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【摘 要】 概述了桥梁拼接施工的工程特点,主要介绍了沪宁高速公路扩建工程桥梁拼接的几种形式、施工工艺、施工要点以及过程中的质量控制。
【关键词】 旧桥加固维修;切割;凿除;植筋施工;UEA补偿收缩混凝土浇注;板梁;T梁;现浇箱梁;桥梁拼接
一、工程概况
基于我国公路运输的高速发展,部分原有高速公路已经不能满足现有交通量的需求,此种情况在原沪宁高速公路上表现尤为突出,沪宁高速公路的扩建是全国第一条大规模、高质量两侧拼宽扩建的高速公路。我项目部承建的苏州A1标合同段,起讫桩号为AK1+770~AK10+000全长8.23公里,均采用直接拼宽的方式形成标准的8车道高速公路。对桥梁拼宽而言,技术难度系数大,新技术、新工艺多,质量要求高,是整个扩建工程的重点和难点,是关系到整个工程拼接的成败的关键部位。
二、桥梁拼接施工的原则
在桥梁拼接施工前,对于旧桥不同类型的病害进行检查,然后进行维修和补强加固。旧桥加固维修完成后,再进行拼接施工。
沪宁高速公路扩建工程采用两侧拼接为主,局部分离为辅的原则,桥梁两侧加宽采用同结构、同类型、同跨径、上连续下不联的方法予以拼接。
我标段桥梁主要有三种结构形式的拼接:
(1)钢筋混凝土板及先张法预应力混凝土空心板,采取切割或凿除老桥边翼缘(钢筋混凝土板没有)凿除部分现浇层混凝土,暴露钢筋,新桥内边板的翼缘处预留和老桥翼缘的植筋钢筋进行连接(焊接),通过现浇接缝形成整体。
(2)预应力混凝土T梁,采用的方法与板的类同,翼缘侧面处植入钢筋和横隔板钻孔穿入精扎螺纹钢筋,之后浇湿接缝混凝土(含横梁)形成刚性连接方法。
(3)花桥分离式立交主桥钢筋混凝土及预应力混凝土现浇箱梁则采取翼缘切除一部分,翼缘切割面约1/2高度处植入钢筋、浇注湿接缝混凝土形成铰连接。
三、桥梁拼接施工工艺及质量控制
1、拼接新桥的平面和纵面控制
1.1桥梁拼接施工前,复测老桥的座标和高程,计算并复核其在图纸上的位置和标高是否正确。沪宁高速公路工程新拼桥梁的平面控制要求:最终纵向和横向误差不大于2cm。
1.2新拼桥梁桩位放样时必须双控:即按照施工图给定的桩位座标放出桩位,然后将老桥墩台盖梁的边线延长,边线延长后与按施工图实测桩为中心拟合,误差超过范围必须调整座标确保新老桥误差在允许范围内。
1.3高程调整在支座垫石上到位,浇注支座垫石前必须对老桥进行高程复查,必须确保老桥和新桥桥面的最小铺装厚度。
2、桩基及下部构造拼接施工
本次沪宁高速公路扩建工程加宽拼接的新建桥,基础主要采用钻孔灌注桩基础,下部构造一般不连接,与新建工程相比较,新拼桥梁主要有以下特点在施工中控制:
2.1靠近老桥的桩基不宜采用冲击钻成孔工艺,以选择干扰小的成孔工艺,在此次桩基施工中我们采用的是正循环钻成孔。
2.2为控制桩基础差异沉降,必须严格控制灌注桩尖沉淀层厚度≤0.2d(d位桩径)。清孔必须到位,严禁采取超钻的方法来补偿由于清孔不足所造成的沉淀层厚度过大。由于苏州地区地质情况较差,一般情况下,在浇注混凝土之前,都需进行二次清孔。
2.3拼接施工时要局部拆除下部结构,如:桥台的耳墙、一字墙,这时要采取措施保护桥台后的路基稳定,我们采取喷射细骨料混凝土固土,固土厚度控制1.0~1.5m,确保旧路堤在拼接施工中保持稳定。
2.4施工中要严格控制桥墩、桥台的顶面高程和支座平面位置,浇注前必须再一次与老桥对应复核,在盖梁上作最终调整,确保新老桥的平面和高程拟合准确。
3、拼接施工控制要素
3.1施工过程中须对差异沉降进行控制,除严格对桩基基底沉淀土厚度、土构延迟时间拼接控制外,还应注重施工过程中的沉降观测。
3.2拼接施工之前,若老桥需要补强加固(前述的第二类桥梁),必须完成老桥的加固后才能进行新老桥的拼接。
