桥梁拼宽设计施工关键技术探讨

嘉兴市规划设计研究院有限公司，浙江 嘉兴 314000

近年来，我国基建事业迅速崛起，方便了人们的出行，也带动了经济的快速发展，同时也出现了道路通行能力与交通流量不匹配的问题。为满足人们的出行需求，低等级公路开始提高公路等级，提升公路指标，同时对原有公路进行扩建。公路工程中最关键的技术工作是桥梁的扩建与拼宽处理，这是整个改扩建中的重点项目[1]。如何进行合理的技术安排，如何提高地基承载力，如何保证拼宽桥梁的安全性和耐久性，是桥梁拼宽的关键部分。

1 桥梁拼宽原则

桥梁拼宽技术受到的影响因素有很多，主要包括外在环境因素和内部结构变化因素。外部因素主要包括施工期间保证交通顺畅的手段、地质特性和地理环境的变化、气候条件等；内部因素主要有桥梁自身承载能力的变化、构件安全性和耐久性的变化，以及混凝土的收缩徐变等。桥梁在拼宽过程中应保证新旧桥梁的变形能协调一致，最大程度上减少不均匀沉降，使桥梁在运营过程中共同受力。

桥梁在拼宽过程中应遵循如下原则：（1）新旧桥梁在完成拼宽施工后应保证具有足够的稳定性，同时保证整体的协调变形能力满足要求。（2）新旧桥梁应采用统一的荷载等级和设计标准，设计施工前应对原桥的结构进行受力分析及验算，保证原桥具有一定的承载能力[2]。（3）在新桥建设的过程中应保证地基承载力满足结构要求，新桥的基础形式通常以桩基础为主，当基础条件较好时可采用类似原桥的基础形式；当基础条件不好时进行承载能力计算，可进行土质改良或采用较为稳定的基础形式。桥梁基础设计施工的关键问题在于控制基础沉降，避免桥梁出现过大的不均匀沉降，同时保证原桥的基础不受施工的扰动，拼宽后二者协同工作，共同变形。（4）桥梁横隔板主要起到横向连接的作用，使新旧桥梁更稳定工作，其特点是具有较高的强度和刚度，能够承受主梁荷载。同时该结构也有一定的缺点，如刚度强柔性差、协调变形能力不足、在拼接过程中会因出现应力集中而导致结构发生脆性破坏。对此，桥梁拼宽时还可采用边梁形式[3]。

2 工程概况

文章主要对我国某一级公路部分桥梁进行分析。经调查分析可知，该项目的大多数桥梁结构形式如表1所示。

表1 桥梁结构统计结果

该路段是连接两省之间的重要交通纽带，但近年来日益增长的交通流量已达到51003pcu/日，已经超出原有道路的服务水平。桥梁开始出现不同程度的病害，主要特征如下：（1）桥梁左右幅建设工期和建设时间存在差异，跨径和结构形式都不相同，在运营期间交通流量的通过量也不同，导致现有病害复杂不一致；（2）小型桥涵结构不标准，通道净空不一致，梁板出现混凝土脱落、钢筋外露等情况；（3）沿线特大桥、长联桥未设预应力负弯矩束，中支点处受拉开裂，增加了改造难度[4-5]。

2.1 长联桥改造方案

原有桥梁与拼宽桥梁在建造时间上存在差异，导致混凝土的收缩徐变程度不同，两个构造之间存在龄期差，成桥后的拼宽桥的整体结构会在横桥向产生很大的挠曲变形，在设计过程中不可忽视该类问题的存在。文章提出如下两种解决方案。

（1）为解决原桥与拼宽桥之间因混凝土收缩徐变引起的横向挠度，对长联桥横向进行解联，如图1所示。

图1 连续T梁拼宽（单位：cm）

（2）将长联桥的上部结构拆除，主要拆除结构有梁板和帽梁。拆除旧桥上部结构方案的顺序如下：对原有上部结构进行拆除（梁板、帽梁）→新建墩柱、桩基→整体浇筑帽梁→架设上部梁板。该方案的优点是技术难度小、施工简单，消除了长联桥的病害；缺点为施工投入大，造价高，造成的社会影响和环境污染大，与环保施工的原则相违背。

