城市既有互通立交高架桥桥梁拼宽施工技术

刘鹏龙 （中铁十六局集团第三工程有限公司，浙江 湖州 313000）

1 引言

城市互通立交高架桥是实现城市道路间交通流快速转化的重要枢纽，在城市立交改造中为了节省建造成本，充分利用既有桥梁的价值，通常通过对既有桥梁进行改扩建以完善其通行功能。但通常会遇到新、旧桥梁的不平衡沉降、接缝处理等难点。本文以苏州市G312与G524节点枢纽改造工程为例，针对桥梁拼宽施工中的相关技术难点作一详细介绍。

2 工程概况

G312与G524节点枢纽位于苏州市相城区东北部，是苏州市域快速路网的一部分，服务于G312、G524两条快速通道交通量的快速转换。本工程在原有G312与G524为两条相互垂直的高架桥的基础上通过新增十四条匝道桥，与两条主线高架桥通过拼宽进行连接，实现G312、G524两条高架在东西南北四个方向互联互通。新增匝道桥上部结构采用现浇预应力砼连续箱梁，下部结构采用单（双）柱式花瓶墩、钻孔灌注桩基础。桥梁拼宽段桥墩与主线桥墩基本对齐，跨径与主线桥基本相同，以30m左右跨径为主。桥宽8.5～10.1m，断面为单箱单室斜腹板，标准段梁高1.8m，单向两车道，设计速度40km/h。G312与G524节点工程互通立交桥的效果图见图1所示。

图1 G312与G524节点工程鸟瞰图

3 施工要点

3.1 前期测量

本工程桥梁结构复杂，匝道多，线形复杂，尤其是新旧桥拼宽连接处高程测量、连续梁施工支架模板的沉降及变形、梁体混凝土徐变上拱度的控制等都对测量有极高的要求。进场初期测量人员对导线控制点复测及加密，并进行水准联测及水准加密。对旧桥拼宽侧的高程每10m一处进行加密测量，测量数据与设计拼接高程进行复核。仅以G312高架桥右侧拼宽第十七联旧桥高程测量数据（表1）为例，由表可见有多处高程与设计拼接高程偏差较大。测量人员对本项目所有拼宽段的旧桥外侧高程进行了加密测量，辅以钻孔取芯调查清楚旧桥路面结构层及铺装层厚度，统一汇总上报设计对新桥设计标高做了相应调整。

G312高架桥右侧拼宽第十七联旧桥高程测量数据 表1

3.2 交通导改

G312、G524两条主线高架桥原为双向六车道，车流量较大。在拼宽施工前要做好交通导改方案，疏导车辆分流通行。经过对施工范围内的交通流量进行调查研究，提出两个导改方案。方案一：在桥梁拼宽段施工区域通过全封闭施工，让车辆提前通过匝道下高架桥，通过地面道路（太阳路和227省道）来实现交通转换。此方案施工安全风险低，但是地面交通压力倍增，并且要经过多次交通转换来完成施工，施工周期长；方案二：在桥梁拼宽段施工区域不全封闭施工，只对临近拼宽侧封闭一条车道，剩余双向四车道保证通行。此方案一边通行一边施工，不可控因素较多、安全风险较高，但是对周边交通影响较小，不需要多次交通转换，施工周期短。

经过方案比选，采用第二种方案进行本工程的交通导改。由于高架桥横风较大，无法采用围挡隔离车道，为确保通行和施工安全，采用双层隔离带，临近施工一侧通长摆放条形水泥基础硬隔离，靠行车道一侧每间隔1m放置一个反光防撞桶，防撞桶中灌满沙，沿防撞桶上安装灯带和爆闪灯警示通行车辆，现场交通导改见图2所示。交通导流范围内道路交叉口、转弯处及导改缓冲区等，根据道路交通法规并结合当地交警和路政部门的意见要求，均设置醒目的安全警示与指路标志，必要时在主要路口安排专职安全人员进行交通疏导，引导车辆行驶。

图2 现场交通导改图

图3 支架搭设示意图

3.3 新旧桥梁拼宽施工

3.3.1 墩身施工

平面位置和垂直度是高墩施工的主要控制点，混凝土浇筑中要随时监控，发现偏差及时调整缆绳予以纠偏。尤其是新旧桥梁拼宽施工，要注重对墩身的测量控制，与全桥总体测量坐标数据相复核，发生变化的要对总体坐标进行修正。