3.3新桥完成桥面混凝土现浇层后,拼接部位湿接缝暂缓施工,使新桥有一定的自然沉降时间、混凝土收缩徐变时间,该时间控制在30~50天为宜。各施工单位应作好施工组织,尽可能延长暂缓时间。
3.4预制梁应采用钢模。
4、原桥与新桥拼接施工
4.1、原桥边梁拼接部位的混凝土切割、凿除施工
4.1.1切割、凿除老桥拼接部分混凝土的施工步骤与注意事项
(1)切割或凿除护栏(座)和翼缘、凿除桥面板混凝土,对于板结构先切除护栏(座),再切除翼缘:对T梁、箱梁(无横向预应力)结构将护栏、翼缘一起切掉。
(2)对于箱梁,必须采用切割的方法拆除护栏、翼缘处的混凝土;对于T梁和空心板梁,采用切割或凿除的方法拆除护栏、翼缘处的混凝土。
(3)、手工鑿除25cm宽混凝土桥面板,暴露原有横桥向钢筋,但不可损伤原有钢筋(横桥向)。对要植筋的端面按施工缝处理,对作业面进行浮渣清理、清水冲洗。
(4)、切割、凿除施工不能影响原有道路的交通安全、桥下通航、行人行车安全及施工操作人员的安全等,采取适当措施做好防护,如设置防护网及交通警示措施等。
4.1.2混凝土切割、凿除施工技术要求
(1)、护栏及护栏座切割、凿除施工
(2)、翼缘切割施工
(3)、翼缘凿除施工
若在翼缘采用凿除的方法,施工时注意保护原结构不受损伤,密切监视原结构状况,有意外情况时(例如出现裂缝)要立即停止凿除施工。
(4)、混凝土现浇桥面板的凿除
4.2植筋施工
4.2.1植筋之前的准备工作 (1)、对要植筋的端面按施工缝要求凿毛处理,施工次序可安排在现浇层凿槽之后。对作业面进行浮渣清理、清水冲洗。(2)、检查作业面是否有缺陷,对切割面及板、梁顶面进行检查,是否有裂缝,如有裂缝须采取措施修补、加固。
4.2.2植筋工具
植筋的工具:冲击钻(配足设计植筋孔径相对的钻头)、钢筋探测仪、吹气泵、气枪、植筋胶注射器、毛刷(或钢筋刷)。
4.3钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土现浇箱梁加固施工
由于拼接部分与原桥的连续箱梁进行横向拼接,受力复杂,形成整体之后共同受力时,原桥局部难以满足受力要求,因此设计同时考虑对原桥进行加固。根据多次会议的专家意见和计算分析,最后确定拼接方式采用“铰接”方式,即在横向连接处形成砼假铰。
4.4T梁中横梁拼接施工
T梁的拼接方法大体上与板梁一致,原桥横向按刚接梁设计施工,加宽桥横向亦按刚接梁设计施工,加宽桥梁与原桥横向连接按刚性方式设计施工。
4.4.1T梁拼接的重点是中横梁的拼接,尤其应当注意T梁内边板预制时精轧螺纹钢孔道的预留,预留孔道一定要保持水平,保证精轧螺纹钢三角形锚具垫块能与T梁紧密贴实,以确保精轧螺纹钢受力均匀。
4.4.2横隔板接长安装预应力精轧螺纹粗钢筋时,必须事先探测原桥腹板内预应力钢绞线的精确位置,确保钻孔不会伤及钢铰线后方可钻孔,严禁孔道与原桥预应力钢绞线相干扰。施工顺序:安装孔形成后,先穿入精轧螺纹钢筋,再往腹板孔洞内注入环氧砂浆,然后拧紧预应力精轧螺纹粗钢筋的螺母,最后立模浇注横梁UEA补偿收缩混凝土。
5、拼接的湿接缝混凝土浇注施工
5.1混凝土的技术要求
5.2混凝土浇注操作程序
5.2.1铺装混凝土与湿接缝UEA补偿收缩混凝土分两次浇注,铺装混凝土强度达到90%后,方可浇注湿接缝混凝土,一般情况两者有30~50天的龄期差。
5.3拼接部位混凝土浇注施工的注意事项
6、桥梁拼接施工设计的遗憾
沪宁高速公路扩建工程桥梁拼接的施工设计总体上来讲还是比较成功的,但由于这是全国首次大规模的扩建施工,且在沪宁高速正常运营的情况下,许多设计都是边设计、边施工,许多工艺也是带有試验性质的。
四、结束语
桥梁拼接施工作为一种较新的施工形式,在公路交通高速发展的今天,早期建成的高速公路正面临着扩建的要求,但由于扩建工程目前我国尚未制定统一的设计、施工规范及质量控制标准,故许多工艺和质量标准等问题仍处于探索阶段。笔者仅借鉴于沪宁高速扩建工程桥梁拼接的标准、要求及现场施工总结编写此文,希望对大家有所借鉴。
