国省道公路危桥桥梁质量提升改造的桥面系改造技术方案

孙 健

(上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司，广东 汕尾 516400)

1 国省道危桥质量提升改造工程技术结论

1.1 桥面铺装质量提升设计

(1)质量提升改造既有桥面铺装为沥青混凝土，质量提升改造为沥青混凝土

①如果沥青混凝土铺装层破损比较严重，沥青混凝土铺装层全部凿除或洗刨后按原设计厚度回铺。

②如果沥青混凝土铺装层较好，沥青混凝土铺装层厚度≥8 cm时，洗刨4～5 cm后回铺。

③防水混凝土铺装层破损比较严重，全部凿除后按原设计厚度回铺。

④防水混凝土铺装层表面有松散或破损时，可洗刨至钢筋网后回铺；局部破损亦可局部处理。

(2)质量提升改造既有桥面铺装为水泥混凝土，质量提升改造为沥青混凝土

①原水泥混凝土铺装层破损比较严重，则全部凿除。

②原水泥混凝土铺装层比较完好，凿除或洗刨至混凝土铺装层厚度；局部破损局部处理。

③铺装层厚度根据公路等级、原铺装层厚度、上部结构型式及桥梁护栏的高度确定铺装层厚度，采用原则如下。

二级及以上公路—上部结构为板时(≥7 cm沥青混凝土+10 cm水泥混凝土)；上部结构为箱梁时(≥7 cm沥青混凝土+8 cm水泥混凝土)；

二级及以下公路—上部结构为板时(≥5 cm沥青混凝土+10 cm水泥混凝土)；上部结构为箱梁时(≥5 cm沥青混凝土+8 cm水泥混凝土)。

(3)既有桥面铺装为水泥混凝土，大中修为水泥混凝土

①水泥混凝土铺装层破损比较严重，则全部凿除，按原设计厚度回铺。

②水泥混凝土铺装层有麻面，可洗刨至铺装层钢筋网后回铺至原设计厚度；局部破损局部处理。

1.2 桥梁护栏质量提升设计

既有桥面铺装为水泥混凝土，大中修改为沥青混凝土，当桥梁护栏高度不满足原防护等级要求时，波形梁护栏增加立柱高度，组合式护栏增加混凝土墙的高度。

根据现行的《公路交通安全设施设计规范》，确定提升护栏的防护等级。

路基护栏防护等级选取首选要判断事故严重程度等级，根据《公路交通安全设施设计规范》，选择防护等级，事故严重程度分为高、中、低3个等级。

中央分隔带采用整体式护栏时，比分设施护栏事故严重程度要高1个等级，设计中优先采用分设式护栏。

桥梁护栏防护等级选取的事故严重程度等级，按照《公路交通安全设施设计规范》的条件判断即可。

护栏结构碰撞荷载计算过程较复杂，《公路交通安全设施设计规范》给出了桥梁护栏的横向碰撞荷载标准值的查表方法。根据防护等级和最大横向动态变形值查表得到。

为发挥护栏整体作用，护栏应满足最小结构长度。护栏类型可分为刚性护栏、半刚性护栏和柔性护栏。在某些特定条件下最适合选择某种护栏构造要求[1-2]。

1.3 桥梁支座

支座应按规范要求水平放置，支座设置应考虑可检查，可更换的空间，一般不宜采用支座槽，但支座要黏贴于下部结构。

一般支座承载力不大时，优先采用板式橡胶支座，其平面尺寸设计应按产品规格选择，满足最大承载力，抗滑，最小承载力等指标，其厚度应满足温度、制动力、混凝土收缩徐变，预加应力和地震力等水平力作用时的要求。

支撑承载力较大时，宜采用盆式橡胶支座，非固定盆式橡胶支座的位移由滑板滑动形成，因此选择非固定盆式支座，除了满足承载力、上部结构转角外，对于小半径弯桥还要注意满足盆式支座在水平力作用下的横向位移量。

