丁巖

摘要：市政道路改擴(kuò)建工程中，對原有裝配式橋梁的利用和改造是改擴(kuò)建工程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。文章論述了改擴(kuò)建設(shè)計中裝配式橋梁改造和利用的總體原則、上部構(gòu)造同步頂升設(shè)計與施工以及舊橋鋪裝改造設(shè)計方案，并分析各種設(shè)計方案的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場景，為今后市政道路改擴(kuò)建提供參考。

關(guān)鍵詞：改擴(kuò)建;裝配式橋梁;同步頂升;鋪裝改造

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和城鎮(zhèn)化程度逐年提高，市區(qū)范圍在迅速擴(kuò)大。在市政工程中，越來越多地出現(xiàn)了將原有城市郊區(qū)道路寬度為10～20m的高速路、一級路改造為道路寬度為40m、50m甚至60m的城市主干路的項(xiàng)目。現(xiàn)狀高速路、一級路上的橋梁大多處于正常使用年限內(nèi)，全部拆除重建費(fèi)用巨大，浪費(fèi)嚴(yán)重，并且現(xiàn)狀舊橋基本都位于城市周邊交通繁忙路段，不能長時間中斷交通或者半幅雙向通行。因此，在橋梁檢測合格的前提下，需要對現(xiàn)狀舊橋加以改造利用。

1 舊橋改造原則

首先，項(xiàng)目總體原則是“充分利用舊路”，將舊路路面再生利用，并非鑿除丟掉;對舊橋進(jìn)行加固使用，并非采取更換主梁等方案。其次，為充分利用舊路，減少施工難度，縮短施工工期，減少工程規(guī)模，減少投資，路面設(shè)計的總體原則是“寧填不挖”。最后，大橋的設(shè)計原則是“舊橋不動，原地拼寬”，考慮到中小橋道路縱坡平順，可采用橋梁頂升的設(shè)計，接順道路縱坡。

2 工程背景

現(xiàn)狀防城港市沙潭江至企沙一級公路，路幅斷面為25.5m，設(shè)計速度為100km/h，路面為水泥混凝土路面。項(xiàng)目于2005年9月開工建設(shè)，2007-04-28建成通車，到現(xiàn)在已使用13年，目前為進(jìn)出企沙工業(yè)區(qū)的最重要的交通通道。隨著道路沿線土地開發(fā)日新月異，以及沿海旅游業(yè)的蓬勃發(fā)展，舊路不能滿足日益增長的車流量，亟需對其進(jìn)行改擴(kuò)建。

防城港市沙企大道工程是在現(xiàn)狀一級公路基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)建改造，道路等級為城市主干路，設(shè)計速度為60km/h。項(xiàng)目全長27.6km，K0+000～K6+300道路紅線寬度為55m;K6+300～K21+550道路紅線寬度為46m，電廠聯(lián)線道路紅線寬度為31.5m。道路路面為瀝青混凝土路面。

全線擬進(jìn)行拓寬利用的主線舊橋共有15座。主線舊路現(xiàn)狀橋梁寬度為25.5m，與路基同寬;設(shè)計的汽車荷載等級采用公路-Ⅰ級;設(shè)計洪水頻率按1/100采用;地震烈度為Ⅵ度。舊橋梁上部結(jié)構(gòu)除沙潭江大橋采用20m裝配式鋼筋預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁外，其余橋梁均采用20m跨徑的先張法裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土空心板。橋梁下部結(jié)構(gòu)的墩臺基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)或明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)，橋臺為重力式U臺或樁柱式埋置臺，橋墩均采用鋼筋混凝土圓柱式墩身。經(jīng)過橋梁檢測及荷載試驗(yàn)，舊橋上部構(gòu)造和下部構(gòu)造狀態(tài)良好，可進(jìn)行加寬利用。

按照“寧填勿挖”的設(shè)計原則，為減少路面板塊斷板、板底脫空對加鋪瀝青罩面層的影響，對老路舊水泥混凝土路面采用就地碎石化處治，并在其之上加鋪路面結(jié)構(gòu)，加鋪路面結(jié)構(gòu)厚度按最小49cm控制。

考慮到舊橋不宜增加其橋面荷載，橋面不能加鋪，舊橋?yàn)榻禹槝蛄毫憾说缆?，有兩種做法：（1）保持舊橋標(biāo)高不變，挖除舊橋兩岸一段舊路面、路床等，通過道路縱坡接順舊橋;（2）將舊橋進(jìn)行頂升處理，接順道路。分別對兩種做法進(jìn)行造價比較，在造價差距不大的時候，頂升舊橋的方案道路縱坡更加平順，且對舊路交通影響較小，適用于本項(xiàng)目，因此本項(xiàng)目采用舊橋頂升的方案。