【关键词】 旧桥加固维修;切割;凿除;植筋施工;UEA补偿收缩混凝土浇注;板梁;T梁;现浇箱梁;桥梁拼接
一、工程概况
基于我国公路运输的高速发展,部分原有高速公路已经不能满足现有交通量的需求,此种情况在原沪宁高速公路上表现尤为突出,沪宁高速公路的扩建是全国第一条大规模、高质量两侧拼宽扩建的高速公路。我项目部承建的苏州A1标合同段,起讫桩号为AK1+770~AK10+000全长8.23公里,均采用直接拼宽的方式形成标准的8车道高速公路。对桥梁拼宽而言,技术难度系数大,新技术、新工艺多,质量要求高,是整个扩建工程的重点和难点,是关系到整个工程拼接的成败的关键部位。
二、桥梁拼接施工的原则
在桥梁拼接施工前,对于旧桥不同类型的病害进行检查,然后进行维修和补强加固。旧桥加固维修完成后,再进行拼接施工。
沪宁高速公路扩建工程采用两侧拼接为主,局部分离为辅的原则,桥梁两侧加宽采用同结构、同类型、同跨径、上连续下不联的方法予以拼接。
我标段桥梁主要有三种结构形式的拼接:
(1)钢筋混凝土板及先张法预应力混凝土空心板,采取切割或凿除老桥边翼缘(钢筋混凝土板没有)凿除部分现浇层混凝土,暴露钢筋,新桥内边板的翼缘处预留和老桥翼缘的植筋钢筋进行连接(焊接),通过现浇接缝形成整体。
(2)预应力混凝土T梁,采用的方法与板的类同,翼缘侧面处植入钢筋和横隔板钻孔穿入精扎螺纹钢筋,之后浇湿接缝混凝土(含横梁)形成刚性连接方法。
(3)花桥分离式立交主桥钢筋混凝土及预应力混凝土现浇箱梁则采取翼缘切除一部分,翼缘切割面约1/2高度处植入钢筋、浇注湿接缝混凝土形成铰连接。
三、桥梁拼接施工工艺及质量控制
1、拼接新桥的平面和纵面控制
1.1桥梁拼接施工前,复测老桥的座标和高程,计算并复核其在图纸上的位置和标高是否正确。沪宁高速公路工程新拼桥梁的平面控制要求:最终纵向和横向误差不大于2cm。
1.2新拼桥梁桩位放样时必须双控:即按照施工图给定的桩位座标放出桩位,然后将老桥墩台盖梁的边线延长,边线延长后与按施工图实测桩为中心拟合,误差超过范围必须调整座标确保新老桥误差在允许范围内。
1.3高程调整在支座垫石上到位,浇注支座垫石前必须对老桥进行高程复查,必须确保老桥和新桥桥面的最小铺装厚度。
2、桩基及下部构造拼接施工
本次沪宁高速公路扩建工程加宽拼接的新建桥,基础主要采用钻孔灌注桩基础,下部构造一般不连接,与新建工程相比较,新拼桥梁主要有以下特点在施工中控制:
2.1靠近老桥的桩基不宜采用冲击钻成孔工艺,以选择干扰小的成孔工艺,在此次桩基施工中我们采用的是正循环钻成孔。
2.2为控制桩基础差异沉降,必须严格控制灌注桩尖沉淀层厚度≤0.2d(d位桩径)。清孔必须到位,严禁采取超钻的方法来补偿由于清孔不足所造成的沉淀层厚度过大。由于苏州地区地质情况较差,一般情况下,在浇注混凝土之前,都需进行二次清孔。
2.3拼接施工时要局部拆除下部结构,如:桥台的耳墙、一字墙,这时要采取措施保护桥台后的路基稳定,我们采取喷射细骨料混凝土固土,固土厚度控制1.0~1.5m,确保旧路堤在拼接施工中保持稳定。
2.4施工中要严格控制桥墩、桥台的顶面高程和支座平面位置,浇注前必须再一次与老桥对应复核,在盖梁上作最终调整,确保新老桥的平面和高程拟合准确。
3、拼接施工控制要素
3.1施工过程中须对差异沉降进行控制,除严格对桩基基底沉淀土厚度、土构延迟时间拼接控制外,还应注重施工过程中的沉降观测。
3.2拼接施工之前,若老桥需要补强加固(前述的第二类桥梁),必须完成老桥的加固后才能进行新老桥的拼接。
3.3新桥完成桥面混凝土现浇层后,拼接部位湿接缝暂缓施工,使新桥有一定的自然沉降时间、混凝土收缩徐变时间,该时间控制在30~50天为宜。各施工单位应作好施工组织,尽可能延长暂缓时间。
