桥梁改扩建工程梁板更换施工技术

摘要：文章以广西沿海高速公路改扩建一期工程№.1合同段三座桥梁的施工为背景，阐述了桥梁改扩建工程梁板更换施工技术，其与传统施工方法相比较，安全性大大提高，而且施工过程不会产生震动、冲击、粉尘、飞屑等，对高速公路的交通影响小，社会效益和环保效益明显。

关键词：桥梁；改扩建工程；旧梁板；更换

中图分类号：U445.4A190633

0引言

随着交通流量的不断增大，我国现有公路容量已经难以满足公路交通日益增长的需求，需要对一部分城际高速公路进行改扩建。在此过程中，由于种种原因，原有桥梁上构的承载力已不能满足要求，但桥梁下构桩基、墩柱及盖梁等结构还能满足使用要求，这就需要将原有桥梁的梁板进行更换［1］。桥梁梁板更换施工技术是指更换旧桥上部结构预制箱梁、T梁及桥面系，保留桥梁原有下部结构盖梁、墩柱及桩基的技术［2］。采用该技术不仅能满足更大交通流量的需求，还能节约桥梁下构建设成本，缩短工期，产生良好的经济效益和社会效益。

在广西沿海高速公路改扩建一期工程№.1合同段三座桥梁的施工过程中，结合现有的国内技术，探索了桥梁改扩建工程梁板更换施工技术。本文通过梁板的切割分离更换施工方法［3］，系统阐述了材料设备准备、交通管控及梁板切割等技术措施在3座桥梁梁板拆换施工中的运用，形成了较成熟的工艺，现将研究成果总结供同类型工程参考。

1技术原理及特点

1.1技术原理

按照施工计划完成桥梁加宽部分下构工程施工，在预制场同步预制新梁板，梁板预制达到一定数量，对需要换梁施工的半幅桥梁进行封闭，利用专业混凝土切割设备将桥梁上构进行整体切割分离，钻芯机在指定位置钻好吊孔，由起重设备将旧梁板整体吊出，新梁板安装就位，完成桥梁上构的更换［4］。

1.2技术特点

该工法通过对桥梁上构进行整体切割，整体吊出，施工速度快、效率高，且仅对作业面进行封闭，道路可以实现半幅通车，对交通的影响小。此外，该工法施工工序简单，所需工人数量少，从而降低了安全风险。

桥梁拼接对施工技术要求较高，利用该工法施工时需按规程作业，勤测量、多观察以保证工程质量。

1.3技术适用范围

适用于单孔跨度40 m及以下的上构连接下构分离改建简支梁桥上构梁板更换工程［5］；现浇连续梁桥、现浇梁桥上构、桥梁下构及其他钢筋混凝土结构建筑物拆除亦有借鉴价值。

2应用工程实例

广西沿海高速公路改扩建一期工程№.1合同段有大桥1座、中桥2座，共有旧梁板364片、新梁板452片，包含16 m、20 m等，均为后张法施工。

3材料及设备配置要求

3.1材料控制

3.1.1新旧盖梁上湿接缝混凝土材料

水泥：选用42.5普通硅酸盐水泥。

砂：首选中粗砂，细度模数为2.5～3.0，平均粒径应≥0.38，含泥量应≤3%。

粗集料：应按要求准备连续级配碎石，含泥量应≤1%，骨料粒径应≤25 mm。

UEA膨胀剂：一般性能混凝土的UEA掺量为胶凝材料的10%～12%，高性能混凝土UEA掺量为6%～8%。

钢纤维必须采用铣削型，掺量体积比例为1%～1.5%。

3.1.2裂缝修补材料

裂縫宽度≥1 mm的，采用压力灌注聚合物水泥注浆处理。

0.15≤裂缝宽度＜1 mm的采用灌注裂缝修补胶进行修补。修补胶主剂为环氧树脂，同时需要掺入增韧剂、固化剂、稀释剂等［6］，根据现场实际要求配制。配合比见表1。

3.2设备机具（表2）

4工艺流程及操作要点

4.1施工工艺流程（图1）

4.2施工操作要点

4.2.1换梁施工前准备工作

桥梁加宽施工前需要复测旧桥的坐标和高程，计算并复核其在图纸上的位置和标高是否正确。新拼桥梁桩位放样时必须双控：即按照施工图给定的桩位坐标放出桩位，然后将旧桥墩台盖梁的边线延长，边线延长后与按施工图实测桩为中心拟合，误差超过范围必须调整坐标确保新旧桥误差在允许范围内［7］。

出于对高速公路交通安全的考量，新桥桩基不采用人工爆破挖孔施工。桩基成孔施工应确保旧桥结构不受损伤，靠近旧桥的桩基不宜采用冲击成孔工艺，若采用冲击钻施工时要严格控制冲程。

为控制桩基础差异沉降，必须严格控制灌注桩尖沉淀层厚度≤0.2 d（d为桩径）。对新桥台进行施工时，应采取措施确保桥台后的路基稳定。

4.2.2安装单外侧梁板

在桥梁单侧下构完成后，及时逐跨进行梁板安装。用旧桥作为吊车的支点先进行外侧3片梁板的安装，安装完成后，才能进行旧桥护栏、桥头搭板、墩顶混凝土和伸缩缝的拆除。

4.2.3旧梁板拆除的施工组织

对要拆除的桥梁上构进行分幅拆除，先拆外侧，待外侧的桥面铺装完成后再拆内侧，这样既可以保证应急车道的畅通，未拆除部分桥梁也可以作为吊车的支点用于吊出旧梁板和安装新梁板。

