大跨径钢筋混凝土箱型拱桥加固施工关键技术

胡金玉

(广西路桥工程集团有限公司，广西　南宁　530011)



大跨径钢筋混凝土箱型拱桥加固施工关键技术

胡金玉

(广西路桥工程集团有限公司，广西南宁530011)

文章以广西藤县西江大桥加固工程为例，通过对大跨径钢筋混凝土箱型拱桥加固施工的难点和重点进行分析，提出了桥面梁板拆除和安装及主拱肋外包混凝土加固施工的技术方案，确保了半封闭加固施工的顺利完成，为同类桥梁的加固施工提供经验借鉴。

大跨径；钢筋混凝土箱型拱桥；加固施工；关键技术

0　引言

混凝土箱型拱桥在我国20世纪60～70年代建设较多，随着时间的推移，交通流量的大幅增长，特别是超载运输车辆的通行，早期修建的荷载标准低的混凝土箱型拱桥出现了不同程度的病害，许多已成为危桥，如何加固这类桥梁病害，是我国交通主管部门目前最为关注的问题之一。广西藤县西江大桥主桥为(11×90)m钢筋混凝土双肋箱型拱桥，属于大跨径钢筋混凝土箱型拱桥，通过该拱桥加固施工的总结，可为今后类似工程提供借鉴。

1　工程概况

广西藤县西江大桥位于藤县城区，南起藤城河东开发区，北接津蒙公路起点，是连接城区两岸的一座重要桥梁。大桥于2003年建成通车，全长1 517.03 m，桥面宽度16.5 m，上部构造为13×16 m(钢筋混凝土简支空心板)+11×90 m(钢筋混凝土双肋箱拱)+15×16 m(钢筋混凝土简支空心板)。

经广西交通科学研究院对藤县西江大桥进行检测，发现在主桥拱腹及底板、拱上立柱和盖梁出现横缝、竖向裂缝，裂缝宽度为0～0.35 mm不等，主桥空心板底板出现多条横向贯通裂缝，腹板出现竖向裂缝。检测评定结果为：全桥总体技术状况等级评定为4类。主桥技术状况评分为53.98分，技术状况描述为主要构件有大的缺损，严重影响桥梁使用功能或承载能力，不能保证正常使用，需进行维修加固。

2　加固方案及施工的难点

2.1加固方案

针对主拱圈采用增大截面法对每拱拱脚往跨中方向19.0 m的范围内及拱上墩柱采用外包混凝土进行加固，主拱圈拱腹跨中57.66 m范围内粘贴钢板进行加固，更换主桥空心板，采用新预制π型梁进行代替。

2.2施工重点难点

对于多跨连续拱桥的拆除，当一跨拱上荷载变化时，不仅当前跨拱会产生内力和挠度，其它跨拱也会产生内力和挠度，这现象称为连拱效应。而且在连拱效应的作用下，各跨拱所连结的桥墩会承受不平衡的水平推力和墩身混凝土拉应力，因此，拆除该类桥型时必须遵循有效对称施工的原则进行拆除，将连拱效应消除到最小。

本工程主拱跨度达到11跨，单跨跨径达到90 m，桥跨较多、跨径大的情况下，空心板、桥面系拆除除了需要分幅对称逐跨更换外，还必须分幅逐跨进行主拱肋和拱上立柱外包混凝土加固，而拱肋等下构加固必须先卸载桥面系才能进行，无法同步施工，每跨施工周期长，因此，必须合理安排桥面梁板拆除和安装及主拱肋外包混凝土加固施工。

由于本工程是在不中断交通的情况下，采用“半幅封闭施工、半幅非机动车和行人通行”的方式组织施工，在拆除半幅桥面板之后，另外半幅作为运输通道继续保持通行，拆除半幅桥面板及在横断面上不均衡荷载势必影响整座桥的稳定性，如何确保整座桥施工期间的稳定性同样是本工程施工的重点、难点。

