小跨徑空心板橋加寬設計

李 燕

（山西交通養護集團有限公司，山西 太原 030006）

0 引言

伴隨城市經濟快速增長，交通運輸顯得尤其重要，由于早期規劃未能充分考慮到遠期的交通量，高峰時段部分路段就會達到通行能力上限，解決擁堵問題的方式有兩種，一種是新建一條相同功能的公路解決擁堵，另一種就是對原有公路進行擴建[1]。對于因交通量激增需要進行擴建的高速公路，路基相對容易加寬，橋梁加寬成為了高速公路改擴建工程的關鍵點，因為橋梁加寬涉及到新舊橋臺的連接方式[2-3]、基礎的連接方式、橋臺錐坡防護形式等諸多復雜問題。

由于晉城東收費站附近頻繁發生大面積的堵車現象，需對晉城東收費站進行改擴建設計。本文以晉焦高速K0+998.276 處晉張路小橋為例來說明空心板小橋加寬的設計要點。

1 資料收集

舊橋加寬設計之前需進行前期準備工作，包括現場地質調查、水文調查、舊橋數據收集等項目。舊橋數據收集，應按以下幾個方面進行：

a）原設計橋梁的施工圖設計文件、涉及原橋的變更文件以及竣工文件，進行施工圖設計時參考。

b）外業調查時應對該橋目前的使用情況進行了解，對原橋的尺寸進行詳細調查，比如墩臺各頂面標高、支座坐標等。

c）對原橋進行現場檢測，現場復核橋梁基本數據表，檢查橋梁各部件的病害狀況，并進行病害原因的分析，評價橋梁的技術狀況，為橋梁的管養及下一步維修改造提供基礎數據及依據。

d）原橋橋梁寬度為25 m，雙向四車道高速公路標準，設計荷載為公路- I 級；該橋左側加寬后橋寬為28.75 m，位于收費廣場變寬段，橋梁荷載等級為公路- I 級。

2 橋梁概況

該橋上部結構為1-13 m 鋼筋混凝土空心板，下部結構采用重力式臺、擴大基礎；按雙向四車道高速公路標準建設，設計荷載為公路- I 級；小橋右前夾角為120°。該小橋上跨的公路為晉張線，尤其重型交通量較大，對該路段構造物不可避免地造成損傷。在進行外業調查的同時，對原橋進行了現場檢測。

橋梁從橋面系構造、鋼筋混凝土梁橋、支座、墩臺與基礎等方面進行檢測。鑒于該橋實際情況，重點檢查墩柱受洪水沖擊、塊石撞擊部位和梁板抗震擋塊位置是否出現病害。經過對該橋病害調查，根據《公路橋梁技術狀況評定標準》[4]，按分層綜合評定法評定橋梁技術狀況等級，左幅為1 類、右幅為2 類，該橋有輕微缺損，對橋梁使用功能無影響。擬在原橋址采用舊橋加寬的方式，左幅加寬4.3 m。

3 橋梁加寬設計

3.1 加寬原則

原橋上部結構為1-13 m 鋼筋混凝土空心板，橋寬25.0 m，下部結構為重力式臺、擴大基礎。由于建設年代較早，原橋的空心板厚度為55 cm，加寬部分的空心板厚度為70 cm，新舊空心板采用不連接的方式，加寬部分的橋臺高度應比原橋臺低15 cm。由于原橋的沉降基本趨于穩定，為降低新舊橋不均勻沉降引起的不利影響，新舊橋臺采用不連接的方式。擴大基礎應先將襟邊部分拆除，通過植筋的方式將新舊基礎連接。加寬部分的下部結構采用重力式臺、擴大基礎，與原橋結構形式相同。

