沪宁高速公路桥梁拼接施工与质量控制

谢 尧 恩艳锋

1 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、高质量扩建的高速公路。为了提高扩建后沪宁高速公路的运营质量,减少拆迁,沪宁高速全线除两处困难路段采用分线以外,其他路段均采用直接拼宽的方式,其中,本项目部承建的苏州A1标合同段,起讫桩号为AK1+770～AK10+000,全长8.23 km,均采用直接拼宽的方式形成标准的八车道高速公路。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。

2 桥梁拼接施工的简要说明

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、上连下不连的方法予以拼接。施工中应采取多种措施减少新桥的沉降,尽量使拼接部分大部分混凝土的收缩徐变发生在拼接之前,从而减少整体的附加内力。

沪宁高速公路扩建工程桥梁拼接后沉降差控制在5 mm以内,为此在施工中必须采取有效措施,减少差异沉降和混凝土的收缩徐变,确保拼接质量。

3 桥梁拼接施工工艺及质量控制

3.1 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:1)靠近老桥的桩基不宜采用冲击钻成孔工艺,宜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)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不大于0.2d(d为桩径)。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。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,固土厚度控制在1.0 m～1.5 m,确保旧路堤在拼接施工中保持稳定。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,浇筑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。

3.2 拼接施工控制要素

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。新拼接桥施工结束、整体化桥面混凝土浇筑完成后,新老桥拼接前应测定新桥沉降情况(二等水准),当沉降差大于5 mm时要分析原因,会同设计代表共同研究拼接方案。拼接施工完成后,待湿接缝达到强度后需要二次观测新桥的沉降,并检查拼接部位有无异常,例如出现裂缝等。对先行实施拼接桥梁取得经验应及时总结,在后续进行的拼接桥梁中推广。

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)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 d～50 d为宜。各施工单位应作好施工组织,尽可能延长暂缓时间。

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

1)切割或凿除护栏(座)和翼缘、凿除桥面板混凝土,对于板结构宜先切除护栏(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。切除时在横桥向间隔先切若干切口,以保证顺桥向切割完成后,形成切块方便吊离。为使护栏的拆除不至于导致板被破坏、不出现裂缝,禁止采用爆破方式、8磅及以上的大锤的锤击方式。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)手工凿除25 cm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。

4.2 植筋施工

1)准备:检查被植筋的混凝土面是否完好,用钢筋探测仪测出植筋处混凝土内的钢筋位置,核对、标记植筋部位,以便钻孔时避让钢筋。2)钻孔:a.按设计要求在施工面划定钻孔植筋的位置,放好样,利用电锤钻孔(严禁使用气锤钻孔,防止出现混凝土局部疏散、开裂)。b.孔径的选定,以下举例供参考:φ 12植筋,孔径为 16 mm;φ 20植筋,孔径为 25 mm;φ 22植筋,孔径为28 mm;φ 25植筋,孔径为32 mm。c.孔的深度应根据设计具体要求确定,植筋胶厂商提供的配套资料作为参考。孔的深度必须不小于10d(d为钢筋直径)。实际操作,根据孔径和对应深度要求钻孔,经检查满足要求即可终孔。3)清理孔洞(除尘、干燥):钻孔成批量后,逐个清除孔内灰尘,利用压缩空气或用水清孔,用毛刷刷三遍、吹三遍,确保孔壁无尘(如梁、柱、板孔内潮湿,需用防潮湿结构胶)。4)钢筋处理:检查钢筋是否顺直,用钢丝刷除去锈渍,用乙醇或丙酮清洗干净,晾干使用。无锈蚀钢筋则可不进行除锈工序。5)配胶和注胶:根据植筋胶生产厂家的使用说明、种类要求配制,注胶要一次完成。首先将植筋胶直接放入胶枪中,将搅拌头旋到胶的头部,扣动胶枪直到胶流出为止,第一次打出的胶不用,待胶流出呈均匀灰色方可使用。注胶时,将搅拌头插入孔的底部开始注胶,注入孔内约2/3即可。每次扣动胶枪后,停留5 s～6 s,再扣动下一次胶枪。注射下一个孔时,按下胶枪后面的舌头,拉出拉杆,将胶枪取出。6)插筋:插入处理好的钢筋,此时需用手将其旋转着缓缓插入孔底,使胶与钢筋全面粘结,并防止孔内胶外溢,使得植筋胶均匀附着在钢筋的表面及缝隙中,插好固定后的钢筋不可再动摇,待植筋胶养生期结束后再进行钢筋焊接、绑扎及其他各项工作。插筋、养护期间,桥上应避免振动的影响。7)养生:在室外温度下自然养护,温度低于5℃应改用耐低温改性结构胶养生,时间一般在24 h以上。

5 拼接的湿接缝混凝土浇筑施工

5.1 混凝土浇筑操作程序

1)铺装混凝土与湿接缝UEA补偿收缩混凝土分两次浇筑,铺装混凝土强度达到90%后,方可浇筑湿接缝混凝土,一般情况两者有30 d～50 d的龄期差。

2)混凝土浇筑施工流程:湿接缝UEA补偿收缩混凝土:新拼接板、梁横向伸出钢筋与植筋进行焊接、混凝土现浇层钢筋焊接→清洗杂物→支立底板吊模(紧贴梁体不出现露浆)→润湿新老混凝土接触面→依次从桥孔中箱两端浇筑混凝土→振动密实形成粗面→养生混凝土。

5.2 拼接部位混凝土浇筑施工的注意事项

1)拼接部位新、旧梁(板)断面的混凝土表面按施工缝处理,去除混凝土表面上松动的骨料、碎块,再用钢丝刷将表面松散浮渣刷去。处理后的混凝土表面凹凸不平度不小于6 mm。2)T梁、组合Ⅰ字梁的拓宽拼接,除新、旧梁翼板拼接外,还有横梁拼接施工。对T梁、原组合Ⅰ字梁增设横梁的腹板处钻孔,腹板表面、翼板下表面都应进行混凝土表面凿毛处理,处理后的混凝土表面凹凸不平度不小于6 mm,须用压力清水冲洗干净。在拼接部位混凝土浇筑前,必须保持拼接部位相应的新、旧主梁(板)充分湿润,但不得有积水。3)在原桥拼接混凝土凿除后,要认真检查老桥混凝土现浇层厚度,以及空心板梁的定板厚度,如两种厚度不能满足设计最低要求时,要采取处理措施。

6 结语

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。笔者仅借鉴沪宁高速扩建工程的标准、要求及现场施工总结编写此文,希望对大家有所借鉴。