3.3.2 支架搭设及预压

①支架搭设前对原有地基进行地基承载力测试，对承载力不足的位置进行换填处理，两侧要超出翼缘板外边缘投影线各1m，满足施工作业空间。地基处理完成后，浇筑混凝土硬化。设置2%的单向横坡，两侧设置纵向排水沟，保证排水通畅。

②新旧桥梁拼宽段地形相对平坦，支架高度基本在8～10m之间。经验算，采用Φ48mm壁厚3.2mm，横杆采用0.6m、0.9m组成的碗扣式钢管支架，整体承载力安全系数在1.5-2.0之间，整体稳定性满足要求。支架底托座在混凝土垫层上，顶托顶设一层槽钢和一层方木，纵向采用10#槽钢，底板底横向采用10×10cm方木，边腹板、翼板底横向采用定型钢管。支架搭设详见图3。支架搭设完成后，在支架外侧搭设上下通道，以便于施工人员上下通行。

图4 支架沉降观测点横断面布置图

图5 支架沉降观测点纵断面布置图

③支架预压采用混凝土预制块预压，预压范围为箱梁底部及翼缘板，重量为箱梁总重的1.2倍。预压前先布好沉降观测点（测量观测点布置如图4、图5所示），及时观测加载后地基和支架的变形情况。预压结束后，整理预压沉降观测数据，调整箱梁底板及翼缘板的预拱度。

3.3.3 底模、侧模安装

现浇梁模板采用1.5cm厚的竹胶板，铺设在横向方木上，拼缝在方木中间，接缝平整，线形平顺。底模铺设完成后放出箱梁体底板两条边线，再铺设侧模，模板与模板拼缝处用2mm厚的双面胶带粘结。底、腹板模板铺设后，旧桥护栏下方有旧桥护栏滴水檐，需在新桥翼缘板底模安装前凿除，便于铺设翼缘板模板。钢筋焊接时要做好模板保护措施，避免烧伤模板。

3.3.4 梁体混凝土浇筑

梁体混凝土分两次浇筑，第一次浇筑底腹板混凝土至与翼缘板倒角处，第二次浇筑翼缘板及顶板混凝土，两次浇筑的接缝处要凿毛并用高压水枪冲洗干净。为减少施工荷载对支架的影响，混凝土浇筑在顺桥向应自跨中开始向支点处交汇，横桥向由中间开始向两侧扩展，对称分层浇筑，浇筑过程中要加强对支架、模板的监控观测，发现问题及时解决。对于新旧桥梁拼宽段在顶板钢筋绑扎完成，靠近旧桥一侧安装模板时要预留3～5cm的缝隙便于后期新、旧桥梁接缝的施工。拼宽段顶板混凝土浇筑要严格控制标高，确保新旧桥拼接平顺，横坡符合设计要求。为保证箱梁顶板与桥面防水层、铺装层结合良好，箱梁顶板浇筑完后要进行拉毛处理。拉毛后即用薄膜和土工布（棉被）进行覆盖养护，保证混凝土表面处于湿润状态为佳，冬天要采取保温措施。

3.3.5 拼宽接缝施工

本工程旧桥为鱼腹式现浇箱梁，新建拼宽桥梁为单箱单室斜腹板现浇箱梁，为了使新、旧桥梁结构各自受力、互不影响，通过在新、旧桥梁上部结构连接处设置纵向工作缝加铺2cm厚的耐厚钢板，桥面铺装层连续摊铺施工。既有桥梁有车辆通行，为确保通行车辆安全，减少安全隐患，降低安全风险，拼宽段待新建桥梁顶板浇筑完成后才可进行旧桥护栏的切割。为了加快施工进度，旧桥护栏切割与新建拼宽桥梁桥面铺装、护栏同步进行。铺装层施工时，靠接缝一侧预留1.5m宽度后期与接缝处一并施工。新旧桥梁拼接施工主要流程有旧桥护栏切割、凿除旧桥接缝处的混凝土及沥青路面、清理残渣、浇筑湿接缝混凝土、安装耐厚钢板、安装搭接钢筋网片、浇筑混凝土铺装等。

