高速公路改扩建工程中桥梁拼接施工技术

王 潇

（中设设计集团股份有限公司，江苏 南京 210014）

近年来，交通发展尤为迅速。而经济的增长和人口流动性的增大，使先前传统施工工艺建造的高速公路已经不能和交通流量相匹配，甚至不能满足人们的出行需求。从低成本、高效益、高质量的角度考虑，高速公路的改扩建已是经济发展、社会进步的必然趋势。这就要求相关的组织、技术、生产各方面人员明确高速公路改扩建工程桥梁拼接的重要性，合理掌握高速公路改扩建工程桥梁拼接的技术方案，合理分析技术问题以及认清施工过程中桥梁拼宽技术的要点。

1 桥梁拼宽原则

影响桥梁拼宽原因有很多，如施工期间交通不能中断；新旧结构变形要协调，共同受力；与路基、路面、附属设施等共同施工以确保工期。因此，桥梁拼宽施工时应依据以下原则：

（1）新旧桥梁组合后的整体性应满足要求。

（2）新旧桥梁的荷载等级应统一，前期准备工作应对原有桥梁进行结构验算。

（3）新建桥梁的跨径应与原有桥梁一致，保证横向连接结构的强度。

（4）当新旧桥拼接采用不同的结构形式时，由于混凝土的收缩徐变，以及基础的沉降差横向连接部会产生应力集中，为避免这种情况，连接时应采用铰接，降低应力集中和变形，以确保结构的安全性[1]。

（5）桥梁拼接时应注意桥梁与路基、路面、互通等结构的配合，做好平面衔接和桥头路基的处理。拼宽桥与互通衔接如图1所示。当桥梁位于路线的平曲线段内，桥梁加宽应考虑曲率变化。当桥梁位于纵坡时，新建桥的坡度应与原有桥梁保持一致[2]。相同纵坡新旧桥如图2所示。

（6）桥梁在建设时应考虑基础形式和地基承载力，原则上采用桩基础；但地基土质比较好的时候，基础形式可以和原桥类似或相同，但应保证新桥基础沉降不宜过大，旧桥基础不受扰动，新旧桥拼接后基础工作能够协调[3]。

（7）当原有桥梁和新建桥梁均采用摩擦桩时，新建桥梁的桩应比原有桥梁的长。

（8）新建桥梁在施工过程中应保证交通畅通，不得出现中断。

（9）新旧桥上部结构的铺装层厚度应尽量保持一致。

图1 拼宽桥与互通衔接

图2 相同纵坡新旧桥

（10）横隔板的强度、刚度都比较大，主要作用是使新旧桥横向连接更稳定，承担主梁部分荷载。但是横隔梁的柔性较差，变形能力低，在拼接过程中易形成应力集中而发生脆性破坏。所以桥梁拼接部位宜采用边梁形式。新建结构之间可采用横隔板。

2 桥梁拼宽施工方案

经实践调查和案例分析可知，我国的桥梁横向拼宽形式主要有三种：上部构造与下部构造均不连接，上部构造与下部构造均连接，下部构造不连接、上部构造连接。

2.1 上部构造与下部构造均不连接

这种连接方式使两桥各自独立，拼宽桥和旧桥各自受力，互不制约且施工难度小。新旧桥梁连接部位留有工作缝，桥梁上部结构铺装层等厚度连续摊铺沥青混凝土。这种拼接方式的优点是施工工序简单，不用考虑拼接技术遇到的问题。缺点是后期新桥的沉降速度会大于旧桥的沉降速度，形成高低桥。桥面连接部位的铺装层产生纵向裂缝，影响桥梁的使用，增加后期维修费用。

