高速公路改擴建工程橋梁拓寬方法與技術研究

盧濤、佘明星、劉敏

（保利長大工程有限公司，廣東廣州 510000）

0 引言

近年來，交通量的飛速增長使已有公路面臨著嚴峻的考驗，部分公路的規模和等級已難以滿足經濟發展的需要。為了提高公路的通行能力，滿足交通運輸的需求，進行改擴建是十分必要的。

一般來說，改擴建工程會采用拓寬橋梁結構的方式提高公路橋梁的荷載標準，因此有效處理新舊結構之間的拼接是保證改擴建質量的關鍵[1]。長時間的荷載會使縱向拼接的主梁產生較大的橫向位移，雖然學術界和工程界對新舊橋梁拓寬改造的結構受力、工程設計、施工工藝等方面進行了研究，并取得了顯著成果，但依然存在許多技術難點[2-3]。與新建公路不同，公路改擴建工程更加復雜，需要考慮的因素更多。因此，加強對新舊橋梁拓寬拼接技術的研究，對保證改擴建工程質量有重要意義。

1 橋梁拓寬方法、技術特點及適用性

1.1 橋梁拓寬方法

舊橋在使用過程中，環境變化會導致橋梁結構逐漸惡化，相較于中梁，邊梁的耐久性下降更為嚴重。對此，可在新舊橋梁之間增加拼接桿，以提高拼接部位的剛度。此外，可采用雙側拓寬方法，在箱梁的兩側設置斜撐桿進行拼接，設計時預留斜撐桿槽位，這種拓寬方法被稱為SBWM（Strutted Box Widening Method）。

目前，橋梁拓寬方法主要有單側拓寬和雙側拓寬兩種，其特點對比如表1 所示。

表1 拓寬方法特點對比

橋梁拓寬通常在公路改建完成之后，因此原則上以雙側對稱拓寬為主。中小型橋梁拓寬以原有道路的實際情況為參考，選取合適的技術標準；大型橋梁和技術復雜的中型橋梁拓寬方案的制訂則需考慮橋梁本身的技術性和經濟性；若結構拓寬難度較大，為了便于施工、減少對車輛通行的影響，以及保證橋梁結構的整體性，盡可能采用單側拓寬[4]。

1.2 橋梁橫向拼接方式

目前我國高速公路橋梁拓寬橫向拼接主要有四種方式，如表2 所示。

表2 新舊橋梁橫向拼接方式優缺點比較

在二級以下公路拓寬改造中，主梁不連接而橋面鋪裝層相連接的方式應用較為廣泛，同時，由于斷面剛度較低，建議用于小橋的拓寬中。

上下部均分離的拼接方式通常應用于兩種情況：一是新建橋梁為單獨一幅或單個車道，并且采用分隔帶分離的橋梁；二是收縮徐變差、不均勻沉降明顯及預應力反拱影響大的大跨徑連續梁橋，該類橋梁的拼接面加固困難，因而采用上下部分離的方式拓寬。

1.3 主梁橫向拼接構造

采用新舊橋梁主梁拼接時，通過以下三種方式橫向拼接。

1.3.1 新舊主梁剛接

新舊主梁采用橫隔板剛接，將橋面板和鋪裝層同時連成整體。橫隔梁尺寸和數目可根據具體橋型來確定。

這種拼接方式能夠保證擴建橋與舊橋之間拼接順暢，提供舒適的行車環境，確保新、舊橋之間良好的整體性，橋面的平整度良好。但因在施工階段舊橋仍需要維持交通，施工難度較大。在橋梁運營期間，結構在車輛荷載和徐變次內力的作用下內力重新分布，導致結構受力復雜，從而使新、舊橋拼接處的混凝土產生縱向不規則裂縫，嚴重影響橋梁的壽命。

對于箱梁，其翼緣板中常設有橫向預應力筋，為了避免橫向預應力筋的約束，常削弱舊橋部分截面進行拼接。拼接方式如圖1 所示。

圖1 有橫向預應力筋的箱梁剛性拼接

對于沒有橫向預應力的箱梁，可以將翼緣板切割出一部分，通過現澆拼接段拼接。2002 年廣佛高速公路改造工程即采用這種方式拼接，具體方式如圖2所示。

圖2 搭接鋼筋+橋面連續

1.3.2 新舊主梁鉸接

施工過程中將舊橋懸臂端露出的鋼筋與新橋邊板內預埋的鋼筋焊接后，再用混凝土拼接成整體。該方法可為橋梁橫向、縱向和豎向變形提供了一定空間，也能為結構產生的縱縫預留轉角，降低不均勻變形對結構造成的不良影響，提高結構的耐久性。

