǔ)的沉降差橫向連接部會產(chǎn)生應(yīng)力集中，為避免這種情況，連接時應(yīng)采用鉸接，降低應(yīng)力集中和變形，以確保結(jié)構(gòu)的安全性[1]。

（5）橋梁拼接時應(yīng)注意橋梁與路基、路面、互通等結(jié)構(gòu)的配合，做好平面銜接和橋頭路基的處理。拼寬橋與互通銜接如圖1所示。當(dāng)橋梁位于路線的平曲線段內(nèi)，橋梁加寬應(yīng)考慮曲率變化。當(dāng)橋梁位于縱坡時，新建橋的坡度應(yīng)與原有橋梁保持一致[2]。相同縱坡新舊橋如圖2所示。

（6）橋梁在建設(shè)時應(yīng)考慮基礎(chǔ)形式和地基承載力，原則上采用樁基礎(chǔ)；但地基土質(zhì)比較好的時候，基礎(chǔ)形式可以和原橋類似或相同，但應(yīng)保證新橋基礎(chǔ)沉降不宜過大，舊橋基礎(chǔ)不受擾動，新舊橋拼接后基礎(chǔ)工作能夠協(xié)調(diào)[3]。

（7）當(dāng)原有橋梁和新建橋梁均采用摩擦樁時，新建橋梁的樁應(yīng)比原有橋梁的長。

（8）新建橋梁在施工過程中應(yīng)保證交通暢通，不得出現(xiàn)中斷。

（9）新舊橋上部結(jié)構(gòu)的鋪裝層厚度應(yīng)盡量保持一致。

圖1 拼寬橋與互通銜接

圖2 相同縱坡新舊橋

（10）橫隔板的強(qiáng)度、剛度都比較大，主要作用是使新舊橋橫向連接更穩(wěn)定，承擔(dān)主梁部分荷載。但是橫隔梁的柔性較差，變形能力低，在拼接過程中易形成應(yīng)力集中而發(fā)生脆性破壞。所以橋梁拼接部位宜采用邊梁形式。新建結(jié)構(gòu)之間可采用橫隔板。

2 橋梁拼寬施工方案

經(jīng)實踐調(diào)查和案例分析可知，我國的橋梁橫向拼寬形式主要有三種：上部構(gòu)造與下部構(gòu)造均不連接，上部構(gòu)造與下部構(gòu)造均連接，下部構(gòu)造不連接、上部構(gòu)造連接。

2.1 上部構(gòu)造與下部構(gòu)造均不連接

這種連接方式使兩橋各自獨立，拼寬橋和舊橋各自受力，互不制約且施工難度小。新舊橋梁連接部位留有工作縫，橋梁上部結(jié)構(gòu)鋪裝層等厚度連續(xù)攤鋪瀝青混凝土。這種拼接方式的優(yōu)點是施工工序簡單，不用考慮拼接技術(shù)遇到的問題。缺點是后期新橋的沉降速度會大于舊橋的沉降速度，形成高低橋。橋面連接部位的鋪裝層產(chǎn)生縱向裂縫，影響橋梁的使用，增加后期維修費用。

2.2 上部構(gòu)造與下部構(gòu)造均連接

因為地基基礎(chǔ)產(chǎn)生的不均勻沉降對橋梁的使用會造成很大影響，所以一些橋梁的拼寬技術(shù)采用了上部構(gòu)造與下部構(gòu)造均連接的方式。通過植筋、澆筑濕接縫的方式將原有橋梁和新建橋梁的上部結(jié)構(gòu)連接起來。原橋下部構(gòu)造的橋墩、橋臺等也要通過植筋技術(shù)連接，最后澆筑混凝土，使兩座橋連成整體。沈大高速擴(kuò)建工程中橋梁拼寬采用上述上、下結(jié)構(gòu)均連接的拼接方式的工程有沈大高速擴(kuò)建工程中橋梁拼寬施工[4]。該方案的優(yōu)點是拼寬橋和原橋通過鋼筋混凝土連接形成的整體結(jié)構(gòu)，盡可能地減小了不均勻沉降以及鋪裝層裂縫的產(chǎn)生。缺點是由于新舊橋之間本身存在的沉降會產(chǎn)生附加應(yīng)力。另外，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)連接會增加工程造價。