3.2 加寬方案

橋梁加寬時，新舊橋連接的方式有以下3 種形式：

a）上、下部結構均不連接。此連接形式的優點為新舊橋結構內力互不影響，設計、施工均為獨立。缺點是連接部位的瀝青混凝土鋪裝層容易受新舊空心板的不均勻撓度影響，瀝青路面隨之形成縱向裂縫。

b）上、下部結構均連接。此連接方式的優點為新舊橋形成一個整體，減弱了連接部位的不均勻變形。缺點是原橋的沉降、混凝土收縮基本已經完成，加寬部分的橋還有新的沉降與徐變，新舊橋連接處的不均勻沉降會產生較大的附加內力，容易使臺帽、橋臺連接處出現裂縫；同時下部的不均勻沉降還會反饋到上部結構的連接處，進而反應在瀝青混凝土面層，橋面出現裂縫。

c）上部結構連接、下部不連接。此方式的優點是新舊橋上部形成整體，對路面行車安全及路面維護較為有利；新舊橋下部不連接，下部受力互不影響，下部的不均勻沉降對上部的影響較小。缺點是若新舊橋基礎出現較大的不均勻沉降差，會導致上部結構連接處開裂。

3.3 加寬設計

該橋加寬部分橋臺基礎為擴大基礎，基底采用水泥土擠密樁進行處理，能降低基礎沉降引起的不利影響，新舊橋下部采用不連接的方式較為合適；由于新舊空心板高度不一樣，新舊橋上部采用不連接的方式較為合適，所以該橋加寬方案采用上、下部結構均不連接的方案，擴大基礎采用植筋[5]的方式將新舊基礎形成整體，如圖1 所示。

圖1 上、下部結構均不連接方案

該橋加寬部分上、下部結構形式與原橋相同，橋梁斷面如圖2 所示。下面著重介紹新舊橋連接處的設計。

3.3.1 擴大基礎

圖2 橋梁橫斷面圖

新舊橋臺基礎采用植筋方式連為整體。開鑿原橋臺基礎表層混凝土10 cm 并植入C25 鋼筋，將開鑿面清洗干凈再澆筑橋臺混凝土，鋼筋順橋向和豎向間距均為30 cm，豎向植入2 組，順橋向植入30 組，每個橋臺單側植入60 根鋼筋，梅花型布置。

基底采用水泥土擠密樁進行處理，處理寬度每邊應超出路基底寬范圍2.0 m。擠密樁樁徑0.5 m，樁長以6.0 m 為控制，樁孔呈等邊三角形布置，孔中心距0.8 m，擠密樁材料水泥土質量比為6%，樁頂設0.5 m 砂礫墊層。

3.3.2 橋臺

新舊橋臺結構形式相同，都為重力式橋臺，橋臺材料為片石混凝土，新舊橋臺相互獨立，新舊橋臺間設2 cm 的沉降縫。

3.3.3 空心板

新舊橋的空心板都是鋼筋混凝土空心板，且相互獨立。原橋的空心板高度為55 cm，新橋的空心板厚度為70 cm，由于新橋空心板高度增加，橋下凈高因此降低，應根據實際凈空高度在橋的進出口設置限高桿，以免出現車輛碰撞空心板的安全隱患。

3.3.4 橋面鋪裝

該橋為舊橋加寬設計，先拆除舊橋護欄底座混凝土部分及其下面的橋面現澆層，并清洗干凈開鑿面，與加寬橋部分同時澆筑橋面混凝土，鋪裝厚度與原橋相同。由于新舊橋上、下部均不連接，連接處橋面鋪裝容易出現縱向裂縫，因此在新舊橋縫寬處布設土工布來減緩裂縫的出現，土工布必須在熱瀝青上進行安裝施工，以保證其黏結效果。

4 結語

21 世紀以來，我國建設了很多小跨徑空心板橋梁，多數橋梁結構仍滿足使用功能但受制于交通量激增，為緩解通行壓力對橋梁進行加寬設計是具有實用性和經濟性的，根據原橋的上部、下部結構形式、地質情況對新舊橋的連接方式進行合理的方案選擇，使新舊橋間的相互影響降到最低。為進一步研究和推廣小跨徑空心板橋的加寬設計，我們還需在今后的橋梁設計中不斷探索、交流。