3　卸载加载施工原则及方案的实施

3.1卸载加载施工原则

藤县西江大桥主桥为(11×90)m的多跨连续钢混凝土双肋箱拱桥，拱桥卸载加载按照对称原则进行。根据设计单位确定，西江大桥主桥第17#墩、第20#墩均为抗推墩。因此，可认为主桥11跨拱已分成3个独立拱段的桥，即14#～17#跨、18#～20#跨、21#～24#跨共3段，施工中仅需考虑各独立拱段内部对称施工即可。

同时由于18#、19#墩为柔性桩基础，17#、20#墩为施工制动墩，18#跨、19#跨桥面卸载后，20#跨桥面荷载对19#墩产生不平衡推力。通过验算，卸载顺序如下：

第一段：19#跨→18#跨、17#跨、20#跨；

第二段：14#跨、15#跨、16#跨；

第三段：22#跨、23#跨→21#、24#跨。

封闭半幅机动车道和人行道板，按照对称施工的原则，从跨中开始，拆除人行道栏杆及外侧最边缘的人行道板，浇筑支座垫石及防撞挡块，在人行道板位置处安设π型板后，在牌型板板肋位置架设龙门吊。拆除行车道位置处的空心板，每拱跨旧桥空心板的拆除从跨中往拱脚对称施工，新π型桥的安装均从拱脚往跨中对称施工。安装好相邻的π型板后，及时焊接对应的纵横向湿接缝的连接钢筋及进行混凝土浇筑，最后进行拱桥加固。见图1。

图1　主桥每单拱跨拆装工序示意图

3.2拱上空心板的拆除

为了增大加固拱段的稳定性，在旧行车道位置处的空心板拆除前，首先拆除旧人行道位置处的空心板，安装新π型梁，并进行纵向湿接缝施工，从而形成整体。安装龙门吊，然后在采用切割机将其他位置的桥面铺装层和空心板铰缝切割，逐一将空心板吊离。

3.2.1人行道栏杆的拆除

人行道栏杆的拆除采用氧割的方式进行割除，切割时以原有栏杆标准节段为单元段进行整段切割。拆除时必须先用绳索固定并向内施力，防止栏杆向外倾斜，待整块栏杆割除后，采用自吊车调运至预制场进行整体存放。

3.2.2外侧π型板的安装

在拆除栏杆后即可拆除最外侧的人行道位置处的空心板，采用25 t吊车，整块起吊最外侧空心板，起吊时用钢丝绳绕到板底捆住板的两端起吊，确保起吊平稳安全。然后浇筑支座垫石和安装支座，再用平板车将π型梁运到安装位置，采用25 t吊车起吊安装。最后浇筑梁端湿接头，使每拱段内的π型梁连接形成整体。

3.2.3空心板的拆除

采用绳锯或空压机风镐割凿铰缝混凝土及锯断铰缝钢筋(或采用氧割吹割)，破除梁体纵向、横向连接；使用两组φ22的钢绳在板的两端凿孔位置进行穿越围兜，为防止钢丝绳滑动和脱落，在板的两端均采用双组钢丝绳、双绳卡进行固定锁死，同时在横向将钢绳系住，防止钢绳滑动，最后用龙门吊进行抬吊拆除至平板车上运至弃梁场。

3.3主拱肋的加固

完成空心板拆除，即可进行主拱肋加固，由于拱肋加固需要在半空中进行施工，因此，吊架设计是拱肋加固的关键。

拱肋加固吊架采用型钢焊接成“口”字形的架子，架子的四边分别由2Ⅰ25a工字钢组成。架子焊接成型后直接摆放至拱上墩柱基础上，其尺寸按照墩柱基础间的距离确定。一个19.0m加固基础段需要3个架子，每个架子沿着纵桥向布置4个吊点，即在侧模竖向肋对应的底板吊耳作为吊点，利用φ25精扎螺纹钢吊挂连接吊耳和上纵梁吊点。具体布置如图2所示。

3.3.1钢筋种植与安装

为了保证混凝土外包层与旧混凝土的紧密结合，需要植筋，植筋有两种情况：(1)拱上立柱基座下缘贯穿钢筋钻孔，该位置处立柱宽度以外的基座位置采用水钻(φ30)钻孔，遇到钢筋直接钻断，钻孔孔洞与拱背轴线相平行即可；(2)除第一种特别情况以外的钻孔植筋，该类植筋直接使用电锤钻孔，各位置根据设计孔径大小选用相应的钻头，钻孔深度应满足设计规定，不得欠钻。在钻孔过程中应注意保持钻杆与基面垂直，防止孔洞偏斜。在完成植筋后即可进行其他钢筋安装，其安装方式与其他工程无异。

