城市跨線橋置換梁改造施工技術(shù)

朱奮鵬

（佛山市三水區(qū)公路養(yǎng)護中心，廣東 佛山528100）

1 工程概況

佛山市桂花島至仙湖段改造工程（一期），施工路段工程量主要包括路基、路面工程和舊橋改造工程，沿線橋梁共15座，其中，大橋3座,中橋10座及人行天橋2座，共計1 512 m。沿線多處與其他干道交叉立交橋改造，由于處于跨區(qū)主干道，車流量輛較大。尤其上下班高峰期，施工過程要考慮到在施工過程減少對現(xiàn)道路運營和周邊環(huán)境的擾動影響，還應(yīng)評估未來車流量及橋梁荷載不斷加大所帶來橋梁耐久性性能，在改造施工中應(yīng)將著力點放在橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性上面。

2 跨線橋改造的原則

1）安全、質(zhì)量可靠、經(jīng)濟高效、節(jié)能環(huán)保。

2）在改造工作中，根據(jù)橋梁上部結(jié)構(gòu)的特點采取頂升處理措施，輔以局部新建拓寬的技術(shù)手段，完成對橋梁的改造工作。待各項工作落實到位后，要求橋梁可維持原受力狀態(tài)，以維持穩(wěn)定。

3）經(jīng)橋梁改造后，結(jié)構(gòu)的極限承載能力需滿足要求。

4）合理應(yīng)用病害處理措施，盡可能消除橋梁的病害，使橋梁結(jié)構(gòu)具有完整性與耐久性。

5）改造施工全程均不可造成過多的擾動性影響，著重考慮2點：（1）盡可能避免對相交道路運營秩序的干擾，同時需滿足現(xiàn)場施工以及既有交通正常運行的要求；（2）在改造工作中，需考慮到與路基的銜接平順性與穩(wěn)定性要求。

3 方案的提出及對比分析

跨線橋不僅是該改擴建工程的重點內(nèi)容，還是景觀打造的關(guān)鍵著力點，因此，要注重交通功能與景觀功能并重、多重效益相均衡的效果，以切實提高改擴建后橋梁的綜合使用水平。

3.1 方案的提出

立足于現(xiàn)場實際條件，提出如下2種方案。

3.1.1 方案一即“原橋頂升+側(cè)面拼寬”。具體包括4部分內(nèi)容。

1）根據(jù)既有橋的分布特點，在其兩側(cè)新建兩幅完整橋梁，參照舊橋的結(jié)構(gòu)型式以及孔跨布置方案，按相同的方法建設(shè)橋梁。

2）拆除舊橋邊護欄，再按照規(guī)范布設(shè)縱向伸縮縫。

3）考慮到橋梁與提升后路線平順銜接的基本要求，對箱梁采取頂升處理措施，同時以重鋪路面的方式改進其厚度。

4）對于現(xiàn)有的路側(cè)管線，在不影響其正常使用的前提下，采取改遷措施。

改造后的斷面情況，見圖1所示。

圖1 方案一改造橫斷面

3.1.2 方案二

即“原橋下部利舊+更換上部梁體”。具體包括4部分內(nèi)容。

1）橋梁下部結(jié)構(gòu)予以保留，即該部分仍投入使用。

2）對上部混凝土梁體采取拆除處理措施，更換為加寬的輕質(zhì)高強鋼梁。

3）不再采用原墩柱頂雙支點的方案，即轉(zhuǎn)為單支點的布設(shè)方案。

4）橋臺拼寬，以便其能夠與加寬路基穩(wěn)定銜接。在此方案中，無須增加橋墩樁基，可以有效減少路側(cè)管線的改遷量。改造后的斷面情況，見圖2所示。

圖2 方案二改造橫斷面

3.2 方案比較分析及選擇

從多角度切入，對前述所提的2種方案展開對比分析，選定綜合應(yīng)用效果較佳的方案。

1）施工周期層面的對比分析。方案一的施工內(nèi)容較多，例如改路改管、新建橋梁拼寬等均是重點內(nèi)容，各自又包含較多的細分工序，因此施工周期較長，需達到18個月左右；相比之下，方案二所涵蓋的施工內(nèi)容較少，無大量的改路遷管工作，施工周期明顯縮短，約12個月。

2）結(jié)構(gòu)受力層面的對比分析。方案一中，在長時間使用后，新舊橋梁將出現(xiàn)不同程度的差異沉降現(xiàn)象，可見橋面有開裂問題，變形縫也易受損；相比之下，方案二采取的是整體置換主梁的方式，可以有效保證上部結(jié)構(gòu)的完整性與穩(wěn)定性。

3）行車視野層面的對比分析。方案一中，新增橋墩，此時橋下同一排需布設(shè)4根墩柱，空間阻隔現(xiàn)象較為明顯，行車視野不夠?qū)挸ǎ嬖谝欢ǖ拿つ浚幌啾戎拢桨付粫υ瓨蛳乱曇霸斐捎绊憽?/p>

綜合分析可知，方案二在施工周期、結(jié)構(gòu)受力、行車視野方面均具有更為突出的應(yīng)用優(yōu)勢，因此更具可行性，可作為橋梁改造的施工方案。

4 橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計

4.1 總體設(shè)計思路

在跨線橋施工中，針對老橋分幅箱梁采取拆除措施；根據(jù)橋墩的結(jié)構(gòu)特點做適當(dāng)?shù)母脑欤S后配套支座；組織新建整幅連續(xù)鋼箱梁的吊裝作業(yè)；有效處理拼寬橋臺，使該部分能夠與路基平順銜接；全橋孔跨布置4×30 m+3×30 m+30.002 m+30.014 m+30.002 m+30.003 m。

