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(huì)產(chǎn)生震動(dòng)、沖擊、粉塵、飛屑等，對(duì)高速公路的交通影響小，社會(huì)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(hào)：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(duì)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(huì)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(yùn)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(diǎn)

1.1技術(shù)原理

按照施工計(jì)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(duì)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(diǎn)

該工法通過對(duì)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(duì)作業(yè)面進(jìn)行封閉，道路可以實(shí)現(xiàn)半幅通車，對(duì)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(xiǎn)。

橋梁拼接對(duì)施工技術(shù)要求較高，利用該工法施工時(shí)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(jià)值。

2應(yīng)用工程實(shí)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(jí)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(shí)需要摻入增韌劑、固化劑、稀釋劑等［6］，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)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(diǎn)

4.1施工工藝流程（圖1）

4.2施工操作要點(diǎn)

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(jì)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(shí)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(tái)蓋梁的邊線延長，邊線延長后與按施工圖實(shí)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(duì)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(shí)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(duì)新橋臺(tái)進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)采取措施確保橋臺(tái)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(shí)逐跨進(jìn)行梁板安裝。用舊橋作為吊車的支點(diǎn)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(duì)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(diǎn)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(shí)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(duì)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(jì)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(duì)于切縫深度較淺（＜30 cm）的可以選擇墻鋸；②對(duì)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(dú)破除原路面層及連接鋼板）。應(yīng)急車道的梁板翼緣板暫時(shí)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(shí)才對(duì)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(diǎn)，將梁板逐孔吊出，由梁板運(yùn)輸車運(yùn)至指定的地點(diǎn)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(yùn)輸車將梁板運(yùn)至現(xiàn)場，用兩臺(tái)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(diǎn)

5.1安全控制要點(diǎn)

新橋下構(gòu)工程施工時(shí)，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(shí)，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(diǎn)

（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(jì)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(duì)策［9］。

（3）舊梁板切割時(shí)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(duì)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(tái)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(xiàng)目的總價(jià)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(yùn)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(fèi)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(shí)際成本為：2 308+1 047-3 000=355元。

6.3社會(huì)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(shí)不會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)、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(duì)高速公路交通的影響小，社會(huì)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(yùn)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。