3 橋梁頂升方案及比選

橋梁頂升是指在封閉交通后，將千斤頂安裝到蓋梁、基礎(chǔ)或橋墩上，通過千斤頂將橋梁的上部結(jié)構(gòu)重量，轉(zhuǎn)移到承力點(diǎn)以下部位，使原有的墩柱、蓋梁等在承力點(diǎn)以上部位不再承受原有主梁的壓力，隨后在橋梁墩柱或支座墊石的適當(dāng)位置進(jìn)行切斷加高或直接接高作業(yè)，最終完成橋梁頂升。[1]

目前橋梁頂升改造大體可分為直接頂升法和斷柱頂升法兩種，如圖2所示。

斷柱式是指將橋墩混凝土及鋼筋切斷，然后用千斤頂頂開斷開的橋墩，隨后再接長橋墩鋼筋并回填混凝土完成頂升過程。根據(jù)千斤頂安裝位置及打斷橋墩的位置，可分為上下抱柱式、下抱柱-蓋梁式、承臺-蓋梁式、承臺-上抱柱式等。

斷柱式頂升主要優(yōu)點(diǎn)是頂升高度大，而缺點(diǎn)是：（1）工程量大，施工難度較大;（2）橋墩接長處容易開裂，不宜用在沿海橋梁處;（3）需要搭設(shè)可靠的受力支架，不適用于深水橋梁。此方法主要適用于頂升高度較大的立交橋。

非斷柱式頂升是指在梁底安置千斤頂，直接頂升上部構(gòu)造。根據(jù)千斤頂下部的承力位置，可分為：

（1）直接頂升式

該方法是將千斤頂安裝在梁底與蓋梁頂?shù)拈g隙中，直接頂升梁板的頂升形式（如圖3所示）。

（2）牛腿式

該方法是將化學(xué)螺栓植入舊橋的蓋梁或臺身側(cè)面上，隨后安裝鋼制牛腿和橫梁并在其上安裝千斤頂，頂升梁板的頂升方式。該方法主要是用于上部構(gòu)造和蓋梁之間空間較小的情況。

（3）分配梁式

在承臺或者地面上搭設(shè)鋼支撐，在支撐頂部安裝千斤頂，千斤頂上放置橫向分配梁，構(gòu)建鋼支撐-千斤頂-分配梁頂升力系，實(shí)施頂升。該方案主要用于立交橋的頂升。

非斷柱式頂升的主要缺點(diǎn)是頂升高度不能太大，需要較多的千斤頂進(jìn)行同步頂升;優(yōu)點(diǎn)是對舊橋損傷小，工程量小，施工簡便。此方法主要適用于頂升高度較小的水橋。

根據(jù)本項(xiàng)目特點(diǎn)，橋梁水位受潮汐影響，且頂升高度為49cm，適用在梁底和蓋梁直接安置千斤頂?shù)闹苯禹斏ā?/p>

4 橋梁頂升施工

本項(xiàng)目頂升流程如圖4所示。

本項(xiàng)目舊橋頂升高度為49cm。施工過程中，每聯(lián)梁體須同步整體頂升。由于板梁底距臺帽梁之間安裝千斤頂空間較小，故先采用高5cm的千斤頂（行程為2cm）進(jìn)行頂升，待頂升到相應(yīng)工作高度后更換行程為4cm的千斤頂進(jìn)行頂升（根據(jù)每座橋抬高設(shè)計高程分多次頂升）。

本項(xiàng)目為保證做到整聯(lián)整幅的同步頂升，采用PLC液壓同步頂升控制系統(tǒng)。頂升過程中根據(jù)千斤頂行程（2cm或4cm）逐級多次調(diào)整鋼墊塊和臨時支撐，以實(shí)現(xiàn)分階分次抬升，最終將梁體抬升高度達(dá)到設(shè)計高程。頂升達(dá)到設(shè)計高度后，對同一片箱梁或空心板與行車方向正交的相鄰預(yù)制墊石立模并綁扎鋼筋、澆筑。

由于梁體在頂升與回落過程中是一個對橋梁的移位過程，需對頂升梁體實(shí)施位移和應(yīng)力雙控。位移控制主要通過設(shè)置在墩臺處的位移傳感器測量上部構(gòu)造的豎向、橫向和縱向位移。其中縱向和橫向的位移應(yīng)保持在5mm以內(nèi)，豎向位移應(yīng)保持各墩臺一致。如出現(xiàn)異常情況應(yīng)馬上停止施工，查明原因并排除后方可繼續(xù)頂升。對應(yīng)力的監(jiān)控主要是針對上部構(gòu)造的關(guān)鍵截面（如支點(diǎn)、跨中截面）的應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)控。在橋梁的頂升、持荷以及梁體回落過程中，如發(fā)現(xiàn)應(yīng)力較大波動，也應(yīng)馬上停止施工，查明原因并排除后方可繼續(xù)施工。整個過程中頂升速度≤3mm/min。