4.2.4旧桥上构分幅逐跨拆除施工

4.2.4.1桥梁附属设施的拆除

桥面附属结构物主要有护栏、桥头搭板、墩顶混凝土和伸缩缝等［8］。拆除护栏时应防止护栏从桥上坠落，然后用炮机配合气割破除护栏底部混凝土和连接钢筋，收紧倒链将栏杆拉倒在内侧路面上。对于单孔跨径20 m及以下的结构，可将防撞栏与边板整体切割吊出。

4.2.4.2钻取吊孔和切割翼缘板

（1）根据设计图纸放出旧桥梁板之间纵向翼缘板理论中心线，并在靠近旧梁板梁端1.5 m的翼缘板位置放出吊孔的位置。

（2）切割机具的选择：①对于切缝深度较浅（＜30 cm）的可以选择墙锯；②对于切缝深度较深（＞30 cm）的选择线锯；③风镐或炮捶式挖掘机辅助切割。

（3）用钻心机钻取出吊装孔。旧梁板之间的翼缘板用切割机直接切割（不必单独破除原路面层及连接钢板）。应急车道的梁板翼缘板暂时不切割，其余全部切割。但每道翼缘板靠近梁端的部位留下50 cm暂不切割，以提高机械行走作业的安全性，待需要拆除时才对相应梁板预留的50 cm翼缘板进行完全切割。

4.2.4.3吊出旧梁板

选择合适的起吊设备，以未切割桥梁部分为支点，将梁板逐孔吊出，由梁板运输车运至指定的地点进行破碎。

4.2.5旧盖梁上的垫石施工

首先在盖梁上钻植筋孔，采用压缩空气清孔，往孔内注入调好的植筋胶，插入处理好的钢筋，并在室外温度下自然养护24 h以上再进行垫石钢筋混凝土的施工。

4.2.6新梁板安装

利用专用梁板运输车将梁板运至现场，用两台安放在未拆部分旧桥上的起重设备将梁板吊装就位。

5安全及质量控制要点

5.1安全控制要點

新桥下构工程施工时，应在旧桥防撞栏上设置一定高度的防落钢丝网。旧桥拆除时，应在未拆部分桥面的边缘放置预制混凝土防护栏并合理布置安全标志。

5.2质量控制要点

（1）要严格控制支座垫石的标高，防止出现标高不符合设计而影响桥面标高。

（2）新老盖梁上梁板拼接前应采用二等水准测量方法测定新桥沉降情况，沉降超过规范要求则应暂停施工制定新对策［9］。

（3）旧梁板切割时要注意切割深度的检查，防止切割到旧盖梁。

6效益分析

6.1施工进度情况分析

在对沿海高速公路改扩建一期工程八尺江大桥左幅7跨的1#～6#共42片梁板的切割更换施工过程中，8台墙锯切割机7 d完成了旧梁板切割破除，2 d完成了旧梁的吊出，3 d完成了新梁板的安装施工，施工进度较快。

6.2施工成本分析

机械设备量、使用人工情况记录见表3。

由表3分析，将各项目的总价相加除以换梁片数可以得到切割更换每片梁板的成本为：（6 720+420+14 000+180+32 000+29 400+11 200+3 000）/42=2 308元。另外，破除梁板需收集和运输的废钢材，以及清理混凝土渣所需要的工、料、机情况见表4。

由表4可以算出每条梁的梁板破除、废钢筋回收、混凝土废渣清理的费用为：（9 000+24 000+210+760+3 000+2 000+5 000）/42=1 047元。平均每条梁可以回收1.5 t废钢材，按2 000元/t处理，可以减少成本3 000元，故每条梁板更换施工的实际成本为：2 308+1 047-3 000=355元。

6.3社会和环保效益分析

该工法与传统施工方法相比较，安全性高，施工时不会产生震动、冲击、粉尘、飞屑等，梁板破除的废料用于填筑道路，避免污染环境，对高速公路交通的影响小，社会效益和环保效益明显。

7结语

桥梁改扩建工程梁板更换施工技术在沿海高速公路改扩建一期工程№1合同段得到了成功运用，是目前国内较优良的上构连接下构分离改建简支梁桥上构梁板更换的施工方法。根据现场施工情况，上连下分式改建简支梁桥拆板换新施工工法在操作过程中安全可靠、操作简单、易于控制、施工速度快、产品质量高、经济效益非常明显，值得推广应用。

参考文献

［1］ 张齐坤，张广寅，杨立坡.某高速公路改扩建工程新旧桥梁基础差异沉降分析及控制［J］.世界桥梁，2015，43（2）：79-84.

［2］冯玉龙，林政园，王雪锋，等.高速公路改扩建工程中拼宽桥梁的设计与施工关键技术分析［J］.公路工程，2020，45（2）：137-142.

［3］宛北北.公路桥梁加固设计技术方案及工程应用实践［J］.黑龙江交通科技，2014，37（1）：96，99.

［4］梁兴胜.高速公路改扩建经验探讨［J］.山西建筑，2008（27）：309-310.

［5］李志军.高速公路改扩建工程桥梁拼接关键技术研究［J］.北方交通，2016（3）：13-15.

［6］徐云涛，余茂峰，叶建龙.杭金衢高速公路改扩建工程桥梁设计思路探析［J］.公路交通技术，2016，32（3）：78-83.

［7］胡春晖.改扩建高速公路桥梁拼接设计要领［J］.中国科技信息，2014（7）：93-94.

［8］邓学军.高速公路改扩建工程桥梁拼宽关键技术的调研［J］.北方交通，2013（3）：67-69.

［9］梁肇赞.改扩建高速公路桥梁支座更换施工技术分析［J］.工程技术研究，2021，6（4）：60-61.

作者简介：周雪松（1987—），工程师，主要从事道路桥梁施工技术工作。