橋梁改擴(kuò)建工程梁板更換施工技術(shù)

摘要：文章以廣西沿海高速公路改擴(kuò)建一期工程№.1合同段三座橋梁的施工為背景，闡述了橋梁改擴(kuò)建工程梁板更換施工技術(shù)，其與傳統(tǒng)施工方法相比較，安全性大大提高，而且施工過程不會產(chǎn)生震動、沖擊、粉塵、飛屑等，對高速公路的交通影響小，社會效益和環(huán)保效益明顯。

關(guān)鍵詞：橋梁；改擴(kuò)建工程；舊梁板；更換

中圖分類號：U445.4A190633

0引言

隨著交通流量的不斷增大，我國現(xiàn)有公路容量已經(jīng)難以滿足公路交通日益增長的需求，需要對一部分城際高速公路進(jìn)行改擴(kuò)建。在此過程中，由于種種原因，原有橋梁上構(gòu)的承載力已不能滿足要求，但橋梁下構(gòu)樁基、墩柱及蓋梁等結(jié)構(gòu)還能滿足使用要求，這就需要將原有橋梁的梁板進(jìn)行更換［1］。橋梁梁板更換施工技術(shù)是指更換舊橋上部結(jié)構(gòu)預(yù)制箱梁、T梁及橋面系，保留橋梁原有下部結(jié)構(gòu)蓋梁、墩柱及樁基的技術(shù)［2］。采用該技術(shù)不僅能滿足更大交通流量的需求，還能節(jié)約橋梁下構(gòu)建設(shè)成本，縮短工期，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

在廣西沿海高速公路改擴(kuò)建一期工程№.1合同段三座橋梁的施工過程中，結(jié)合現(xiàn)有的國內(nèi)技術(shù)，探索了橋梁改擴(kuò)建工程梁板更換施工技術(shù)。本文通過梁板的切割分離更換施工方法［3］，系統(tǒng)闡述了材料設(shè)備準(zhǔn)備、交通管控及梁板切割等技術(shù)措施在3座橋梁梁板拆換施工中的運用，形成了較成熟的工藝，現(xiàn)將研究成果總結(jié)供同類型工程參考。

1技術(shù)原理及特點

1.1技術(shù)原理

按照施工計劃完成橋梁加寬部分下構(gòu)工程施工，在預(yù)制場同步預(yù)制新梁板，梁板預(yù)制達(dá)到一定數(shù)量，對需要換梁施工的半幅橋梁進(jìn)行封閉，利用專業(yè)混凝土切割設(shè)備將橋梁上構(gòu)進(jìn)行整體切割分離，鉆芯機(jī)在指定位置鉆好吊孔，由起重設(shè)備將舊梁板整體吊出，新梁板安裝就位，完成橋梁上構(gòu)的更換［4］。

1.2技術(shù)特點

該工法通過對橋梁上構(gòu)進(jìn)行整體切割，整體吊出，施工速度快、效率高，且僅對作業(yè)面進(jìn)行封閉，道路可以實現(xiàn)半幅通車，對交通的影響小。此外，該工法施工工序簡單，所需工人數(shù)量少，從而降低了安全風(fēng)險。

橋梁拼接對施工技術(shù)要求較高，利用該工法施工時需按規(guī)程作業(yè)，勤測量、多觀察以保證工程質(zhì)量。

1.3技術(shù)適用范圍

適用于單孔跨度40 m及以下的上構(gòu)連接下構(gòu)分離改建簡支梁橋上構(gòu)梁板更換工程［5］；現(xiàn)澆連續(xù)梁橋、現(xiàn)澆梁橋上構(gòu)、橋梁下構(gòu)及其他鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑物拆除亦有借鑒價值。

