评价双向八车道高速公路桥梁模数式伸缩缝分段维修更换技术

2021-05-19高建轩

黑龙江交通科技 2021年4期

高建轩

(山西路桥第一工程有限公司，山西太原 030000)

模数式伸缩缝是一种常用的伸缩缝形式，尤其是在高速公路桥梁中。随着高速公路车流量的不断增加，伸缩缝作为一种特殊结构更容易发生损坏，影响其正常作用的发挥。因此，在实际工作中，应根据伸缩缝实际情况，结合其损坏产生原因，采取行之有效的维修更换技术。

1 工程概况

某高速公路C标段是一段按照双向八车道标准设计的高速公路，该段高速公路从2013年6月开始通车至今已有7年的时间，其车流量从通车初期的1.3万增加至当前的3.95万，年平均增长量达到了25%。该段高速公路中布设的桥梁，主要采用模数式伸缩缝，如图1所示，目前为止，共维修或更换了7条伸缩缝，总维修或更换率达到4.86%，总更换长度约102.3 m，实际占比为3.92%，主要损坏部位是第3与第4车道。桥梁中，伸缩缝主要处在下坡段，大部分伸缩缝都是在冬季损坏的，具体的损坏情况以位移箱损坏导致中梁塌陷或断裂为主。除此之外，还有14条伸缩缝发生了不同程度的扭曲与中梁变形。

图1 模数式伸缩缝

2 伸缩缝损坏情况与产生原因分析

通过数据统计和分析处理，该段高速公路从开始通车到目前的车流量中，货车占比不断增加，从最初的19.12%增加至当前的40.27%，并且总货车交流量中五类大货车实际占比也从最初的39.80%增加至49.77%。目前为止，从单车道伸缩缝上通过的货车流量可以达到13 387.92万，相当于5 280.85万的轴压荷载。根据数据分析结果，大型货车施加的轴压荷载不断增加会直接影响到伸缩缝寿命。通过对该段高速公路首条伸缩缝产生的损坏情况的分析，损坏的临界点是货车过载达到990.3万，相当于7 622.77万的轴压荷载，在之后的时间里，陆续有7条伸缩缝产生损坏，这些伸缩缝的损坏位置都为货车专用车道。

通过以上分析，结合其它相关调查结果，导致伸缩缝产生损坏的原因包括：

(1)车辆荷载。在高速公路运营过程中，货车荷载尤其是超载货车施加的荷载是导致伸缩缝损坏最主要的原因。

(2)设计不当。在设计过程中，对伸缩量进行的计算不够到位或不够准确，使伸缩缝的选择和设置不合理。另外，如果伸缩缝和槽口预埋锚固存在问题，或排水不到位，会使伸缩缝发生位移、变形或腐蚀，导致损坏。

(3)施工工艺方面。比如伸缩缝在施工中存在质量问题，没有严格把控好具体的工艺及方法，导致伸缩缝提前损坏。

3 维修更换技术

就目前来看，针对该段高速公路这种比较特殊的情况，在伸缩缝维修更换方面还没有形成统一的技术规范与标准，所以只能根据该高速公路实际情况，结合以往施工经验来确定适宜的伸缩缝维修更换技术方法。

该段高速公路目前有7条伸缩缝产生损坏需要维修更换(记作1#～7#伸缩缝)，针对不同的伸缩缝，需要先明确实际情况，其中，1#伸缩缝所在位置为K192+320的第3和第4车道中间，其型号为MZL240，更换长度20.6 m，采用机场自流平混凝土；2#伸缩缝所在位置为K184+400的第3车道，其型号为DL160，更换长度20.6 m，采用机场自流平混凝土；3#伸缩缝所在位置为K184+620的第4车道，其型号为DL160，更换长度20.6 m，采用机场自流平混凝土；4#伸缩缝所在位置为K182+800的第4车道，其型号为DL160，更换长度20.6 m，采用强度等级为C50的钢纤维混凝土；5#伸缩缝所在位置为K192+680的第3车道，其型号为MZL240，更换长度4.5 m，采用强度等级为C50的钢纤维混凝土；6#伸缩缝所在位置为K181+900的第3和第4车道中间，其型号为DL160，更换长度6.8 m，采用强度等级为C50的钢纤维混凝土；7#伸缩缝所在位置为K184+550的第3和第4车道中间，其型号为DL160，更换长度8.6 m，采用强度等级为C50的钢纤维混凝土。

近两年有4条伸缩缝发生损坏，设计采用全段拆除的方法处理，因该段高速公路的通行保畅压力相对较大，所以全段更换应分成两次进行，具体的施工工序为：

(1)先临时封闭第3和第4车道，随即开始区域安全布控工作；

(2)由人工采用风镐拆除损坏的伸缩缝；

(3)在缝槽中预埋钢筋并进行必要的校正处理；

(4)安装并焊接新伸缩缝；

(5)在接缝处支模并浇筑混凝土；

(6)安装阻水条；

(7)通车前检查。

将第3和第4车道上的伸缩缝修复好以后对第1和第2车道进行修复，在整个施工过程中应在夜间进行必要的封道。然而，封道的手续审批起来比较麻烦，而且安全和保畅方面的压力很大，最快完成修复也需要7～9 d的时间。

通过和专业单位的沟通与实地查看，施工中应严格遵循精准养护基本原则，以此尽可能降低伸缩缝维修更换时的风险，并缩短相应的工作时间。对此，将原更换方案调整成分段更换。从费用方面考虑，若采用整段更换方案，每次的费用为20万元左右，而更换方案以后，费用能减少至5～7万元。从工期方面考虑，若采用整段更换方案，需要10 d左右的时间，而更换方案以后，工期能减少至1 d左右。综合来看，采用分段更换方案不仅能减少费用、缩短工期，而且还能大幅降低安全风险。

在实际的分段更换过程中，需要注意以下几个方面的要点：

(1)根据桥梁设计图纸，结合桥梁的实际情况，确定伸缩缝的具体形式与长度，以损坏的伸缩缝所在位置以依据，将其顺延到没有发生损坏现象的位移箱处，同时在此基础上预留10～20 cm的长度，在伸缩缝的两端同时要预留10～20 cm的长度，以此保证新、旧伸缩缝之间保持平直，并使承载能力达到要求。

(2)将旧伸缩缝凿开以后，如果发现预埋加固钢筋有缺失，应预留槽口，同时要使其具有良好的可焊性。

(3)在施工结束后，应尽可能向后延长防水条的恢复时间，在伸缩缝混凝土实际强度切实达到设计要求后进行安装，避免损坏与移位。

(4)对预埋锚固钢筋进行焊接的过程中，焊接方法以分段点焊为主，确保和现有装置之间可靠相连。

(5)在选择具体混凝土材料时，应充分考虑实际情况，当前比较主流的是采用钢纤维混凝土，必要时也可使用机场自流平混凝土。如果选择的是钢纤维混凝土，则要注意在下部减少钢纤维的掺加，以此提高其流动性，保证混凝土的密实度。