橋梁拼寬設計施工關鍵技術探討

嘉興市規劃設計研究院有限公司，浙江 嘉興 314000

近年來，我國基建事業迅速崛起，方便了人們的出行，也帶動了經濟的快速發展，同時也出現了道路通行能力與交通流量不匹配的問題。為滿足人們的出行需求，低等級公路開始提高公路等級，提升公路指標，同時對原有公路進行擴建。公路工程中最關鍵的技術工作是橋梁的擴建與拼寬處理，這是整個改擴建中的重點項目[1]。如何進行合理的技術安排，如何提高地基承載力，如何保證拼寬橋梁的安全性和耐久性，是橋梁拼寬的關鍵部分。

1 橋梁拼寬原則

橋梁拼寬技術受到的影響因素有很多，主要包括外在環境因素和內部結構變化因素。外部因素主要包括施工期間保證交通順暢的手段、地質特性和地理環境的變化、氣候條件等；內部因素主要有橋梁自身承載能力的變化、構件安全性和耐久性的變化，以及混凝土的收縮徐變等。橋梁在拼寬過程中應保證新舊橋梁的變形能協調一致，最大程度上減少不均勻沉降，使橋梁在運營過程中共同受力。

橋梁在拼寬過程中應遵循如下原則：（1）新舊橋梁在完成拼寬施工后應保證具有足夠的穩定性，同時保證整體的協調變形能力滿足要求。（2）新舊橋梁應采用統一的荷載等級和設計標準，設計施工前應對原橋的結構進行受力分析及驗算，保證原橋具有一定的承載能力[2]。（3）在新橋建設的過程中應保證地基承載力滿足結構要求，新橋的基礎形式通常以樁基礎為主，當基礎條件較好時可采用類似原橋的基礎形式；當基礎條件不好時進行承載能力計算，可進行土質改良或采用較為穩定的基礎形式。橋梁基礎設計施工的關鍵問題在于控制基礎沉降，避免橋梁出現過大的不均勻沉降，同時保證原橋的基礎不受施工的擾動，拼寬后二者協同工作，共同變形。（4）橋梁橫隔板主要起到橫向連接的作用，使新舊橋梁更穩定工作，其特點是具有較高的強度和剛度，能夠承受主梁荷載。同時該結構也有一定的缺點，如剛度強柔性差、協調變形能力不足、在拼接過程中會因出現應力集中而導致結構發生脆性破壞。對此，橋梁拼寬時還可采用邊梁形式[3]。

2 工程概況

文章主要對我國某一級公路部分橋梁進行分析。經調查分析可知，該項目的大多數橋梁結構形式如表1所示。

表1 橋梁結構統計結果

該路段是連接兩省之間的重要交通紐帶，但近年來日益增長的交通流量已達到51003pcu/日，已經超出原有道路的服務水平。橋梁開始出現不同程度的病害，主要特征如下：（1）橋梁左右幅建設工期和建設時間存在差異，跨徑和結構形式都不相同，在運營期間交通流量的通過量也不同，導致現有病害復雜不一致；（2）小型橋涵結構不標準，通道凈空不一致，梁板出現混凝土脫落、鋼筋外露等情況；（3）沿線特大橋、長聯橋未設預應力負彎矩束，中支點處受拉開裂，增加了改造難度[4-5]。

2.1 長聯橋改造方案

原有橋梁與拼寬橋梁在建造時間上存在差異，導致混凝土的收縮徐變程度不同，兩個構造之間存在齡期差，成橋后的拼寬橋的整體結構會在橫橋向產生很大的撓曲變形，在設計過程中不可忽視該類問題的存在。文章提出如下兩種解決方案。

（1）為解決原橋與拼寬橋之間因混凝土收縮徐變引起的橫向撓度，對長聯橋橫向進行解聯，如圖1所示。

圖1 連續T梁拼寬（單位：cm）

（2）將長聯橋的上部結構拆除，主要拆除結構有梁板和帽梁。拆除舊橋上部結構方案的順序如下：對原有上部結構進行拆除（梁板、帽梁）→新建墩柱、樁基→整體澆筑帽梁→架設上部梁板。該方案的優點是技術難度小、施工簡單，消除了長聯橋的病害；缺點為施工投入大，造價高，造成的社會影響和環境污染大，與環保施工的原則相違背。