4.2 上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計

原橋梁中，上部結(jié)構(gòu)以斜腹板預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁為主，其尺寸為梁高1.8 m、頂寬9.25 m，統(tǒng)一拆除該處的梁體以及支座構(gòu)件。為確保改造處理后下部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，對新建上部結(jié)構(gòu)的類型做出優(yōu)化，即采用的是鋼結(jié)構(gòu)，由此減輕自重，避免下部結(jié)構(gòu)因承重量過大而失穩(wěn)。相關(guān)參數(shù)：（1）標(biāo)準(zhǔn)梁高1 800 mm，頂板及底板標(biāo)準(zhǔn)段厚度均為14 mm，各墩底板厚度適當(dāng)增加，即18 mm；（2）腹板標(biāo)準(zhǔn)段按14 mm的厚度予以控制，中支點、端支點2處均適當(dāng)增加，即24 mm、20 mm。

考慮到曲線段預(yù)制加工的便捷性要求，在箱梁頂板、底板以及腹板處設(shè)置板肋。此外，超高漸變段魚腹梁底部外形需維持原狀，并針對翼緣端部高度及橫隔板高度做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，此舉目的在于使其可以有效地適應(yīng)橫坡變化。

4.3 下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計

在原橋梁結(jié)構(gòu)中，橋墩采用的是板式花瓶墩，為滿足道路縱斷要求，針對部分墩柱采取加高措施；對于剩余的無須加高的墩柱，則在凹槽處鑿毛植筋，組織混凝土澆筑作業(yè)，通過混凝土材料的應(yīng)用，將凹槽填平。在設(shè)計方案中，對墩頂支座位置做出調(diào)整，此時支座墊石需重新定位，在此基礎(chǔ)上將預(yù)埋筋同步植筋埋入。

原橋梁結(jié)構(gòu)組成采用的是帶群樁基礎(chǔ)的U形橋臺。實施改造工作時，在舊臺兩側(cè)新建了L形橋臺。此外，考慮到新老橋臺2部分的連接穩(wěn)定性要求，二者之間不設(shè)斷縫，而是通過側(cè)面植筋的方式澆筑為一體，因此，待伸縮縫拆除工作落實到位后，按橫向全寬重裝。與此同時，為保證拼寬承臺具有足夠的穩(wěn)定性，在其下方設(shè)2根φ1 m的鉆孔灌注樁，以免后期出現(xiàn)沉降[1]。

5 技術(shù)要點

5.1 抗震設(shè)計

支座按能力保護構(gòu)件設(shè)計，考慮的是第二級設(shè)防水準(zhǔn)地震作用條件，應(yīng)保證此時支座仍可維持穩(wěn)定的狀態(tài)。經(jīng)主梁減重以及塑性設(shè)計檢算后得知，現(xiàn)狀墩柱的質(zhì)量可靠，能夠滿足抗震要求。然而，在對支座采取改造措施后，其噸位會有所增加，但墩頂空間的限制作用較強，不具備采用減震和隔震型支座的條件，由此加大了支座的設(shè)計難度。

針對該問題，可采取2項措施：（1）合理壓縮支座安裝空間，以盡可能減小空間的限制性作用；（2）優(yōu)化上部結(jié)構(gòu)，減小結(jié)構(gòu)的自重。經(jīng)多次檢算后，確定最終的支座形式，即JQZ（Ⅲ）抗震型新型球鋼支座，其在滿足抗震要求的同時，還能夠有效適應(yīng)相對有限的空間。

5.2 耐久性

考慮到主體結(jié)構(gòu)100年設(shè)計使用年限的要求，需對結(jié)構(gòu)采取防腐措施，主要內(nèi)容包括2方面。

1）混凝土質(zhì)量的提升。（1）可制備適量新混凝土以便澆筑拼寬橋臺；（2）加強對混凝土質(zhì)量的控制，選取原材料并按規(guī)范拌和，以保證混凝土具有較突出的綜合性能，如抗裂性、體積穩(wěn)定性等；（3）在臺身及基礎(chǔ)部位，適當(dāng)加大保護層的厚度，從而起到防護的作用。

2）鋼構(gòu)件防腐。（1）通過箱內(nèi)除濕和防腐涂裝2種方法的綜合應(yīng)用，達到全面防護鋼構(gòu)件的效果；（2）在箱室內(nèi)配套抽濕設(shè)備，通過此裝置的應(yīng)用，調(diào)節(jié)鋼箱內(nèi)部的濕度，使相對濕度長期穩(wěn)定在45%以內(nèi)；（3）對鋼結(jié)構(gòu)表面涂裝，提高對外部的抵御水平，以免在水體等外界環(huán)境因子的侵蝕作用下而發(fā)生腐蝕；（4）配套完善的排水系統(tǒng)，增強排水效果；（5）在支座等關(guān)鍵的部位預(yù)留檢修空間，以便后續(xù)可高效開展檢修工作。

6 結(jié)語

該節(jié)點跨線橋改造充分考慮到安全、質(zhì)量、經(jīng)濟效益和美觀感等多重要求，以全局化的工程理念為指導(dǎo)，并采用換梁的方法組織跨線橋拓寬改造工作，可以有效提高橋梁的通行能力，從而解決橋跨遇地震時抵抗力不足、受腐蝕等問題，綜合應(yīng)用效果較佳。