高速公路改擴(kuò)建橋梁拼寬技術(shù)研究

武楨鈺

（山西協(xié)力公路工程監(jiān)理有限公司，山西 晉中 030600）

0 引言

在公路改擴(kuò)建工程中，通常采用橋梁拼寬技術(shù)進(jìn)行橋梁拓寬改造。橋梁拼寬技術(shù)是在原橋梁結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行拓寬改建[1-2]，可最大限度地節(jié)約施工成本。然而，新建橋梁與原有橋梁由于基礎(chǔ)沉降情況不同，容易產(chǎn)生不均勻沉降[3]，會對橋梁上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定影響，因此應(yīng)采取措施合理控制不均勻沉降。本文以某橋梁拓寬改造施工項目為研究背景，對高速公路改擴(kuò)建橋梁拼寬技術(shù)進(jìn)行研究。

1 改擴(kuò)建橋梁拼寬技術(shù)簡介

1.1 橋梁橫向連接方式

按照橋梁上下部結(jié)構(gòu)連接情況，將改擴(kuò)建橋梁橫向連接分為3種方式：

（1）第一種方式是橋梁上下結(jié)構(gòu)均不連接[4]，這種方式新舊橋梁之間不連接，橋梁整體性較差，但施工難度低，完工后新建橋梁對原有橋梁影響基本可以忽略，地基不均勻沉降也不會對橋梁產(chǎn)生危害。

（2）第二種方式是橋梁上下結(jié)構(gòu)均連接，這種方式新舊橋梁之間的影響較大，新橋梁基礎(chǔ)沉降會直接影響橋梁上部結(jié)構(gòu)，對基礎(chǔ)要求高，且下部結(jié)構(gòu)需要采用植筋技術(shù)拼接，施工工藝復(fù)雜。

（3）第三種方式是橋梁上部結(jié)構(gòu)連接、下部斷開，這種方式施工工藝相對簡單，基礎(chǔ)沉降對橋梁上部結(jié)構(gòu)的影響也較小。

1.2 橋梁上部結(jié)構(gòu)拓寬技術(shù)

上部結(jié)構(gòu)拓寬是橋梁拼寬的重點，不同類型橋梁拓寬方法不同。空心板梁橋上部結(jié)構(gòu)拓寬時應(yīng)先去除邊梁翼板，采用植筋技術(shù)進(jìn)行新舊橋梁連接。另外，上部結(jié)構(gòu)連接設(shè)計中還應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗算，合理確定鉸接方式。T梁橋上部結(jié)構(gòu)拓寬時應(yīng)先去除邊梁翼板，新舊橋梁結(jié)構(gòu)按圖1所示方式進(jìn)行拼接。拼接后T梁橋結(jié)構(gòu)受力會發(fā)生變化，因此在拼接部位增設(shè)橫隔梁，通常設(shè)置在跨中和1/4跨徑位置。

圖1 T梁橋上部結(jié)構(gòu)拼接示意圖（單位：mm）

為了增加新橋整體剛度[5-6]，改善原橋受力狀態(tài)，可采用大剛度的拓寬橋截面。如原橋為T梁結(jié)構(gòu)，新橋采用空心板梁截面，利用連接鋼板錨固橫隔梁，提高新舊橋梁組合結(jié)構(gòu)的剛度，連接結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 大剛度拓寬橋截面示意圖

