新建桥梁与旧桥拼接施工技术在高速公路扩建工程中的应用

张治文

(保利长大工程有限公司,广东 广州 511430)

1 工程概况

开平至阳江改扩建高速公路T1标项目起于水口镇,与佛开高速公路终点相接,止于恩城街道办,全长约57.607 km。本标段主线桥梁累计长度为6 810.89 m。主线全线拼宽,跨径10 m以下采用换板拼接方案,标高通过支座及垫石调整。跨径10 m以上中小桥利用桥梁结构,通过顶升桥梁、加固和凿除重铺铺装层进行标高调整。本项目为改扩建项目,老项目为双向四车道,路基顶宽28 m,通过老路两侧进行加宽,两侧扩宽同时施工,改造成双向八车道,路基顶宽变为42 m,本标段内共设互通式立交3处,1处服务型互通(改建)。本项目桥梁上构组织形式有5 m预制空心板、8 m预制空心板、10 m预制空心板、13 m预制空心板、16 m预制空心板、20 m预制空心板、20 m预制小箱梁和20 m预制T梁,均存在两侧拼宽施工。拼接的材料见表1。

表1 拼接主要材料

2 桥梁拼接技术方案

2.1 5 m、8 m、10 m跨径桥梁拼接技术

5 m、8 m、10 m跨径桥梁A幅先进行临时拼接,待交通转换至B幅时,拆除旧桥梁板进行更换,在与新建桥梁板进行永久拼接,B幅则直接进行永久拼接。5 m、8 m、10 m跨径桥梁拼接。

2.2 10～20 m空心板单孔桥桥梁拼接技术

10～20 m跨径单桥旧桥面要顶升10 cm,首先A幅进行临时拼接,待交通转换至B幅时,A幅旧桥梁板顶升10 cm后与新建桥永久拼接,B幅则直接进行永久拼接。

2.3 多孔桥梁拼接技术

多孔桥拼接方案:A幅直接进行永久拼接接缝;B幅则再第一次交通转换时直接进行永久拼接。对于首段交通转换段落(K3190+377～K3203+300)A幅拼接采用高聚物混凝土,其他段落的多孔桥A幅拼接采用C70高标号普通混凝土,过程中需要封闭旧桥交通,保证拼接混凝土不会因交通扰动而开裂。

2.4 桥梁拼接时防撞护栏的设置

防撞护栏拆除采用金刚石绳锯机切除,分节吊装转运走。混凝土护栏采用无振动直线切割拆除方法,翼缘板采用无振动直线金刚石锯片切割拆除,分段放线,依托工程旧桥混凝土护栏每隔3～5 m有一套缝,经研究,选择套缝混凝土护栏一次切除,可省去竖向切割步骤;对护栏钻孔时,可采用金刚石薄壁钻(钻头为5 cm),为用于穿孔吊装施工,需将护栏钻透;钻孔位置选择在护栏顶往下30 cm处,两孔的横向间距设为端头往里80 cm。混凝土护栏切割示意图见图1。

图1 植筋工艺流程

2.5 梁板植筋与钻孔技术

由于永久拼接钢筋有部分在梁板腹板位置,因此,在梁板吊装之前先要进行腹板植筋,新建桥梁植筋工作在预制梁场完成,旧桥植筋要现场施工。为保证拼接效果,新旧桥梁的拼接植筋深度为16 cm。具体施工工艺流程见图1。

新旧桥梁植筋的具体操作步骤如下。

第一步:对需要植筋部位的混凝土内部钢筋位置进行检查标定,确保植筋过程中混凝土内钢筋的完好。

第二步:根据第一步中的位置标定,进行钻孔(钻孔严禁使用气锤),钻孔直径依据文献[9]。

第三步:清孔,钻孔成批量后,采用硬毛刷逐个清除孔内灰尘。植筋前应用丙酮或工业用酒精擦拭孔壁和孔底。

第四步:植筋前,需对钢筋的规格以及顺直度检查,并对钢筋进行除锈处理。

第五步:进行植筋,为保证植筋的质量,需在钻孔内注入孔深2/3的胶黏剂,保证植筋后有少量的胶黏剂外溢。

第六步:静置固化,待胶黏剂完全固化,与钢筋整体黏结,方可进行植入钢筋的触动。

为保证新旧桥梁植筋的施工质量,应注意植筋质量控制的以下要点。

(1)在进行植筋前,应对植筋施工进行模拟,对胶黏剂做抗拔试验,验证记录初凝时间和固化时间。

(2)在进行植筋时,严禁在钢筋上直接涂胶黏剂植入钻孔的植筋方式。

2.6 临时拼接钢筋、模板安装

首先拆除旧桥外侧防撞护栏及波形护栏基座,采用高压水铣设备凿除旧桥边梁悬臂、旧桥100 cm范围内的整体化层,保留铺装层钢筋和剪力筋,确保了旧桥边梁悬臂钢筋不受破坏,提升新旧桥梁搭拼接的整体受力及桥梁拼接质量;然后在新旧桥梁板上安装10 mm厚钢板,作为底模,然后绑扎拼接钢筋。

