公路橋梁加寬拼接技術優化研究

周斌禮

（山西路橋集團隰吉高速公路有限公司,山西 臨汾 041000）

0 引言

公路橋梁作為交通運輸的基礎設施，在經濟社會發展前進的過程中發揮了重要作用。但部分路橋建設和運行時間較長，受多種因素影響很容易出現各種質量病害，并且現有道路寬度不符合新時代的發展，由此需要開展加寬拼接技術以實現路橋改造。要想確保路橋改造后符合日益增長的交通運輸需求和質量要求，就需要合理把握相關技術要點。

1 工程概述

以山西省境內某橋梁改造工程為例，該項目原建設鋼筋混凝土結構的整體式箱型拱橋，上部構造中單孔凈跨長度約為80 m，且將拱軸線作為等截面的擬合界面[1]。結合相關施工資料以及實地測量結果，該路橋具體結構參數如表1 所示。

表1 該次公路橋梁工程結構設計參數

斷面形式為單箱雙室斷面，同時該路橋兩岸均采用鋼筋混凝土結構實體橋臺，并在起點位置采用平面交叉形式與公路相連[2]。近年來，隨著當地經濟的不斷發展，現有路橋不符合交通運輸需求。因此對其進行加寬拼接施工改造。

2 公路橋梁加寬拼接技術方法

根據該項目實施路橋加寬拼接施工的必要性和迫切性，應當合理選擇技術方法。目前結合現有工程實踐以及工作經驗，針對該次工程施工作業可按照連接方式的不同選擇相應的工藝方法。比如針對上下部位連接處，開展加寬拼接技術時，應當對新舊橋梁的上下部位采用濕接縫、橫向鋼筋以及植筋作業等進行連接，有助于消除路橋改造后因荷載作用產生的變形現象。同時也可在該次工程中實施上下部不連接的加寬拼接方法，是為了防范新舊橋梁之間出現連接問題，對拼接部位采用施工縫進行處置，再使用一次瀝青澆筑工藝順利成橋，確保橋梁之間不會產生較大的相互作用力，受力均衡。在此橋梁項目施工過程中采用加寬拼接技術，上部連接、下部分離，即在上部構造中采用植筋工藝，對新舊橋梁實施剛接或者鉸接等。對下部構造采用分離措施，能夠結合上下部連接和不連接方法的優缺點，實用性更強。

3 公路橋梁加寬拼接技術要點

3.1 做好前期加寬拼接施工準備

針對該項目開展加寬拼接施工，要明確相關作業原則，即最大限度利用原有橋梁結構，為保障新舊橋之間的受力以及溫度、變形等具有協調性，應當促使加寬后的橋梁上下部結構形式與原有橋梁相一致。同時，對于橋梁基礎和地基等必須要采取特殊加固處理，然后再開展橋梁基礎擴大施工，該次工程中以樁基礎為主；采用分離式新建橋加寬方式，不作橫向拼接。在前期準備工作中，除了對原橋梁開展測量、檢測以外，還需測量橋面的各個控制點坐標、標高等，在橋梁墩臺位置沿伸縮縫每隔2 m 進行一次測量[3]，并沿內外側護欄座的邊緣位置每隔5 m 布設1 個測量點，從而為新舊橋面拼接、伸縮縫連接等提供準確參考信息。施工人員還要在正式作業前對墩臺各個邊緣點的標號和坐標進行測量，檢測舊橋上下部的結構尺寸等。為有效掌握舊橋的設計標準和配筋模式，還需收集原橋梁的施工設計圖紙、竣工文件等，為構造物在新荷載體系下的承載力控制提供科學依據。最后對橋頭位置的通訊管線、電纜等設施的埋設情況進行明確，避免產生不利影響；開展橋梁受力性能檢測和評價，為加寬拼接技術的順利實施奠定良好基礎。