2 改擴(kuò)建橋梁拼寬施工技術(shù)要點

2.1 橋梁改擴(kuò)建項目概況

某高速公路橋梁梁體采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心板，下部結(jié)構(gòu)采用柱式臺、柱式墩，樁基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁。經(jīng)過多年通車運營，運輸能力已不能滿足當(dāng)前地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，擬進(jìn)行改擴(kuò)建，提升橋梁運輸能力。由于原橋梁設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)較低、運營期間出現(xiàn)了部分病害，在橋梁拼寬過程中對原橋梁進(jìn)行加固。原有橋梁采用雙向四車道設(shè)計，分左右兩幅。本橋梁拓寬后單幅橋面寬度為20m，采用雙向八車道設(shè)計，新舊橋梁結(jié)構(gòu)連接采用上部結(jié)構(gòu)連接、下部斷開的方式。橋梁上部結(jié)構(gòu)采用剛性連接，去除原橋邊梁后采用植筋的方法與新橋相連。新舊橋梁也采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心板，采用先簡支后連續(xù)的方式施工，新舊橋梁之間留30cm寬接縫。為了保證橋梁整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，分別在跨中和1/4跨位置設(shè)置連接鋼板。鑿除原橋橋墩和橋臺擋塊，鑿除部分原橋橋面，植筋后與新橋橋面同時澆筑防水混凝土。拼寬后橋面橫坡與原橋保持一致，坡度為雙向2%，緩和曲線超高段采用單向破。

2.2 施工前調(diào)查

在改擴(kuò)建工程橋梁拼寬施工前，對施工現(xiàn)場進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查。首先分析原橋梁的組成結(jié)構(gòu)，檢測橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，確定原橋梁是否能夠繼續(xù)利用。根據(jù)原橋址設(shè)計資料，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果確定施工現(xiàn)場工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，為制定橋梁拼寬施工方案提供參考依據(jù)。對原橋梁運營情況、交通量、承載能力等進(jìn)行調(diào)查和檢測[7]，確定原橋的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、新舊橋梁的連接方式，是否需要采取加固措施等。施工前對橋梁樁號、樁位等測量數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核，確保橋位準(zhǔn)確。

2.3 原橋梁橋臺加固

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查與檢測結(jié)果，原橋梁由于建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低，需要對橋臺進(jìn)行加固，為了保證橋梁結(jié)構(gòu)安全，擬采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁進(jìn)行加固。在橋梁拼寬施工前，必須完成原橋加固，經(jīng)檢測合格后方可進(jìn)行下一步施工。該項目采用Φ30cm預(yù)應(yīng)力混凝土管樁對原橋橋臺進(jìn)行加固，現(xiàn)場施工采用靜力壓樁機(jī)進(jìn)行施工，管樁從具有相應(yīng)資質(zhì)的廠家選購。施工前測量放樣確定管樁樁位，樁機(jī)進(jìn)場后根據(jù)樁位進(jìn)行定位，將管樁運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場吊裝到相應(yīng)位置，利用靜力壓樁機(jī)進(jìn)行壓樁施工。達(dá)到管樁設(shè)計標(biāo)高后停止壓樁施工，樁孔回填施工完成后進(jìn)行樁頂標(biāo)高復(fù)測，檢驗施工質(zhì)量。

2.4 橋梁拼寬施工工藝

2.4.1 濕接縫施工

按照設(shè)計圖紙進(jìn)行施工放樣，進(jìn)行新橋鉆孔灌注樁、墩臺施工，主梁吊裝施工，并進(jìn)行部分橋面施工，為下一步橋梁拼裝提供作業(yè)面。原橋梁加固后去除邊梁翼板，植筋后與新建橋梁部分綁扎鋼筋，進(jìn)行濕接縫澆筑。濕接縫施工前清除新舊橋梁上部的雜物，綁扎鋼筋后架設(shè)底模，澆筑混凝土前灑水充分濕潤接縫兩側(cè)混凝土表面，混凝土澆筑后做好振動保證密實度，混凝土養(yǎng)生采用覆膜灑水養(yǎng)生。另外，濕接縫混凝土拌和過程中嚴(yán)格控制各原材料加入比例，拌制出料后盡快澆筑，高溫季節(jié)施工視情況加入緩凝減水劑，低溫季節(jié)建議添加減水劑。為防止混凝土離析，澆筑過程中下落高度不得超過2m，可借助溜槽輔助施工，并做好振搗施工，不得漏振。為防止混凝土表面產(chǎn)生收縮裂縫，混凝土終凝前進(jìn)行抹壓收面，完工后灑水覆蓋養(yǎng)生。

