市政桥梁拼宽加固施工分析

2022-05-20黄灿刘宇张路陈松

工程建设与设计 2022年7期

黄灿，刘宇，张路，陈松

（重庆市市政设计研究院有限公司，重庆400020）

1 引言

桥梁在城市交通中占据重要地位。目前，随着车辆数目的不断增长，既往市政桥梁运输、承载能力已渐渐无法适应当下的发展需求，为了充分保证经济发展的可持续性，需对部分市政桥梁工程进行拼宽加固。拼宽加固是指在原有桥梁结构基础上，通过拓宽桥梁宽度、面积，以达到提高交通承载能力及运输效率目的。但在实际拼宽加固施工过程中，为有效保证改建桥梁顺利投入使用，需对其具体施工工艺进行优化、完善。据此，论文对市政桥梁拼宽加固的设计核心思路进行了深入分析。

2 桥梁拼宽加固的原则及要求

拼宽加固是优化桥梁设计、提高桥梁承载能力的重要工程。从制度、从业资格方面，市政桥梁都与公路桥梁存在明显差异，即便在同样的人工、材料、预算下，二者的工程造价也会存在明显不同。对市政桥梁进行拼宽加固应遵循以下原则和基本要求：

1）确保施工安全。在所有施工项目中，保证施工安全都是相关部门及工作人员需要重点关注的环节。桥梁的使用性能及使用寿命会受到外界多种因素影响，当温度存在较大变化，且地基结构不均匀或遭受腐蚀、沉降、振动时，桥梁的使用情况均会受到一定影响。除此之外，若桥梁交通流量较大，桥面行驶车辆严重超载、超重时，对桥梁进行加宽施工也会存在一定安全隐患。为有效保证桥梁拼宽加固的施工安全，需对以上因素建立相应的应急机制，在保证上述隐患彻底清除的情况下开展施工，可在一定程度上提高施工质量及效率。但拼宽加固的目的在于缓解交通压力，提高桥梁承载能力，因此，为了避免影响桥面车辆通行，造成交通堵塞，在对市政桥梁进行拼宽加固施工时可采取半封闭方法进行。

2）避免损坏或更换桥梁原有结构。桥梁是市政建设的重要工程，其建成所耗费的人力、物力、财力资源均较大，拼宽加固是为了进一步提高桥梁的使用率，若在施工过程中发现桥梁原有结构已发生损害或存在缺陷时不应继续施工[1]。可邀请专业检测结构对桥梁整体状况进行综合评估，并结合检测结果与相关单位及部门进行协商，制订科学、合理的应对方案后再继续施工。在加固原有桥梁结构的同时避免对桥梁造成新的损伤，是施工单位所需遵循的重要施工原则。

3）制订系统、全面的加固施工方案。施工方案作为施工队伍在实际作业过程中的重要参考标准，对约束施工人员行为、保障施工效果及施工质量均有着重要作用。因此，相关单位在承建市政桥梁拼宽加固工程时，在开始施工前应制订系统、全面的施工方案。方案中应包含桥梁病损状况、使用情况、性能作用、交通状况、承载能力、加固参数、施工具体流程、关键技术、影响因素等多个方面，且不应局限于某一方案，可同时制订多个方案，相关负责人在充分考虑各种因素后，选择最佳方案，指定相应施工单位开展作业。

4）保证新旧结构的一致性。为确保加固结构不会对原有桥梁结构造成影响，在实际施工过程中，需注意保证拼宽加固结构与原有结构的一致性。这里所说的一致性不仅仅是桥面平整度的一致，新旧结构间的跨度、空心板、主梁、刚度等均应保持一致，这对优化桥梁的整体受力情况及延长桥梁使用寿命有重要意义。同时，观察加固后桥梁的混凝土结构是否存在脱落、裂缝等也是衡量加固结构是否合理的重要指标。

5）结合桥梁实际使用情况施工。检测桥梁原有承载性能、通行能力是保障拼宽加固顺利实施的有效措施。为保证检测结果的精确度，可通过数据分析、计算等方法，将加固材料的性能指标及加固方法的可操作性指标进行相应评估。在选择具体施工工艺及设备时，也应充分考虑现场施工环境及条件，才能确保施工的可行性。

6）严格依照统一的施工流程及步骤进行施工。卸载、加载、协同受力均是桥梁拼宽加固的重要环节，但在实际施工过程中，桥梁的结构受力模式、荷载能力及作用点均可能出现一定变化，为避免出现其他施工意外，破坏桥梁结构，增加施工作业负担，在施工过程中需严格按照制定好的工艺流程进行施工。

3 桥梁拼宽加固的常用方法及技术要点

3.1 常用的桥梁拼宽加固方法

1）悬臂挑梁加固。针对部分原有结构保存完好、承载能力较好的市政桥梁进行拼宽加固时，大多施工单位会选择此加固方法。在对悬臂挑梁进行加固处理时，需对原有桥梁的钢筋混凝土承重结构进行改建，通过对桥梁进行横向调整后，即可满足提高桥梁横向系数的作业要求，而通过钢板粘贴进行加固对提高桥梁整体荷载能力也具有积极作用。此外，为了确保后期桥梁投入使用后的安全性及稳定性，完成拼宽加固后也需在桥梁的人行道及行车道侧分别增设悬臂梁，将原有护栏拆除后重新浇筑。此加固方法适用于各类拱形和梁式桥，拼宽加固双侧时无须另外拓宽桥墩，这对减少施工队伍作业量、提高施工效率均有重要意义，且双侧加宽后可以在很大程度上缓解原有桥梁交通及运输压力[2]。