2.7 临时拼接混凝土浇筑

临时拼接施工采用汽车吊+漏斗形式,浇筑的混凝土为C30普通混凝土,浇筑至新桥整体化层,与旧桥沥青层平齐,表面需要硬刻槽保证A幅转换时行车安全。

2.8 永久拼接钢筋安装

将临时拼接钢筋拆除,10 mm厚钢板移除,绑扎永久拼接钢筋。

2.9 永久拼接模板安装

永久拼接混凝土浇筑到梁板顶部以下35 cm,拼接钢筋安装完成后,提前根据拼缝宽度加工好模板,利用栏杆反吊在桥面上,模板与预制梁腹板间缝隙采用泡沫胶封堵,保证浇筑过程不漏浆。

2.10 永久拼接混凝土浇筑

永久拼接施工和临时拼接施工采用同种施工形式,混凝土材料采用高性能聚合物,浇筑至新桥整体化层,与旧桥沥青层平齐,表面需要拉毛处理保证与后续路面铺装层之间有很好的粘结。

永久拼接采用C70高标号普通混凝土,施工过程中为防止旧桥行车扰动;需要临时封闭交通10 h,混凝土浇筑尽量选择车流量小的夜晚进行施工。

永久拼接为保证质量,拼接前需要提前对界面进行处理,通过先对旧混凝土清凿干净,漏出新鲜骨料,再用高压水枪冲洗干净,并在拼接前对旧混凝土界面涂刷界面胶;保证新旧混凝土连接良好。

3 拼接质量保证措施

改扩建工程新建桥梁与旧桥拼接施工技术的质量控制重点是交通通行过程中进行梁板拼接,如何减少车辆通行震动对拼接的影响,确保拼接混凝土不开裂。

(1)临时拼接缝混凝土质量控制

①加强原材料控制

a砂、石料、水泥的质量控制。

砂、石料必须经过严格的检查,包括外观和试验检测,水泥必须经过试验检测合格且必须有出厂合格证书。以上材料必须经过严格控制,确保混凝土的质量。

b外加剂

外加剂需经过试验检测合格后方可使用,其用量必须按设计的配合比进行控制。

②混凝土配合比的要求

混凝土配合比需经过多组试验对比,选择最优配合比作为混凝土的施工配合比,混凝土材料中水泥和水的使用误差控制在±1%,骨料的使用误差控制在±2%以内。

③混凝土刚度控制

通过设计优化,加强混凝土刚度,通过两个方面进行。

a提高混凝土标号,可将临时拼接混凝土标号采用C35,提高混凝土强度同时又便于后期拆除进行永久拼接;

b设置两层钢筋网,加强混凝土刚度及强度,确保混凝土的耐久性。

(2)永久拼接混凝土控制

根据本项目施工特点,桥梁永久拼接需在交通通行过程中进行,施工完成后需满足混凝土结构无裂缝的存在。

①优化设计,采用UEA高性能混凝土聚合物,确保混凝土早强,满足通行过程中混凝土不开裂要求。

②永久拼接缝施工选择时间在晚上车辆通行少的时间段进行,减少混凝土强度起来过程中扰动的影响。

③对混凝土的质量进行严格把控,对混凝土材料进行严格检查,严格执行先检后用。

④拼接混凝土采用C70高标混凝土,提前做配比试验,确保混凝土早期强度足够,同时微膨胀能够补偿收缩。

4 结 论

针对新建桥梁与旧桥拼接施工技术在高速公路扩建工程中的应用开展了研究,主要针对小跨径桥梁、单孔空心板桥和多孔桥梁的拼接技术进行设计研究,提出三种桥型的拼接施工技术。采用本项桥梁拼接施工技术对新旧桥梁进行拼接,简化了施工步骤,采用高压水铣设备凿除旧桥边梁悬臂及旧桥旧桥100 cm范围内的整体化层的施工工艺,减少了对原旧桥钢筋结构的破坏,使桥梁整体植筋量减少,不仅降低工程造价,而且使新旧桥梁的拼接施工更加简便,保证了新旧桥梁拼接施工质量。在施工过程中,最大程度地减小对既有交通的影响,社会效益和经济效益显著,该项施工技术指导依托工程施工,效果良好。由此,依托实际工程提出的新旧桥梁拼接施工技术可为今后高速公路扩建工程中的同类型工程施工提供有利的参考和借鉴。