2應(yīng)用工程實例

廣西沿海高速公路改擴(kuò)建一期工程№.1合同段有大橋1座、中橋2座，共有舊梁板364片、新梁板452片，包含16 m、20 m等，均為后張法施工。

3材料及設(shè)備配置要求

3.1材料控制

3.1.1新舊蓋梁上濕接縫混凝土材料

水泥：選用42.5普通硅酸鹽水泥。

砂：首選中粗砂，細(xì)度模數(shù)為2.5～3.0，平均粒徑應(yīng)≥0.38，含泥量應(yīng)≤3%。

粗集料：應(yīng)按要求準(zhǔn)備連續(xù)級配碎石，含泥量應(yīng)≤1%，骨料粒徑應(yīng)≤25 mm。

UEA膨脹劑：一般性能混凝土的UEA摻量為膠凝材料的10%～12%，高性能混凝土UEA摻量為6%～8%。

鋼纖維必須采用銑削型，摻量體積比例為1%～1.5%。

3.1.2裂縫修補(bǔ)材料

裂縫寬度≥1 mm的，采用壓力灌注聚合物水泥注漿處理。

0.15≤裂縫寬度＜1 mm的采用灌注裂縫修補(bǔ)膠進(jìn)行修補(bǔ)。修補(bǔ)膠主劑為環(huán)氧樹脂，同時需要摻入增韌劑、固化劑、稀釋劑等［6］，根據(jù)現(xiàn)場實際要求配制。配合比見表1。

3.2設(shè)備機(jī)具（表2）

4工藝流程及操作要點

4.1施工工藝流程（圖1）

4.2施工操作要點

4.2.1換梁施工前準(zhǔn)備工作

橋梁加寬施工前需要復(fù)測舊橋的坐標(biāo)和高程，計算并復(fù)核其在圖紙上的位置和標(biāo)高是否正確。新拼橋梁樁位放樣時必須雙控：即按照施工圖給定的樁位坐標(biāo)放出樁位，然后將舊橋墩臺蓋梁的邊線延長，邊線延長后與按施工圖實測樁為中心擬合，誤差超過范圍必須調(diào)整坐標(biāo)確保新舊橋誤差在允許范圍內(nèi)［7］。

出于對高速公路交通安全的考量，新橋樁基不采用人工爆破挖孔施工。樁基成孔施工應(yīng)確保舊橋結(jié)構(gòu)不受損傷，靠近舊橋的樁基不宜采用沖擊成孔工藝，若采用沖擊鉆施工時要嚴(yán)格控制沖程。

為控制樁基礎(chǔ)差異沉降，必須嚴(yán)格控制灌注樁尖沉淀層厚度≤0.2 d（d為樁徑）。對新橋臺進(jìn)行施工時，應(yīng)采取措施確保橋臺后的路基穩(wěn)定。

4.2.2安裝單外側(cè)梁板

在橋梁單側(cè)下構(gòu)完成后，及時逐跨進(jìn)行梁板安裝。用舊橋作為吊車的支點先進(jìn)行外側(cè)3片梁板的安裝，安裝完成后，才能進(jìn)行舊橋護(hù)欄、橋頭搭板、墩頂混凝土和伸縮縫的拆除。

4.2.3舊梁板拆除的施工組織

對要拆除的橋梁上構(gòu)進(jìn)行分幅拆除，先拆外側(cè)，待外側(cè)的橋面鋪裝完成后再拆內(nèi)側(cè)，這樣既可以保證應(yīng)急車道的暢通，未拆除部分橋梁也可以作為吊車的支點用于吊出舊梁板和安裝新梁板。

4.2.4舊橋上構(gòu)分幅逐跨拆除施工

4.2.4.1橋梁附屬設(shè)施的拆除

橋面附屬結(jié)構(gòu)物主要有護(hù)欄、橋頭搭板、墩頂混凝土和伸縮縫等［8］。拆除護(hù)欄時應(yīng)防止護(hù)欄從橋上墜落，然后用炮機(jī)配合氣割破除護(hù)欄底部混凝土和連接鋼筋，收緊倒鏈將欄桿拉倒在內(nèi)側(cè)路面上。對于單孔跨徑20 m及以下的結(jié)構(gòu)，可將防撞欄與邊板整體切割吊出。

4.2.4.2鉆取吊孔和切割翼緣板

（1）根據(jù)設(shè)計圖紙放出舊橋梁板之間縱向翼緣板理論中心線，并在靠近舊梁板梁端1.5 m的翼緣板位置放出吊孔的位置。

（2）切割機(jī)具的選擇：①對于切縫深度較淺（＜30 cm）的可以選擇墻鋸；②對于切縫深度較深（＞30 cm）的選擇線鋸；③風(fēng)鎬或炮捶式挖掘機(jī)輔助切割。