1.3.3 新舊橋之間半剛性拼接

新舊橋之間半剛性拼接可以在拼接處削弱部分截面剛度，使新舊橋梁之間的拼接處形成塑性鉸，鉸接位置不能承受彎矩作用，但可以承受剪力作用。

對國內外橫向拼接方式的調研結果表明：一般情況下，空心板橋采用橫向鉸接的方式進行拼接；設橫隔板的小跨徑的鋼筋混凝土T 梁橋一般采用剛接，對于中等跨徑的預應力混凝土T 梁橋，在減小新舊T 梁中心距的基礎上采用剛性拼接；箱型截面的拼接方式則需根據橋梁的設計參數和施工方法確定，但對于三向預應力混凝土連續梁結構，必須采用鉸接或者不連接的方式。

1.4 下部結構拓寬方法

下部結構一般在原結構單側或左右兩側拓寬，拓寬部分與原結構的形式和尺寸保持一致；但在下部結構滿足計算要求，且狀況良好的情況下，可只對上部結構拓寬，下部結構保持不變或不拓寬墩臺，僅拓寬（長）蓋梁，從而縮短工期和節省成本。

1.4.1 橋梁墩（臺）結構拓寬

橋梁墩（臺）結構的拓寬要求與拓寬寬度息息相關：當拓寬寬度不大且原橋下部結構滿足設計要求時，無須新建基礎和橋墩，僅對翼緣或墩頂進行拓寬；而在拓寬橋面寬度較大，原有結構無法滿足設計要求時，則需考慮新建橋墩。新舊橋墩的拼接參照下述方法進行。

（1）下部結構不連接

當拓寬橋梁與舊橋下部結構不連接時，采用與舊墩臺相同的外形進行拓寬。同時，舊墩臺也影響基礎的設計與施工，一般在不影響原墩臺的前提下優先采用鉆孔灌注樁基礎；若采用淺埋式基礎，新基礎的埋深應位于舊墩臺基底標高之上。

（2）下部結構連接

下部結構連接的處理方式通常用在橋面較寬的拓寬工程中，新舊橋墩通過植筋連接、設置角鋼連接等方法進行拼接。

1.4.2 基礎拓寬

對于需新建橋墩的拓寬工程，也需對原有基礎進行相應的拓寬。拓寬時應根據基礎結構的形式選用相應的拓寬方法。

（1）擴大基礎

原橋為擴大基礎時，根據地質條件的不同有如下選擇：對于地質條件良好，地基強度能夠滿足承載力要求的拓寬工程，仍采用剛性擴大基礎；在地質條件較差時，可以采用柔性淺基礎中的筏板基礎和箱型基礎。若采用淺基礎無法滿足要求，可以采用樁基礎。

（2）樁基礎拓寬方法

原橋為樁基礎時，新拓寬部分仍用樁基礎。同時，新橋樁基應適當加長、加粗，從而減少新舊橋涵間的沉降差。

1.5 橋梁拓寬方法適用性

橋梁拓寬方法應在綜合考慮地形地貌、路線走向、原橋結構類型和施工條件等因素的基礎上加以選擇。由于不同項目之間存在一定的差異，僅采用單一的拓寬方法無法滿足工程實際需求，因此應在充分調研的前提下，綜合比較不同方案間的優劣，因地制宜，選擇合適的拓寬方案。同時，在施工過程中嚴格按照制訂的工序施工，以降低對交通的影響，并保證工程質量。

2 結語

隨著我國經濟的進步與發展，部分早期建成的公路已無法適應飛速增長的交通需求，需要進行改擴建。對既有橋梁進行改擴建時，應緊密結合實際情況，最大限度地利用原有結構，結合技術特點和適用范圍選擇合理的拼接方式。正確的施工方法是拓寬是否成功的關鍵，文章基于實際工程總結了部分橋梁拓寬方法與技術，以期為我國同類型橋梁拓寬工程提供參考。