2.4.2 新橋線型控制

橋梁拼寬施工中，根據(jù)設(shè)計圖紙利用全站儀對橋位標(biāo)高、坐標(biāo)進(jìn)行復(fù)測，確定橋梁平面位置準(zhǔn)確。為降低新舊橋梁拼接誤差，施工放樣確定樁孔位置，并根據(jù)原橋標(biāo)高進(jìn)行新橋橋面、橋臺標(biāo)高復(fù)核，進(jìn)行高程調(diào)整，保證橋梁拼裝位置準(zhǔn)確。

2.5 橋梁拼寬施工注意事項

在原橋梁加固和新橋施工過程中，應(yīng)盡可能減少相互之間的施工擾動，避免影響橋梁結(jié)構(gòu)。新橋樁基礎(chǔ)施工過程中，應(yīng)盡量選擇對原橋梁影響小的施工方法，不得采用沖擊鉆孔法。基礎(chǔ)標(biāo)高不得隨意調(diào)整，如發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)地質(zhì)條件與勘察結(jié)果存在較大差異，應(yīng)上報調(diào)整施工工序，必要時進(jìn)行設(shè)計變更，保證地基承載力滿足設(shè)計要求。樁基成孔后進(jìn)行質(zhì)量檢驗，確保孔徑、孔位、傾斜度滿足設(shè)計要求[8]，并檢驗樁底土層的力學(xué)性能。樁基礎(chǔ)混凝土施工前做好清孔作業(yè)，如樁基礎(chǔ)清孔不徹底造成沉淀層過厚，不得采用超鉆的方式補救，以防影響樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量。在橋梁拼寬施工全過程，必須做好測量放樣工作，保證橋墩、橋臺、橋面的標(biāo)高和平面位置準(zhǔn)確，在各主要部位施工前進(jìn)行復(fù)測，必要時進(jìn)行微調(diào)，保證新舊橋梁線型擬合準(zhǔn)確。新舊橋梁結(jié)合部位在進(jìn)行混凝土澆筑前必須進(jìn)行徹底清理，鑿除表面浮漿，并進(jìn)行鑿毛處理，最后使用高壓水沖洗，以保證結(jié)合牢固。

2.6 施工現(xiàn)場交通組織

在橋梁拼寬施工的各個階段，按照施工要求，在保證安全的情況下指揮車輛通行。在施工區(qū)域指派專門的人員指揮交通，疏導(dǎo)車輛防止交通阻塞。各施工階段交通組織如下：在新建橋梁施工階段，原橋梁進(jìn)行雙向通行；原橋梁加固施工階段，控制交通左右幅單向通行；左幅橋梁邊板拆除，新舊橋梁濕接縫、橋面施工，交安設(shè)施施工，左幅封閉，右幅單向通行；右幅橋梁邊板拆除，新舊橋梁濕接縫、橋面施工，交安設(shè)施施工，右幅封閉，左幅單向通行；左右幅橋梁拼寬施工完成，全幅開放交通。

3 橋梁拼寬施工質(zhì)量控制與沉降監(jiān)測結(jié)果分析

3.1 橋梁拼寬施工質(zhì)量控制措施

3.1.1 原材料質(zhì)量控制

原材料應(yīng)從具有相應(yīng)資質(zhì)的廠家選購，并對進(jìn)場原材料進(jìn)行質(zhì)量抽檢。混凝土采用高性能混凝土，施工前進(jìn)行嚴(yán)格的配合比設(shè)計，原材料發(fā)生較大變化時及時調(diào)整配合比。混凝土采用集中廠拌，嚴(yán)格控制拌制質(zhì)量，出料后抽檢混凝土坍落度等指標(biāo)，保證施工質(zhì)量。