當(dāng)頂升高度達(dá)到要求后，為降低施工風(fēng)險，應(yīng)盡早落梁。同時為保證預(yù)制墊石在重車作用下，使墊石與蓋梁連接緊密，故支座墊石采用預(yù)制+現(xiàn)澆的形式。預(yù)制C50混凝土墊石平面尺寸為50cm×45cm、高度為24cm，每個支座豎向共需2塊。安裝墊石前，需適當(dāng)鑿毛原墊石頂面，鑿除范圍應(yīng)略大于加高墊石尺寸。隨后用環(huán)氧樹脂或其他結(jié)構(gòu)膠將預(yù)制加高墊塊與原墊石緊密結(jié)合。當(dāng)落梁完畢，即可開始現(xiàn)澆支座墊石。為確保同一片梁底下2個支座的預(yù)制墊石（4塊）連接成一個整體，預(yù)制墊石時，預(yù)留出錨固鋼筋，其間采用高強(qiáng)度支座灌漿料進(jìn)行填筑。

5 橋面鋪裝改造設(shè)計

舊橋橋面鋪裝為C40混凝土鋪裝，共設(shè)置兩層鋼筋網(wǎng)，距離鋪裝頂?shù)變舯Ｗo(hù)層厚度均為2.5cm（如下頁圖5所示）。舊橋鋪裝基本完整，未發(fā)現(xiàn)開裂等病害。瀝青鋪裝行車舒適度高，易于后期維護(hù)，是目前主要的鋪裝形式。本項(xiàng)目道路也采用瀝青鋪裝，為保證橋面鋪裝與道路一致，需對橋梁鋪裝進(jìn)行改造。

原設(shè)計橋梁鋪裝為15cm厚，為保證舊橋上部構(gòu)造的安全，舊橋鋪裝的改造的總體原則為不增加舊橋鋪裝荷載。對于舊橋的橋面鋪裝的改造有如下方案：

方案一：鑿除舊橋全部鋪裝，重做瀝青鋪裝。

鑿除15cm厚舊橋混凝土鋪裝，然后再澆筑8cm混凝土調(diào)平層，在其上鋪設(shè)4cm+4cm兩層AC13瀝青混凝土。

優(yōu)點(diǎn)：可解決橋梁鋪裝的病害，新建橋梁鋪裝整體性好。

缺點(diǎn)：為保護(hù)舊橋上部構(gòu)造，橋上無法使用大型機(jī)械，只能用人工打鋼釬，局部破碎剝離舊鋪裝，效率低且對舊橋結(jié)構(gòu)不利。

方案二：刨掉8cm厚舊橋鋪裝，加鋪4cm+4cm細(xì)粒式瀝青。

用銑刨機(jī)銑刨掉8cm混凝土并清除頂面鋼筋，隨后在舊路混凝土上直接加鋪4cm+4cmAC-13C細(xì)粒式瀝青鋪裝。

優(yōu)點(diǎn)：銑刨效率高，對橋梁影響小。兩層瀝青滿足重車荷載要求。

缺點(diǎn)：若舊橋鋪裝開裂嚴(yán)重，無法修補(bǔ)舊橋面病害。

根據(jù)本項(xiàng)目舊橋的特點(diǎn)，舊橋混凝土鋪裝基本完整，可保留適當(dāng)厚度的舊橋混凝土鋪裝。因此采取方案二，即銑刨掉8cm厚舊橋鋪裝，保留7cm舊橋混凝土鋪裝和下層鋼筋，在其上加鋪4cm+4cm細(xì)粒式瀝青。

6 結(jié)語

將一級公路、二級公路改擴(kuò)建為市政道路，在今后將會是市政建設(shè)中極為重要的一部分，相較新建道路，其制約因素眾多，設(shè)計難度大。防城港沙企大道工程較大范圍地應(yīng)用了橋梁頂升和橋梁鋪裝更換等工藝，為今后越來越多的市政道路改擴(kuò)建提供了豐富的應(yīng)用實(shí)例。

參考文獻(xiàn)：

[1][ZK（]冀鴻飛.浙江富春江第一大橋橋梁頂升技術(shù)中關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].成都：西華大學(xué)，2012.