2.2 上部构造与下部构造均连接

因为地基基础产生的不均匀沉降对桥梁的使用会造成很大影响，所以一些桥梁的拼宽技术采用了上部构造与下部构造均连接的方式。通过植筋、浇筑湿接缝的方式将原有桥梁和新建桥梁的上部结构连接起来。原桥下部构造的桥墩、桥台等也要通过植筋技术连接，最后浇筑混凝土，使两座桥连成整体。沈大高速扩建工程中桥梁拼宽采用上述上、下结构均连接的拼接方式的工程有沈大高速扩建工程中桥梁拼宽施工[4]。该方案的优点是拼宽桥和原桥通过钢筋混凝土连接形成的整体结构，尽可能地减小了不均匀沉降以及铺装层裂缝的产生。缺点是由于新旧桥之间本身存在的沉降会产生附加应力。另外，采用钢筋混凝土结构连接会增加工程造价。

2.3 下部构造不连接、上部构造连接

综合考虑以上两种连接方式的利弊，第三种连接方式在实际施工中被广泛采用，即下部构造不连接、上部构造连接。这种连接方式是将上部结构通过横隔梁或混凝土铰等构件连接，而新旧桥的下部基础互相独立，不做连接。这种方式的优点是下部构造相互独立，互不影响，所以两桥基础之间互不产生应力，且新桥基础不会对旧桥基础有作用力，而上部结构之间自身的相互应力很小。缺点是新旧桥各自产生沉降，形成沉降差，也会带动连接部的附加内力增大[5]。桥梁拼宽问题的主要原因之一是基础的不均匀沉降，所以桥梁在建设过程中应尽量减小基础的沉降量，尽可能地采用桩基础且增加桩长和桩径，若有必要，在进行地基处理时考虑强夯法等措施。如果原有桥梁采用的是扩大基础，新桥在建设过程中应注意不能扰动原有桥梁的基础，必要时对原有基础进行加固。当上部结构自身产生较大的附加内力时，可以通过增加横向连接结构的钢筋数来改善。

3 影响桥梁拼宽技术原因分析

3.1 拼宽桥与原桥的不均匀沉降

桥梁后期的基础沉降是不可避免的。因为拼宽桥和原桥建造时间的差异，所以会存在沉降差，这也是导致新旧桥不能协同工作的一个主要原因。拼宽T梁桥内力会受到新旧桥沉降差的严重影响，而影响最为严重的是T梁横隔板。在施工过程中应尽量减小桥梁基础的沉降量，如使用桩基础，增大桩长、桩径。施工前严格进行高强度地基处理，如强夯法、换填地基等。

3.2 混凝土的收缩徐变

混凝土浇筑完成后本身存在收缩徐变的特性，新旧桥连接部位的混凝土收缩徐变存在龄期差，旧桥混凝土会制约新桥混凝土的收缩徐变，这样会导致新旧桥连接部的受力情况发生改变，使附加应力增大[6]。所以在拼接时应充分考虑新旧桥混凝土的龄期差。

4 桥梁拼宽施工工艺

在实际施工过程中，主要应采用的拼接方案为上部构造相互连接、下部构造不连接。文章中的施工工艺的优缺点叙述主要针对此拼接方案。新旧桥梁拼宽技术的连接方式主要有湿接缝连接、铰缝连接、横隔板连接、混凝土铰连接四种方式。各自连接方式优缺点如表1所示。

表1 连接方式优缺点

连接方式的比选能更好地指导实际施工，比如：

（1）桥梁拼宽技术中新旧桥梁采用铰接的有预应力混凝土空心板桥和钢筋混凝土实心板桥之间的连接，连续箱梁桥中新旧箱梁之间的拼接。

（2）桥梁拼宽技术中新旧桥梁采用刚性连接的有组合梁桥中新旧梁之间的拼接。

5 结束语

综上所述，高速公路中的桥梁拼宽施工难度大，施工技术要求高。要求工作人员应合理安排施工组织计划、施工进度、施工质量等，应系统有序地进行施工，并在施工之前明确工作重点，做好各个结构部的计算，后期定期观察和检测主要部位的裂缝变化。