①旧桥护栏的切割。新建拼宽桥梁顶板混凝土浇筑完成后，方可进行旧桥护栏的切割。旧桥护栏为钢筋混凝土结构，为保证老桥结构及通行安全，采用绳锯进行静力切割。切割前，先用钻孔取芯机在每段护栏上钻两个吊装孔，每2m为一个分段，吊装孔应对称布置，防止吊装时偏心。进行护栏切割时先用金刚石绳锯沿护栏垂直方向每2m一段切割至根部，然后再沿水平方向切割分离。

②凿除旧桥接缝处的混凝土及沥青路面。靠旧桥一侧凿除宽度为1.2m，测量放出切割边线后，沿边线切缝，切缝深度要保证切透沥青路面层但不切割桥面铺装层为宜。旧桥为鱼腹式现浇箱梁，桥宽18～22m之间，有横向预应力筋，桥上还有车辆通行。为了减小对既有桥梁的扰动，拼宽接缝处的混凝土凿除只能采用风镐配合人工凿除，凿除过程中要注意对旧桥横向预应力筋的保护。凿除深度至旧桥的箱梁顶板为止，保留旧桥桥面铺装的钢筋网片，在接缝施工时与新桥钢筋网片搭接。

③清理残渣。凿除完成后清理掉残渣，测量标高，对局部凿除不到位的区域继续凿除。残渣清理要用大型吹风机配合高压水枪进行清理。

④浇筑湿接缝混凝土。旧桥侧10cm宽的湿接缝混凝土采用吊模浇筑，先加固好吊模，绑扎钢筋，沿拼接缝靠新桥侧纵向安装3cm厚的泡沫板后浇筑混凝土。

⑤安装耐厚钢板。在接缝的位置上铺1cmM15水泥砂浆找平，将2cm厚耐厚钢板分段用吊车摆放在接缝的位置上（如图6），中线对中，横向接缝要平顺，在伸缩缝的位置断开。对局部位置有偏差、不平整的部位进行微调，待水泥砂浆强度达到7.5MPa后，清理耐厚钢板上及接缝处多余的水泥砂浆，对横向接缝进行焊接。找到新桥预埋钢筋的位置，与耐厚钢板烧孔焊接。

图6 耐厚钢板安装

⑥浇筑桥面铺装。桥面铺装采用同新桥同标号的混凝土进行浇筑，表面平整，搭接平顺。待混凝土初凝后，进行拉毛刻槽，能使其更好地与沥青面层连接。

4 病害防治

大多数新旧桥梁拼宽在后期使用中通常都会在接缝处出现病害，因此接缝施工是整个桥梁拼宽施工中最关键的一道工序。旧桥混凝土收缩和徐变绝大部分已完成，桥梁基础的沉降也大部分完成或已经处于稳定状态，而新桥混凝土收缩、徐变及基础沉降都处于发展期。新、旧桥梁接缝处刚度不同，在车辆荷载作用下产生不同的挠度，会导致桥面产生纵向裂缝。经过车辆荷载的反复作用，接缝处的纵向裂缝随之发展，雨水渗透导致钢筋锈蚀会加剧裂缝的发展。在桥梁拼宽接缝施工要注意以下几点。

①旧桥混凝土的凿除一定要确保凿至梁体顶面，浮渣清理干净。凿除中要注意保护好旧桥的预应力筋，以防止旧桥预应力松弛而出现病害。

②加强对新桥的沉降监测，确保新桥有一定的自然沉降和混凝土收缩徐变时间，只有新桥沉降进入基本稳定阶段才能进行桥梁拼宽接缝的施工，一般在新桥桥面系施工完成后30～40天后即可进行接缝施工。

③浇筑湿接缝混凝土时，通过试验确定外掺1.2%的钢纤维以提高混凝土的抗裂性能，控制混凝土塌落度不宜过大以减小收缩率。

④安装耐厚钢板要确保钢板平面与新旧桥梁平行并密贴，提高桥梁使用寿命。

⑤在施工接缝处的桥梁铺装时，在铺装层中加铺一层钢筋网片，提高接缝处桥面铺装的整体性。

以上五点就是新、旧桥梁拼宽接缝施工中的几个质量控制关键环节，在施工过程中要重点管控这几个环节，方可保证桥梁拼宽接缝的施工质量。

5 结语

随着我国城市交通快速化进程的加速发展，城市互通立交桥拼宽改造升级日益增多，为减少通车后因出现质量通病增加运营成本，本桥施工对有效控制桥梁拼宽接缝病害的产生积累了一些施工经验和数据，这将对今后类似桥梁的施工起到一定的借鉴参考作用。