城市跨線橋置換梁改造施工技術

朱奮鵬

（佛山市三水區公路養護中心，廣東 佛山528100）

1 工程概況

佛山市桂花島至仙湖段改造工程（一期），施工路段工程量主要包括路基、路面工程和舊橋改造工程，沿線橋梁共15座，其中，大橋3座,中橋10座及人行天橋2座，共計1 512 m。沿線多處與其他干道交叉立交橋改造，由于處于跨區主干道，車流量輛較大。尤其上下班高峰期，施工過程要考慮到在施工過程減少對現道路運營和周邊環境的擾動影響，還應評估未來車流量及橋梁荷載不斷加大所帶來橋梁耐久性性能，在改造施工中應將著力點放在橋梁結構穩定性上面。

2 跨線橋改造的原則

1）安全、質量可靠、經濟高效、節能環保。

2）在改造工作中，根據橋梁上部結構的特點采取頂升處理措施，輔以局部新建拓寬的技術手段，完成對橋梁的改造工作。待各項工作落實到位后，要求橋梁可維持原受力狀態，以維持穩定。

3）經橋梁改造后，結構的極限承載能力需滿足要求。

4）合理應用病害處理措施，盡可能消除橋梁的病害，使橋梁結構具有完整性與耐久性。

5）改造施工全程均不可造成過多的擾動性影響，著重考慮2點：（1）盡可能避免對相交道路運營秩序的干擾，同時需滿足現場施工以及既有交通正常運行的要求；（2）在改造工作中，需考慮到與路基的銜接平順性與穩定性要求。

3 方案的提出及對比分析

跨線橋不僅是該改擴建工程的重點內容，還是景觀打造的關鍵著力點，因此，要注重交通功能與景觀功能并重、多重效益相均衡的效果，以切實提高改擴建后橋梁的綜合使用水平。

3.1 方案的提出

立足于現場實際條件，提出如下2種方案。

3.1.1 方案一即“原橋頂升+側面拼寬”。具體包括4部分內容。

1）根據既有橋的分布特點，在其兩側新建兩幅完整橋梁，參照舊橋的結構型式以及孔跨布置方案，按相同的方法建設橋梁。

2）拆除舊橋邊護欄，再按照規范布設縱向伸縮縫。

3）考慮到橋梁與提升后路線平順銜接的基本要求，對箱梁采取頂升處理措施，同時以重鋪路面的方式改進其厚度。

4）對于現有的路側管線，在不影響其正常使用的前提下，采取改遷措施。

改造后的斷面情況，見圖1所示。

圖1 方案一改造橫斷面

3.1.2 方案二

即“原橋下部利舊+更換上部梁體”。具體包括4部分內容。

1）橋梁下部結構予以保留，即該部分仍投入使用。

2）對上部混凝土梁體采取拆除處理措施，更換為加寬的輕質高強鋼梁。

3）不再采用原墩柱頂雙支點的方案，即轉為單支點的布設方案。

4）橋臺拼寬，以便其能夠與加寬路基穩定銜接。在此方案中，無須增加橋墩樁基，可以有效減少路側管線的改遷量。改造后的斷面情況，見圖2所示。

圖2 方案二改造橫斷面

3.2 方案比較分析及選擇

從多角度切入，對前述所提的2種方案展開對比分析，選定綜合應用效果較佳的方案。

1）施工周期層面的對比分析。方案一的施工內容較多，例如改路改管、新建橋梁拼寬等均是重點內容，各自又包含較多的細分工序，因此施工周期較長，需達到18個月左右；相比之下，方案二所涵蓋的施工內容較少，無大量的改路遷管工作，施工周期明顯縮短，約12個月。

2）結構受力層面的對比分析。方案一中，在長時間使用后，新舊橋梁將出現不同程度的差異沉降現象，可見橋面有開裂問題，變形縫也易受損；相比之下，方案二采取的是整體置換主梁的方式，可以有效保證上部結構的完整性與穩定性。

3）行車視野層面的對比分析。方案一中，新增橋墩，此時橋下同一排需布設4根墩柱，空間阻隔現象較為明顯，行車視野不夠寬敞，存在一定的盲目；相比之下，方案二不會對原橋下視野造成影響。