1.4 伸缩装置质量提升设计

(1)应清除缝内垃圾、废土等垃圾杂物,使其正常工作,若有异常应及时修理或更换。

(2)伸缩缝应根据计算选型，应考虑上部结构温度变形、混凝土结构收缩徐变、预加应力、梁端转角、伸缩缝安装宽度、安装时温度及施工误差等因素，并适当留有余地。设计时应提供安装时的缝隙值。

1.5 涵洞质量提升设计

(1)视涵洞进出水口损坏情况，采取如下维修加固措施。

①陡坡、水流冲击严重的小桥涵，入口处增加防护措施，铺砌隔水墙宜适当加深。

②进出水口铺砌长度可适当延长，并增加隔水墙深度；有条件的地区铺砌采用浆砌块石，并用砂浆抹面。

③山岭丘陵地区涵洞出水口铺砌常易损坏，可适当增加消力设施，消力槛的末端应设置混凝土或浆砌块石抑水墙,或设置3级挑槛。

(2)平原地区涵洞常易发生泥砂淤积,影响涵洞过水性能；建议在涵洞进水口处设置沉砂井,以沉淀泥砂、杂物。

(3)部分涵洞因建设年代较早，常易发生管节间渗水、漏水病害，导致福安街基础沉陷；处理病害时应挖开涵洞,再重建基础。也可直接采用对地基及基础压浆的方法处理。涵管变形较大时,应查明原因进行处理；适当时可采取拆除重建方案[3]。

(4)波纹管涵发生涵管沉陷、变形,应挖开填土进行修理。管底应按土质情况做好垫层,管上加铺一层防水层,并注意对回填上分层夯实。

(5)涵洞的侧墙和翼墙,如有倾斜变形发生,应查明原因后加以处理,如因填土未夯实发生沉落,或填土中水分过多土压力增大而引起的,应更换透水性好的填土并夯实;如属基础变形引起的,则需要修理或加固基础。

(6)因加宽或加高路基导致涵洞长度不足时,应接长处理。一般可将原涵洞洞身接长,两端新建洞口端墙和路基护坡;当路基加高、加宽不多时,也可采用只加高两端洞口端墙或加高加长洞口翼墙的方法。

(7)既有涵洞地基承载力不足为涵洞病害的常见型式，常规处理方案为挖开并进行换填、强夯和抛石等处理方案，也可采用注浆加固等措施[4]。

(8)既有涵洞设计位置与水流方向不一致亦为较常规病害，主要发生原因为涵洞建设年代较早，近年来黑龙江地区通过农业专项改造，改善了国省道两侧农田的排水条件，导致部分公路涵洞的设置不适应农田水利的改造。质量提升时应充分征询水利、农业部门的意见建议，合理设置改造后的涵洞位置。

2 技术结论及技术方案的不同看法及建议

(1)既有结构利用前应掌握结构的材质状况、耐久性状况和承载能力状况，必要时采取针对性维修措施，保证结构合理利用、长效耐久。

在开展设计前应准确掌握原桥梁结构与材质现状、进行承载能力检算和耐久性评估等，分析维修加固的可行性和必要性，提高维修处治的针对性。

(2)质量提升设计应考虑恒载增加对结构的影响，必要时对相关结构和地基基础进行验算；对于提高荷载等级或结构改造增加恒载的情况，应对相关被影响部件进行验算，特别是下部结构墩柱与基础。需要时可采用增补桩基或地基加固等。

(3)质量提升设计应保证新增结构与原结构连接可靠，协同工作；强化新老结构的连接性能，避免出现两层皮现象。加强连面处理、连接构造等要求[5]。

(4)带挂孔结构的桥梁，应加强牛腿局部构造的可靠性，有条件时可增加防落梁冗余构造。

(5)更换改造设计应对拆除方式提出要求，结构利用部分采取保护和维修加固措施；更换构件会改变结构受力过程，对结构受力影响很大。 对于利用的构件应进行保护和维修补强。