3.2 合理開展基樁施工

在該次公路橋梁工程中，按照其實際使用要求開展加寬拼接施工。對舊橋進行改造時，往往會因為新橋的負載增大而致使結構發生變化，進而造成路橋的不均勻沉降情況。同時目前尚未有高效的方法可準確獲得路橋加寬拼接后的沉降量，致使施工難度較大。基于此，在該次項目實際施工中，需要充分把握基樁施工要點，盡量降低沉降量，防范路橋施工質量出現缺陷。施工人員應當注重對加寬拼接橋梁的下部基樁質量進行控制，先充分了解舊橋的樁長和直徑，再合理設定加寬部分的基樁規格。開展施工技術時，相關技術人員要密切關注基樁沉降的工藝質量，完成上部加寬結構安裝作業后，橋梁預壓施工采用堆載預壓方式，時間約為兩到三個月。待沉降基本完成之后則可利用剛性連接將橋梁上部結構進行連接，充分發揮堆載預壓施工技術的優勢，提高基樁施工質量[4]。基樁施工期間，為避免加寬拼接施工后新舊橋梁出現不均衡沉降的問題，施工人員應當注重控制施工流程，如在設計規定的樁基高度基礎上，增加樁長、對基樁半徑加粗，以防范后期工程出現不均勻沉降。結合該次項目實際情況，如在加寬拼接技術后未能及時開展橋面鋪設作業，可先采用堆載預壓方式，促使地基加速沉降，有效解決新舊橋梁之間可能出現的橋面縫隙等問題。

3.3 科學實施植筋作業

植筋施工是路橋加寬拼接作業的重要環節之一，該次工程結合案例工程實際情況選取專用設備工具，清除孔洞內雜物，保證孔內干凈整潔的基礎上，對原有混凝土構件開展鉆孔工藝，將鋼筋植入到孔內。連接方法為剛性連接，相關施工技術人員需要采用適當的高強黏結材料，使鋼筋牢固穩定地安裝在孔洞內，保證植入鋼筋可形成受力筋或構造筋，促使新舊結構有效黏結固定。該施工技術是目前橋梁結構物拓寬的常用手段。在該次工程中，先做好植筋施工前準備，相關人員需對進場后的鋼筋材料進行全面檢查，并對作業面進行查看，避免出現松散的混凝土結構以及裂縫等病害。確認無誤后開展作業面清水沖洗，盡量預防浮渣對路橋質量產生不利影響[5]（如圖1 所示）。

圖1 植筋施工工藝流程框圖

完成準備工作后，可有序開展植筋施工（如圖2 所示）。首先，合理選擇植筋膠。其一般是由固化劑和樹脂等物質組成，市面上現有植筋膠種類較多，可根據工程現狀以及造價要求等，選擇性價比較高的材料。其次，明確植筋施工關鍵點，如科學選用沖擊鉆、膠槍、毛刷等植筋工具；確定放樣、鉆孔、清孔、鋼筋處理、注膠作業、插筋等工藝流程。最后，實施全面檢查。

圖2 植筋加固

（1）放樣。施工人員要嚴格按照設計標準，精確定位各個孔洞的具體位置。還要考慮原有橋梁內含有鋼筋，可能會在鉆孔中發生沖突。因此在設置孔洞時應最大限度地避開原有鋼筋路徑。在放樣過程中，施工人員可借助現代化科學技術，如紅外線測量設備等作為輔助手段，提高放樣精確性。完成放樣后，要注重開展測量復核，確保后續施工具有合理性和可行性。

（2）鉆孔。利用電錘等設施實施鉆孔操作，按照植入鋼筋的直徑確定鉆頭規格大小。完成孔洞鉆進后及時開展清理，可采用毛刷將殘渣清除。鉆孔時施工人員應當嚴格按照規范操作開展作業，不得隨意更改鉆孔工藝程序或位置。

（3）鋼筋處理。在埋設鋼筋前需對材料開展一定的處理，比如先檢查鋼筋材料表面外觀是否存在缺陷、銹跡等，順直度是否滿足設計要求。及時處理不合格的鋼筋材料，再按照植入要求進行作業。完成鋼筋植入后，應對外露鋼筋進行剪切，并對暴露在外側的鋼筋采取防腐處理，如涂刷防腐涂料等，延長其使用壽命。

（4）注膠。施工人員先要將植筋膠注入膠槍內，去除首次打膠后，當膠呈現均勻流出狀態后可開展注膠作業。當攪拌頭摻入到孔洞根部時進行注膠，控制植筋膠住滿孔洞約2/3 出即可。為充分確保鋼筋與植筋膠的結合，插入鋼筋的過程中要遵循緩慢旋轉的原則。

（5）養護。植筋施工結束后對鋼筋采取有效的養護措施，盡量不觸碰鋼筋，促使植筋膠順利固結，養護時間不短于1 d。

4 橋梁加寬拼接技術優化措施

4.1 優化技術

根據現階段對公路橋梁加寬拼接技術的研究，并基于該次項目橋梁結構特點，為保證工程質量與成本達到最優目標，需采用相應的優化技術[6]。即根據該公路橋梁的混凝土結構整體式箱型拱橋現狀，采取有效優化技術。