2）增设边梁、加固主梁。采用此方法进行拼宽加固前，需要将桥梁原有结构双侧的护栏及人行道拆除，其实际是通过增设边梁与主梁进行铰接来实现增宽桥面宽度的目的。增设的边梁结构可在一定程度上缓解原有桥梁的承载压力，但不会对其本身的横向承载力及主体剪切力造成影响。但需要注意的是，增设边梁要求原有桥梁结构具备足够的桥墩顶宽度，否则在实际施工过程中需要另外拓宽桥梁上端的盖梁结构。此加固方法并不适用于所有桥梁类型，因此，对面临桥墩顶宽度不足但必须进行拼宽加固的桥梁来说，应用此方法无疑会增加作业负担，且经拓宽盖梁后的桥梁荷载能力具有一定的局限性。

3）新建单边桥梁。桥梁具有一定的使用期限，随着使用年限增长，城市中部分市政桥梁就会出现结构老化、桥面破损现象，为充分适应目前城市经济、交通不断发展下的新需求，对部分老旧市政桥梁进行拼宽加固是必然趋势。桥梁工程耗时长、成本较高，如果直接将原有桥梁拆除再另行修建新的桥梁工程无疑会严重增加投资成本，且将原有桥梁拆除后，交通往来也必将受到严重影响。在保证原有交通运营条件的情况下，对桥梁承载力、使用性能进行优化，可采用新建单边桥梁的方法。但在应用此方法进行拼宽加固时，施工单位会面临如何最大程度上保证新旧桥梁结构良好衔接的作业难题。这要求施工单位在新建单边桥梁时，确保新旧桥梁结构间跨度、空心板、主梁、刚度等参数的一致性。同时，进行单边桥梁新建时，施工队伍需要综合考虑较多外界因素，工程成本相对较高，因此，若非必要情况，一般都不会选用此方法进行桥梁拼宽加固。

3.2 施工中的技术难点

1）接缝连接处理。由于旧桥梁与新建加固桥梁的沉降、结构参数存在较大差异，因此，在对桥梁进行拼宽加固时，需对宽度的具体数据进行严格设计和计算，并结合数据制订相应施工方案。桥梁施工中的接缝连接是整个工程中的技术难点之一。目前，大多数施工单位会选择湿接头对接缝进行连接。采用焊接钢管处理原有桥梁连接处，铰接桥梁拓宽部分，采用预制板代替原有桥梁板，同时预留50 cm 宽缝隙将混凝土埋入，以实现新旧桥梁的连接。经湿接缝处理后，新旧结构间性能一致，稳定性较强。

2）横隔板连接处理。为保证新旧桥梁结构间的应力一致，需在新建结构与旧有结构的空心板节点处进行拓宽，分别在高2 m 及4 m 处在新旧结构间的防渗漏区域放置横隔板进行连接。

3）旧桥维护措施。在对桥梁进行拼宽加固后，在其应用过程中可能会出现空心板厚度不够、挡土墙前倾、空心板表面碳化、开裂等问题。为有效避免以上问题发生，在进行桥梁拼宽加固时，可对旧桥部分进行有效维护，具体措施包括：（1）对使用年限较长的桥梁进行施工作业时，可通过桥面重新铺设来增强桥梁使用性能；（2）若加固过程中发现旧桥结构中存在空心钢筋混凝土也需进行相应的维护处理。需要注意的是，在对老旧桥面进行重新铺设时，要将损坏部分彻底清除，对于原有结构较为薄弱的部分也可以通过增加钢筋的方式来改善其承载性能。做好必要的维护和加固处理是有效避免沉降差异过大的重要措施[3]。

4 常用拼接方法

4.1 上下部结构连接

通过横向植筋的方式将桥梁上下部结构直接连接起来，并采用混凝土进行统一浇筑，可使拼宽加固部分与原有桥梁形成一个整体。此方法适用于旧桥性能较好时的悬臂挑梁加固，此类加固结构刚度较大，直接连接也不会出现明显的形状改变，但采用此方法拼接时需保证桥梁所在地基足够稳定。同时，在进行上下部结构连接时，应尽量避开汛期，避免施工工程过程中河水反复冲刷导致结构稳定性及整体工程质量受到影响。

4.2 仅连接上部结构

对于新旧结构挠度、跨度差异较小的桥来说，在进行桥面铺装时经纵向铺设钢筋，亦可充分保证桥面的平整，即便施工桥梁的新建部分为梁式桥、原有部分为拱形桥，采用此连接方法也不会对桥梁下部结构造成影响。且与其他连接方式相比，此拼接方法对下部结构所产生的附加内力较小，桥梁连接面的结构几乎不会被破坏，但其上部结构的内力仍较大，因此，采用此拼接方法进行桥梁加固时，需要严格做好桥梁地基的维护工作，这对降低后续桥梁沉降有着重要意义[4]。

4.3 上下部结构分离

在新旧桥梁结构间增设一条隔离带，即可实现二者相互分离且互不影响的效果。此方法适用于需要增设车道的桥梁拼接，可在一定程度上缓解桥梁交通压力，但此拼接方法实质上并不能提高桥梁的整体承载能力。且需注意的是，经此方法拼接后，新旧桥梁结构间的基础沉降可能存在一定差异，长此以往，一旦连接处出现裂缝，对桥梁行车安全及整体稳定性均会造成一定影响[5]。对于使用期限较短的市政桥梁可选用此拼接方法，但其对于绝大部分工程项目来说，此方法仍存在一定局限性。