2.2 橋梁拼寬施工

（1）梁板拆除。文章依托項目半幅通車半幅施工，為防止拆除作業時對通行車道產生安全隱患，在中央分隔帶位置設置了安全網。橋梁結構的拆除應按下列順序進行：拆除梁與墩臺的抗震結構→拆除護欄→清除濕接縫→拆除腹板和鋼筋。

（2）施工測量。橋梁上部結構拼寬是整個過程的重點，影響上部結構位置以及平面高程的因素有鋪裝層厚度、橋梁的橫縱坡度等。在橋梁拼寬前應對原有結構物進行坐標測量和高程測量。橋梁拼寬施工前還應對原橋的墩柱和臺身進行復測，精確確定結構位置[6]。新舊橋梁上部結構拼接過程中的難點在于高程控制，施工時高程控制應滿足結構受力的需求。

（3）下部結構施工。由于該項目在改造過程中橋梁凈空不夠或因結構需要需將蓋梁拆除，因此要對墩柱進行處理。對下部結構進行改造采用的方法是繩鋸切割，局部人工鑿除，對焊接鋼筋進行蓋梁新建。該項目中一般柱高為4～8m，可以破除80cm的混凝土后在此基礎上直接接高。在樁號為K122+523段的柱高僅為2m，破除80cm高的混凝土后剩余柱高在1m左右，使用價值很小。對于這種矮墩柱常采用的方式是將墩柱整體拆除。系梁存在嚴重缺陷的應一起拆除，同墩柱重建。

（4）蓋梁加固施工。拼寬部分的T梁截面尺寸比原橋T梁的要大，自重增加較多。拼寬橫斷面如圖2所示，原橋蓋梁上有6片T梁。通過計算可知舊橋蓋梁兩端抗剪強度不足，需要對該處進行加厚補強設計。具體設計方法：清除蓋梁5cm的保護層厚度，使其鋼筋骨架外露，然后鑿除蓋梁頂約5cm保護層砼，露出頂面鋼筋骨架，接著在墩頂混凝土中植筋，鋪設2層鋼筋網，同時預埋支座墊石鋼板，最后進行混凝土澆筑。支座墊石鋼板標高即為蓋梁頂標高。將盆式橡膠支座與預埋鋼板進行焊接。

圖2 拼寬橫斷面（單位：cm）

（5）沉降控制技術。通過對沉降觀測數據進行分析可以看出，橋墩沉降變化無明顯規律，沉降量較小，平均值為1.55mm。梁體對橋墩沉降影響不大，一般約增大0.2～0.4mm。梁板施工后依據設計文件進行拼接施工，即完成一期恒載6個月后進行拼接，同時應采取預壓措施來降低基礎的不均勻沉降。主要措施為對拼寬橋梁的濕接縫和橫隔板進行施工，使其與梁板形成整體結構。同時也按該方法對原橋進行施工。為了不影響工期，可以將拼寬橋與原橋間的濕接縫、橫隔板以及墩頂端橫梁的鋼筋進行焊接，而不進行混凝土的澆筑。根據基礎沉降的觀測數據進行拼寬橋與原橋間的混凝土澆筑，這樣可以避免由基礎的不均勻沉降帶來的開裂。

3 結論

文章通過對拼寬梁橋設計施工的關鍵技術進行分析研究得出以下結論：

（1）橋梁拼寬是公路改擴建技術中的難點，在進行施工時應嚴格依據拼寬原則和設計文件進行，否則后期補救會相當困難。影響橋梁拼寬的因素有很多，其中影響程度最嚴重的是混凝土自身的收縮徐變和基礎的不均勻沉降。

（2）橋梁在拼寬過程中應對平面位置、縱向高程等關鍵節點進行測量；梁板在拆除過程中應遵循的順序如下：拆除梁與墩臺的抗震結構→拆除護欄→清除濕接縫→拆除腹板和鋼筋。進行下部墩柱施工時應根據實際情況選擇拆除接高或新建墩柱的方式。

（3）在新舊橋梁的拼接過程中，文章提出的措施是先進行濕接縫、橫隔板施工以及墩頂端橫梁鋼筋的焊接，然后根據沉降觀測數據進行混凝土的澆筑。