3.4预制梁应采用钢模。
4、原桥与新桥拼接施工
4.1、原桥边梁拼接部位的混凝土切割、凿除施工
4.1.1切割、凿除老桥拼接部分混凝土的施工步骤与注意事项
(1)切割或凿除护栏(座)和翼缘、凿除桥面板混凝土,对于板结构先切除护栏(座),再切除翼缘:对T梁、箱梁(无横向预应力)结构将护栏、翼缘一起切掉。
(2)对于箱梁,必须采用切割的方法拆除护栏、翼缘处的混凝土;对于T梁和空心板梁,采用切割或凿除的方法拆除护栏、翼缘处的混凝土。
(3)、手工鑿除25cm宽混凝土桥面板,暴露原有横桥向钢筋,但不可损伤原有钢筋(横桥向)。对要植筋的端面按施工缝处理,对作业面进行浮渣清理、清水冲洗。
(4)、切割、凿除施工不能影响原有道路的交通安全、桥下通航、行人行车安全及施工操作人员的安全等,采取适当措施做好防护,如设置防护网及交通警示措施等。
4.1.2混凝土切割、凿除施工技术要求
(1)、护栏及护栏座切割、凿除施工
(2)、翼缘切割施工
(3)、翼缘凿除施工
若在翼缘采用凿除的方法,施工时注意保护原结构不受损伤,密切监视原结构状况,有意外情况时(例如出现裂缝)要立即停止凿除施工。
(4)、混凝土现浇桥面板的凿除
4.2植筋施工
4.2.1植筋之前的准备工作 (1)、对要植筋的端面按施工缝要求凿毛处理,施工次序可安排在现浇层凿槽之后。对作业面进行浮渣清理、清水冲洗。(2)、检查作业面是否有缺陷,对切割面及板、梁顶面进行检查,是否有裂缝,如有裂缝须采取措施修补、加固。
4.2.2植筋工具
植筋的工具:冲击钻(配足设计植筋孔径相对的钻头)、钢筋探测仪、吹气泵、气枪、植筋胶注射器、毛刷(或钢筋刷)。
4.3钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土现浇箱梁加固施工
由于拼接部分与原桥的连续箱梁进行横向拼接,受力复杂,形成整体之后共同受力时,原桥局部难以满足受力要求,因此设计同时考虑对原桥进行加固。根据多次会议的专家意见和计算分析,最后确定拼接方式采用“铰接”方式,即在横向连接处形成砼假铰。
4.4T梁中横梁拼接施工
T梁的拼接方法大体上与板梁一致,原桥横向按刚接梁设计施工,加宽桥横向亦按刚接梁设计施工,加宽桥梁与原桥横向连接按刚性方式设计施工。
4.4.1T梁拼接的重点是中横梁的拼接,尤其应当注意T梁内边板预制时精轧螺纹钢孔道的预留,预留孔道一定要保持水平,保证精轧螺纹钢三角形锚具垫块能与T梁紧密贴实,以确保精轧螺纹钢受力均匀。
4.4.2横隔板接长安装预应力精轧螺纹粗钢筋时,必须事先探测原桥腹板内预应力钢绞线的精确位置,确保钻孔不会伤及钢铰线后方可钻孔,严禁孔道与原桥预应力钢绞线相干扰。施工顺序:安装孔形成后,先穿入精轧螺纹钢筋,再往腹板孔洞内注入环氧砂浆,然后拧紧预应力精轧螺纹粗钢筋的螺母,最后立模浇注横梁UEA补偿收缩混凝土。
5、拼接的湿接缝混凝土浇注施工
5.1混凝土的技术要求
5.2混凝土浇注操作程序
5.2.1铺装混凝土与湿接缝UEA补偿收缩混凝土分两次浇注,铺装混凝土强度达到90%后,方可浇注湿接缝混凝土,一般情况两者有30~50天的龄期差。
5.3拼接部位混凝土浇注施工的注意事项
6、桥梁拼接施工设计的遗憾
沪宁高速公路扩建工程桥梁拼接的施工设计总体上来讲还是比较成功的,但由于这是全国首次大规模的扩建施工,且在沪宁高速正常运营的情况下,许多设计都是边设计、边施工,许多工艺也是带有試验性质的。
四、结束语
桥梁拼接施工作为一种较新的施工形式,在公路交通高速发展的今天,早期建成的高速公路正面临着扩建的要求,但由于扩建工程目前我国尚未制定统一的设计、施工规范及质量控制标准,故许多工艺和质量标准等问题仍处于探索阶段。笔者仅借鉴于沪宁高速扩建工程桥梁拼接的标准、要求及现场施工总结编写此文,希望对大家有所借鉴。