3.1.2 預(yù)制場布置

根據(jù)運輸距離，施工現(xiàn)場地形等確定預(yù)制場位置，做好場地硬化和材料堆放布置。根據(jù)空心板預(yù)制要求制作定型胎架，采取措施控制鋼筋保護(hù)層厚度。按照鋼筋加工要求選配加工設(shè)備，并嚴(yán)格檢驗鋼筋加工質(zhì)量。采用智能張拉技術(shù)等先進(jìn)施工技術(shù)開展施工，以提高梁體施工質(zhì)量。

3.1.3 原橋加固質(zhì)量控制

根據(jù)原橋現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果，發(fā)現(xiàn)橋梁存在如下質(zhì)量問題：鉸縫混凝土脫落、空心板底板開裂、封頭板開裂滲水等。重新進(jìn)行鉸縫施工，對裂縫進(jìn)行封堵，粘貼預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固空心板，重做封頭板砂漿并做好防滲處理。另外，原橋面鋪裝局部破損，需要重新布設(shè)鋼筋，澆筑混凝土，鋪筑瀝青面層。另外，為提升原橋梁承載能力，采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁加固橋臺。

3.2 完工后沉降監(jiān)測結(jié)果分析

橋梁拼寬完工后，分別選擇樁長為20m和30m兩個監(jiān)測段，在樁頂承臺布置測點，對樁基礎(chǔ)沉降開展監(jiān)測。沉降監(jiān)測采用二等水準(zhǔn)測量方法，測點布置完成后進(jìn)行首次觀測，計算得到各測點標(biāo)高，以后每次觀測后與首次觀測標(biāo)高相減得到各測點累計沉降量。該項目監(jiān)測時間為6個月，收集兩個監(jiān)測段監(jiān)測數(shù)據(jù)，取沉降量最大的監(jiān)測結(jié)果作為研究對象，繪制樁基累計沉降變化曲線，如圖3所示。

圖3 樁基礎(chǔ)累計沉降變化曲線

根據(jù)圖3分析可知，隨監(jiān)測時間的增加，樁基沉降隨之增加，完工后樁基礎(chǔ)沉降速率較快，而后逐步趨穩(wěn)，且樁長為20m 樁的沉降量略低于30m 長的樁。分析曲線變化趨勢，完工前半個月樁基礎(chǔ)沉降量增幅較大，而后逐步趨緩，30d后沉降基本穩(wěn)定，20m和30m長的樁基礎(chǔ)監(jiān)測完成后沉降量穩(wěn)定在4.1mm和4.9mm。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，2個監(jiān)測段樁基礎(chǔ)累計沉降量均較小，結(jié)合施工現(xiàn)場觀察結(jié)果，新舊橋梁結(jié)合部位沒有出現(xiàn)開裂等明顯變化，說明橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)不均勻沉降。

4 結(jié)束語

綜上所述，高速公路改擴(kuò)建工程中，橋梁拼寬施工是重點和難點。在進(jìn)行橋梁拼寬設(shè)計與施工前，首先要做好現(xiàn)有橋梁調(diào)查和地質(zhì)條件勘測，合理選擇施工方法，制定橋梁拼寬施工方案。橋梁拼寬施工過程中應(yīng)做好施工組織，有序做好原橋梁加固和新橋建設(shè)，并做好交通管理，保證車輛安全有序通行。在橋梁拼寬施工過程中做好質(zhì)量控制，從施工原材料選購、舊橋加固、濕接縫施工、橋面施工等方面進(jìn)行質(zhì)量控制，在施工全過程進(jìn)行測量放樣，做好平面和縱斷面控制，防止產(chǎn)生不均勻沉降。在橋梁拼寬施工后進(jìn)行沉降監(jiān)測，分析新舊橋梁沉降變形結(jié)果，確定橋梁整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。本文結(jié)合工程案例進(jìn)行全面分析，根據(jù)調(diào)查結(jié)果確定原橋梁加固和新橋施工方案，在施工過程中進(jìn)行質(zhì)量控制，并在完工后進(jìn)行沉降監(jiān)測，得出完工后橋梁整體穩(wěn)定，施工質(zhì)量合格。