（3）用鉆心機(jī)鉆取出吊裝孔。舊梁板之間的翼緣板用切割機(jī)直接切割（不必單獨破除原路面層及連接鋼板）。應(yīng)急車道的梁板翼緣板暫時不切割，其余全部切割。但每道翼緣板靠近梁端的部位留下50 cm暫不切割，以提高機(jī)械行走作業(yè)的安全性，待需要拆除時才對相應(yīng)梁板預(yù)留的50 cm翼緣板進(jìn)行完全切割。

4.2.4.3吊出舊梁板

選擇合適的起吊設(shè)備，以未切割橋梁部分為支點，將梁板逐孔吊出，由梁板運輸車運至指定的地點進(jìn)行破碎。

4.2.5舊蓋梁上的墊石施工

首先在蓋梁上鉆植筋孔，采用壓縮空氣清孔，往孔內(nèi)注入調(diào)好的植筋膠，插入處理好的鋼筋，并在室外溫度下自然養(yǎng)護(hù)24 h以上再進(jìn)行墊石鋼筋混凝土的施工。

4.2.6新梁板安裝

利用專用梁板運輸車將梁板運至現(xiàn)場，用兩臺安放在未拆部分舊橋上的起重設(shè)備將梁板吊裝就位。

5安全及質(zhì)量控制要點

5.1安全控制要點

新橋下構(gòu)工程施工時，應(yīng)在舊橋防撞欄上設(shè)置一定高度的防落鋼絲網(wǎng)。舊橋拆除時，應(yīng)在未拆部分橋面的邊緣放置預(yù)制混凝土防護(hù)欄并合理布置安全標(biāo)志。

5.2質(zhì)量控制要點

（1）要嚴(yán)格控制支座墊石的標(biāo)高，防止出現(xiàn)標(biāo)高不符合設(shè)計而影響橋面標(biāo)高。

（2）新老蓋梁上梁板拼接前應(yīng)采用二等水準(zhǔn)測量方法測定新橋沉降情況，沉降超過規(guī)范要求則應(yīng)暫停施工制定新對策［9］。

（3）舊梁板切割時要注意切割深度的檢查，防止切割到舊蓋梁。

6效益分析

6.1施工進(jìn)度情況分析

在對沿海高速公路改擴(kuò)建一期工程八尺江大橋左幅7跨的1#～6#共42片梁板的切割更換施工過程中，8臺墻鋸切割機(jī)7 d完成了舊梁板切割破除，2 d完成了舊梁的吊出，3 d完成了新梁板的安裝施工，施工進(jìn)度較快。

6.2施工成本分析

機(jī)械設(shè)備量、使用人工情況記錄見表3。

由表3分析，將各項目的總價相加除以換梁片數(shù)可以得到切割更換每片梁板的成本為：（6 720+420+14 000+180+32 000+29 400+11 200+3 000）/42=2 308元。另外，破除梁板需收集和運輸?shù)膹U鋼材，以及清理混凝土渣所需要的工、料、機(jī)情況見表4。

由表4可以算出每條梁的梁板破除、廢鋼筋回收、混凝土廢渣清理的費用為：（9 000+24 000+210+760+3 000+2 000+5 000）/42=1 047元。平均每條梁可以回收1.5 t廢鋼材，按2 000元/t處理，可以減少成本3 000元，故每條梁板更換施工的實際成本為：2 308+1 047-3 000=355元。

6.3社會和環(huán)保效益分析

該工法與傳統(tǒng)施工方法相比較，安全性高，施工時不會產(chǎn)生震動、沖擊、粉塵、飛屑等，梁板破除的廢料用于填筑道路，避免污染環(huán)境，對高速公路交通的影響小，社會效益和環(huán)保效益明顯。

7結(jié)語

橋梁改擴(kuò)建工程梁板更換施工技術(shù)在沿海高速公路改擴(kuò)建一期工程№1合同段得到了成功運用，是目前國內(nèi)較優(yōu)良的上構(gòu)連接下構(gòu)分離改建簡支梁橋上構(gòu)梁板更換的施工方法。根據(jù)現(xiàn)場施工情況，上連下分式改建簡支梁橋拆板換新施工工法在操作過程中安全可靠、操作簡單、易于控制、施工速度快、產(chǎn)品質(zhì)量高、經(jīng)濟(jì)效益非常明顯，值得推廣應(yīng)用。

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作者簡介：周雪松（1987—），工程師，主要從事道路橋梁施工技術(shù)工作。