2.3 下部構(gòu)造不連接、上部構(gòu)造連接

綜合考慮以上兩種連接方式的利弊，第三種連接方式在實際施工中被廣泛采用，即下部構(gòu)造不連接、上部構(gòu)造連接。這種連接方式是將上部結(jié)構(gòu)通過橫隔梁或混凝土鉸等構(gòu)件連接，而新舊橋的下部基礎(chǔ)互相獨立，不做連接。這種方式的優(yōu)點是下部構(gòu)造相互獨立，互不影響，所以兩橋基礎(chǔ)之間互不產(chǎn)生應(yīng)力，且新橋基礎(chǔ)不會對舊橋基礎(chǔ)有作用力，而上部結(jié)構(gòu)之間自身的相互應(yīng)力很小。缺點是新舊橋各自產(chǎn)生沉降，形成沉降差，也會帶動連接部的附加內(nèi)力增大[5]。橋梁拼寬問題的主要原因之一是基礎(chǔ)的不均勻沉降，所以橋梁在建設(shè)過程中應(yīng)盡量減小基礎(chǔ)的沉降量，盡可能地采用樁基礎(chǔ)且增加樁長和樁徑，若有必要，在進(jìn)行地基處理時考慮強(qiáng)夯法等措施。如果原有橋梁采用的是擴(kuò)大基礎(chǔ)，新橋在建設(shè)過程中應(yīng)注意不能擾動原有橋梁的基礎(chǔ)，必要時對原有基礎(chǔ)進(jìn)行加固。當(dāng)上部結(jié)構(gòu)自身產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力時，可以通過增加橫向連接結(jié)構(gòu)的鋼筋數(shù)來改善。

3 影響橋梁拼寬技術(shù)原因分析

3.1 拼寬橋與原橋的不均勻沉降

橋梁后期的基礎(chǔ)沉降是不可避免的。因為拼寬橋和原橋建造時間的差異，所以會存在沉降差，這也是導(dǎo)致新舊橋不能協(xié)同工作的一個主要原因。拼寬T梁橋內(nèi)力會受到新舊橋沉降差的嚴(yán)重影響，而影響最為嚴(yán)重的是T梁橫隔板。在施工過程中應(yīng)盡量減小橋梁基礎(chǔ)的沉降量，如使用樁基礎(chǔ)，增大樁長、樁徑。施工前嚴(yán)格進(jìn)行高強(qiáng)度地基處理，如強(qiáng)夯法、換填地基等。

3.2 混凝土的收縮徐變

混凝土澆筑完成后本身存在收縮徐變的特性，新舊橋連接部位的混凝土收縮徐變存在齡期差，舊橋混凝土?xí)萍s新橋混凝土的收縮徐變，這樣會導(dǎo)致新舊橋連接部的受力情況發(fā)生改變，使附加應(yīng)力增大[6]。所以在拼接時應(yīng)充分考慮新舊橋混凝土的齡期差。

4 橋梁拼寬施工工藝

在實際施工過程中，主要應(yīng)采用的拼接方案為上部構(gòu)造相互連接、下部構(gòu)造不連接。文章中的施工工藝的優(yōu)缺點敘述主要針對此拼接方案。新舊橋梁拼寬技術(shù)的連接方式主要有濕接縫連接、鉸縫連接、橫隔板連接、混凝土鉸連接四種方式。各自連接方式優(yōu)缺點如表1所示。

表1 連接方式優(yōu)缺點

連接方式的比選能更好地指導(dǎo)實際施工，比如：

（1）橋梁拼寬技術(shù)中新舊橋梁采用鉸接的有預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋和鋼筋混凝土實心板橋之間的連接，連續(xù)箱梁橋中新舊箱梁之間的拼接。

（2）橋梁拼寬技術(shù)中新舊橋梁采用剛性連接的有組合梁橋中新舊梁之間的拼接。

5 結(jié)束語

綜上所述，高速公路中的橋梁拼寬施工難度大，施工技術(shù)要求高。要求工作人員應(yīng)合理安排施工組織計劃、施工進(jìn)度、施工質(zhì)量等，應(yīng)系統(tǒng)有序地進(jìn)行施工，并在施工之前明確工作重點，做好各個結(jié)構(gòu)部的計算，后期定期觀察和檢測主要部位的裂縫變化。