(6)桥梁拼宽部分上部结构形式和跨径宜与既有结构保持一致。 拼宽新旧桥梁连接部位刚度应基本接近，传力构造可靠耐久。尽量避免不同桥型的横向拼宽。

(7)拼宽桥梁设计时应综合考虑结构形式、跨径布置、拼宽部分自身稳定性和地质等因素，确定新结构与既有结构间是否连接。桥梁拼宽前应对原桥从耐久性和安全两方面评估利 用价值，利用价值不足桥梁应拆除重建。 桥梁拼宽连接方式推荐采用上连下不连或上下均不连的方式[6]。

(8)桥梁质量提升改造结构连接时采用合理构造保证新老结构连接可靠耐久，各结构部分宜采用同一荷载等级。 连接构造应保证在长期轮载作用下可靠耐久，该部位应控制现浇混凝土收缩，加强现场养护等。

(9)桥梁质量提升改造考虑新老结构协调，采用合理措施减少新老结构基础之间沉降差。

(10)桥梁质量提升改造桥梁结构拆除应制定拆除方案，方案应考虑安全与环保要求。

(11)桥梁质量提升改造局部拆除应尽可能避免损伤原结构，避免不必要的拆除及更换。

(12)桥梁质量提升改造跨径较大的拱桥拆除应进行专项设计，给出逐级拆除的顺序和拆除荷载量[7]。

(13)桥梁质量提升改造桥梁拆除需要时采取施工监控措施[8]。

3 结论

国省道公路桥梁是国省道公路的重要组成部分。国内很多地区国省道桥梁由于建设年代，建设水平和标准的原因，同时桥梁桥面系设施的设置根据地域不同而多种多样，防护能力各异。同时经济社会持续发展，行车速度提高，车辆载重量增大，社会公众对运营桥梁行车安全防护能力提出更高的要求。桥梁质量提升勘察设计旨在充分提高公路桥梁安全、适用、耐久和安全防护能力，紧扣“交通强国”建设要求，系统提升该项目所在地区国省道桥梁运营质量要求。

桥梁桥面系的维修改造是一项经常性的工作，桥面铺装质量提升设计分为既有桥面铺装为沥青混凝土质量提升改造为沥青混凝土、既有桥面铺装为水泥混凝土质量提升改造为沥青混凝土，既有桥面铺装为水泥混凝土大中修为水泥混凝土3种情况，分别采用不同的对应措施。

桥梁护栏质量提升设计着重分析了因规范更迭而导致的护栏等级的对应变化，强调了应根据现行的《公路交通安全设施设计规范》，确定提升护栏的防护等级[9]。

桥梁支座的设置及维修亦为桥梁桥面系维修的重点工作，支座更换因根据桥梁结构类型制定可行的施工方案，必要时亦提出经过审核的专项施工方案。

伸缩装置质量提升设计为经常性工作，黑龙江地区国省道桥梁伸缩装置的损害经常发生，尤其冬季冰雪路面时易发生交通事故；质量提升设计强调了对伸缩装置的日常养护，同时对需更换的伸缩装置应综合考虑上部结构温度变形、混凝土结构收缩徐变、预加应力、梁端转角、伸缩缝安装宽度、安装时温度及施工误差等因素，并适当留有余地。设计时应提供安装时的缝隙值[10]。

黑龙江地区为国家重点产粮区，国省道两侧多为农田，涵洞质量提升设计时兼顾农业灌溉及排水已成为涵洞设计中的重点工作。既有涵洞设计位置与水流方向不一致亦为较常规病害，主要发生原因为涵洞建设年代较早，近年来黑龙江地区通过农业专项改造，改善了国省道两侧农田的排水条件，导致部分公路涵洞的设置不适应农田水利的改造。质量提升时应充分征询水利、农业部门的意见建议，合理设置改造后的涵洞位置[11]。