首先，實施兩側優化加寬技術。因為該路橋存在大量的橫向預應力筋，無法采用混凝土切除連接方式。因此可采用植筋法加厚原有橋梁的懸臂，再利用鉸接形式將新舊橋梁連接。

其次，采用兩側分離加寬技術。檢測和評估舊路橋存在的質量病害，如結果滿足使用要求，則可采用兩側分離加寬技術實施拼接。

最后，優化蓋梁施工技術。當對蓋梁連接進行處理時，主要是采用角鋼或者植筋等方式。其中角鋼施工的優勢更為明顯，如操作簡單、技術開展難度低等。在該次項目中可采用螺栓對新舊橋蓋梁實施角鋼直接連接。而如果采用植筋施工，則需先在原路橋蓋梁結構中植入鋼筋，再利用混凝土澆筑施工方法進行蓋梁連接。該方法優點為可保障公路橋梁工程結構的完整性，防范出現變形問題。但也存在技術開展復雜的缺陷，應當結合工程具體情況選擇優化蓋梁優化方法。

4.2 優化驗證

通過對該次公路橋梁加寬拼接技術進行優化，施工后可起到相對良好的效果。比如可減小新舊橋梁的相對沉降量，能夠盡可能降低混凝土的收縮徐變。同時利用相關軟件進行模擬比對，采用優化措施的橋梁拼接技術可增加新橋的樁長，從而有效增大樁徑，進而減小相對沉降量[7]。同時，在加寬拼接改造工程中，需對舊橋結構進行相應的切割以及鑿除等工序，采用優化措施則能夠避免采用大功率切割設備，通過軟切割以及人工切割則可符合施工設計要求。除此，由于該次公路加寬拼接技術開展時，橋梁結構存在多種病害。基于優化措施的使用，能夠對原有路橋結構進行加固，充分提高橋梁質量和使用性能。

5 公路橋梁加寬拼接技術應用注意事項

對于該次公路橋梁加寬拼接技術的應用，也可能會出現一系列問題。所以在實際施工過程中，應當嚴格按照相關規范要求進行操作，盡量提升改造工程質量。該次工程中對加寬拼接技術實施的要求：不影響交通運輸活動的正常開展、不影響周邊生態環境、保證公路橋梁整體具有穩定性等。綜合工程實際情況，施工人員應注意以下事項。

（1）開展加寬拼接技術時，應考慮對舊路橋的交通運輸影響。因此在施工前應當合理組織交通，科學劃分施工范圍，布置相應的交通引導標志、與交管部門強化溝通交流，明確施工時間等。減少對交通通行產生的影響，保證路橋具備基本的交通運輸能力。

（2）在實施加寬拼接技術之前，應當仔細勘查橋梁工程周邊的地質條件、環境條件以及氣候條件等，并綜合利用現有科學研究成果、工程實踐經驗等，合理編制該次公路橋梁加寬拼接技術方案[8]。注重控制施工過程中的差異沉降，即在控制樁基基底沉淀土厚度以及上構造延遲拼接外，還要強化沉降監測。在整體化橋面澆筑后，監測新舊橋拼接前后的沉降情況，如沉降差超過5 mm，應當分析其原因并采取有效處理手段。

（3）充分確保該工程加寬拼接技術方案的有序推進。如發現施工過程中新舊橋出現變形時間與程度不同的情況，則很容易形成縱向裂縫。所以在選擇該公路橋梁下部結構以及基本結構形式時，需加強對原橋梁結構的影響，防范在開展加寬拼接技術時對原橋產生嚴重的不良影響。并且需對改造部分進行必要的養護工作，進一步提升加寬拼接操作質量。

6 結束語

綜上所述，隨著我國交通運輸業的繁榮發展，公路橋梁的通行量以及荷載均有明顯增加。為充分保障路橋設施滿足經濟日益增長的實際需求，應當對舊路橋實施改造，其中加寬拼接工程是其重點內容，有利于拓展凈寬，滿足車輛通行要求。在實際工程中，相關施工單位及人員需要結合項目特點，充分把握基樁施工以及植筋作業等關鍵要點，并對加寬拼接技術進行優化，最后針對原橋的交通通行、技術方案制定以及不良影響等提出有關注意事項，切實提升公路橋梁的加寬拼接施工質量，推動路橋設施發揮經濟助力作用。