綜合分析可知，方案二在施工周期、結構受力、行車視野方面均具有更為突出的應用優勢，因此更具可行性，可作為橋梁改造的施工方案。

4 橋梁結構的設計

4.1 總體設計思路

在跨線橋施工中，針對老橋分幅箱梁采取拆除措施；根據橋墩的結構特點做適當的改造，隨后配套支座；組織新建整幅連續鋼箱梁的吊裝作業；有效處理拼寬橋臺，使該部分能夠與路基平順銜接；全橋孔跨布置4×30 m+3×30 m+30.002 m+30.014 m+30.002 m+30.003 m。

4.2 上部結構的設計

原橋梁中，上部結構以斜腹板預應力連續箱梁為主，其尺寸為梁高1.8 m、頂寬9.25 m，統一拆除該處的梁體以及支座構件。為確保改造處理后下部結構的穩定性，對新建上部結構的類型做出優化，即采用的是鋼結構，由此減輕自重，避免下部結構因承重量過大而失穩。相關參數：（1）標準梁高1 800 mm，頂板及底板標準段厚度均為14 mm，各墩底板厚度適當增加，即18 mm；（2）腹板標準段按14 mm的厚度予以控制，中支點、端支點2處均適當增加，即24 mm、20 mm。

考慮到曲線段預制加工的便捷性要求，在箱梁頂板、底板以及腹板處設置板肋。此外，超高漸變段魚腹梁底部外形需維持原狀，并針對翼緣端部高度及橫隔板高度做適當的調整，此舉目的在于使其可以有效地適應橫坡變化。

4.3 下部結構的設計

在原橋梁結構中，橋墩采用的是板式花瓶墩，為滿足道路縱斷要求，針對部分墩柱采取加高措施；對于剩余的無須加高的墩柱，則在凹槽處鑿毛植筋，組織混凝土澆筑作業，通過混凝土材料的應用，將凹槽填平。在設計方案中，對墩頂支座位置做出調整，此時支座墊石需重新定位，在此基礎上將預埋筋同步植筋埋入。

原橋梁結構組成采用的是帶群樁基礎的U形橋臺。實施改造工作時，在舊臺兩側新建了L形橋臺。此外，考慮到新老橋臺2部分的連接穩定性要求，二者之間不設斷縫，而是通過側面植筋的方式澆筑為一體，因此，待伸縮縫拆除工作落實到位后，按橫向全寬重裝。與此同時，為保證拼寬承臺具有足夠的穩定性，在其下方設2根φ1 m的鉆孔灌注樁，以免后期出現沉降[1]。

5 技術要點

5.1 抗震設計

支座按能力保護構件設計，考慮的是第二級設防水準地震作用條件，應保證此時支座仍可維持穩定的狀態。經主梁減重以及塑性設計檢算后得知，現狀墩柱的質量可靠，能夠滿足抗震要求。然而，在對支座采取改造措施后，其噸位會有所增加，但墩頂空間的限制作用較強，不具備采用減震和隔震型支座的條件，由此加大了支座的設計難度。

針對該問題，可采取2項措施：（1）合理壓縮支座安裝空間，以盡可能減小空間的限制性作用；（2）優化上部結構，減小結構的自重。經多次檢算后，確定最終的支座形式，即JQZ（Ⅲ）抗震型新型球鋼支座，其在滿足抗震要求的同時，還能夠有效適應相對有限的空間。

5.2 耐久性

考慮到主體結構100年設計使用年限的要求，需對結構采取防腐措施，主要內容包括2方面。

1）混凝土質量的提升。（1）可制備適量新混凝土以便澆筑拼寬橋臺；（2）加強對混凝土質量的控制，選取原材料并按規范拌和，以保證混凝土具有較突出的綜合性能，如抗裂性、體積穩定性等；（3）在臺身及基礎部位，適當加大保護層的厚度，從而起到防護的作用。

2）鋼構件防腐。（1）通過箱內除濕和防腐涂裝2種方法的綜合應用，達到全面防護鋼構件的效果；（2）在箱室內配套抽濕設備，通過此裝置的應用，調節鋼箱內部的濕度，使相對濕度長期穩定在45%以內；（3）對鋼結構表面涂裝，提高對外部的抵御水平，以免在水體等外界環境因子的侵蝕作用下而發生腐蝕；（4）配套完善的排水系統，增強排水效果；（5）在支座等關鍵的部位預留檢修空間，以便后續可高效開展檢修工作。

6 結語

該節點跨線橋改造充分考慮到安全、質量、經濟效益和美觀感等多重要求，以全局化的工程理念為指導，并采用換梁的方法組織跨線橋拓寬改造工作，可以有效提高橋梁的通行能力，從而解決橋跨遇地震時抵抗力不足、受腐蝕等問題，綜合應用效果較佳。