2.2 桥梁拼宽施工

（1）梁板拆除。文章依托项目半幅通车半幅施工，为防止拆除作业时对通行车道产生安全隐患，在中央分隔带位置设置了安全网。桥梁结构的拆除应按下列顺序进行：拆除梁与墩台的抗震结构→拆除护栏→清除湿接缝→拆除腹板和钢筋。

（2）施工测量。桥梁上部结构拼宽是整个过程的重点，影响上部结构位置以及平面高程的因素有铺装层厚度、桥梁的横纵坡度等。在桥梁拼宽前应对原有结构物进行坐标测量和高程测量。桥梁拼宽施工前还应对原桥的墩柱和台身进行复测，精确确定结构位置[6]。新旧桥梁上部结构拼接过程中的难点在于高程控制，施工时高程控制应满足结构受力的需求。

（3）下部结构施工。由于该项目在改造过程中桥梁净空不够或因结构需要需将盖梁拆除，因此要对墩柱进行处理。对下部结构进行改造采用的方法是绳锯切割，局部人工凿除，对焊接钢筋进行盖梁新建。该项目中一般柱高为4～8m，可以破除80cm的混凝土后在此基础上直接接高。在桩号为K122+523段的柱高仅为2m，破除80cm高的混凝土后剩余柱高在1m左右，使用价值很小。对于这种矮墩柱常采用的方式是将墩柱整体拆除。系梁存在严重缺陷的应一起拆除，同墩柱重建。

（4）盖梁加固施工。拼宽部分的T梁截面尺寸比原桥T梁的要大，自重增加较多。拼宽横断面如图2所示，原桥盖梁上有6片T梁。通过计算可知旧桥盖梁两端抗剪强度不足，需要对该处进行加厚补强设计。具体设计方法：清除盖梁5cm的保护层厚度，使其钢筋骨架外露，然后凿除盖梁顶约5cm保护层砼，露出顶面钢筋骨架，接着在墩顶混凝土中植筋，铺设2层钢筋网，同时预埋支座垫石钢板，最后进行混凝土浇筑。支座垫石钢板标高即为盖梁顶标高。将盆式橡胶支座与预埋钢板进行焊接。

图2 拼宽横断面（单位：cm）

（5）沉降控制技术。通过对沉降观测数据进行分析可以看出，桥墩沉降变化无明显规律，沉降量较小，平均值为1.55mm。梁体对桥墩沉降影响不大，一般约增大0.2～0.4mm。梁板施工后依据设计文件进行拼接施工，即完成一期恒载6个月后进行拼接，同时应采取预压措施来降低基础的不均匀沉降。主要措施为对拼宽桥梁的湿接缝和横隔板进行施工，使其与梁板形成整体结构。同时也按该方法对原桥进行施工。为了不影响工期，可以将拼宽桥与原桥间的湿接缝、横隔板以及墩顶端横梁的钢筋进行焊接，而不进行混凝土的浇筑。根据基础沉降的观测数据进行拼宽桥与原桥间的混凝土浇筑，这样可以避免由基础的不均匀沉降带来的开裂。

3 结论

文章通过对拼宽梁桥设计施工的关键技术进行分析研究得出以下结论：

（1）桥梁拼宽是公路改扩建技术中的难点，在进行施工时应严格依据拼宽原则和设计文件进行，否则后期补救会相当困难。影响桥梁拼宽的因素有很多，其中影响程度最严重的是混凝土自身的收缩徐变和基础的不均匀沉降。

（2）桥梁在拼宽过程中应对平面位置、纵向高程等关键节点进行测量；梁板在拆除过程中应遵循的顺序如下：拆除梁与墩台的抗震结构→拆除护栏→清除湿接缝→拆除腹板和钢筋。进行下部墩柱施工时应根据实际情况选择拆除接高或新建墩柱的方式。

（3）在新旧桥梁的拼接过程中，文章提出的措施是先进行湿接缝、横隔板施工以及墩顶端横梁钢筋的焊接，然后根据沉降观测数据进行混凝土的浇筑。