图2　拱肋吊架安装示意图

3.3.2模板吊架

拱肋模板采用“U”型开口整体式钢模板，模板分成三节段，各段在立柱基座位置断开拼接。模板在工厂制作完成后进行试拼装，试拼合格后运至施工现场，采用船舶运至加固位置桥下，使用龙门吊钢丝绳采用整体式吊装就位，就位后同时在立柱基座位置采用扁担梁进行担吊，上扁担梁采用2Ⅰ20a工字钢焊接成型。

3.3.3混凝土的浇筑

由于加固部分截面较小，为保证混凝土的质量，施工过程中应加强振捣。在下料时，应用铁锤轻敲模板外壁，以使混凝土在中间不被隔断，并且以此方法检查已浇筑混凝土部分是否饱满。振捣时以小直径插入式振捣棒振捣为主，对于拱脚段整体模板底面采用高频附着式震动器振捣。

3.4拱上立柱盖梁、跨中段拱腹粘贴钢板加固施工

在粘贴钢板加固前，用角磨机打磨粘贴钢板区域混凝土表面2～5mm厚的表面砂浆，露出结构坚实的混凝土，并形成平整的粗糙面。当表面不平整时，应用整角磨机打磨平，再用钢丝刷刷毛，剔出表面疏松物；对盖梁侧边及拱肋混凝土崩边、剥落等表面缺陷，清除表层疏松层，用丙酮或酒精清洗干净之后，用环氧砂浆修补找平。

按照放线定位→钻孔→清孔→注胶→植埋钢筋(螺杆)工序进行施工。放线定位需根据图纸准确定位钻孔，确保孔中心位置符合设计要求，如果孔位与原结构钢筋位置重合，可将钻孔位置在5cm范围内稍作移动；钻孔应根据设计孔径选择钻头并在定位标记处钻孔，孔深须满足设计要求，施工中应防止孔洞偏斜，保持钻杆与基面垂直；清孔用硬鬃毛刷清理，再用高压干燥空气吹孔底，分三次进行，使孔位清洁干净并用有机溶剂对孔眼进行清洗，确保孔内的干净、干燥；将锚固胶的A、B组分按4∶1(重量比)的比例调配均匀，根据实际施工情况确定用胶量的大小，一次调配量宜≤1 000g。植埋钢筋(螺杆)前应对钢筋(螺杆)表面除锈，将螺杆插入孔内并旋转，用油灰刀拾尽孔口外流的胶液，固定螺杆并使螺杆垂直于梁底，严禁敲打调直。

人工将钢板固定在螺杆上，为确保灌注胶的厚度，应保证钢板与混凝土表面的间隙在2mm左右；相邻钢板之间采用短钢板搭接的方式处理，搭接钢板表面的间隙保证在2mm左右，并与原钢板严格对中。

人工按50～60cm的距离将注浆嘴粘结在钢板的注入孔上，在钢板边缘插入排气孔管然后用钢板封边胶封闭螺杆和钢板边缘，用抹刀将钢板周边缝隙、注浆嘴周围间隙用封边胶密封，封边胶与梁底板成45度角。

3.5π型板的安装

在完成拱肋、墩柱、盖梁的加固施工后，采用龙门吊拱脚往跨中对称安装π型板，确保加载的均衡对称性，以保证工程顺序进行。在完成π型板安装后，分别进行湿接缝的浇筑、桥面铺装、防撞护栏等附属结构的施工并养护现浇混凝土，完成该半幅全部施工，待混凝土达到设计强度后，开放该半幅交通，对另外半幅进行加固。

4　结语

通过精心组织及合理的安排，广西藤县西江大桥加固工程仅花费不到一年时间便提前完成，为了对施工后的效果进行检验，特邀请广西交通科学研究院参与加固后的检测工作。经检测，本次拱桥加固的效果良好，达到了预期的目的。经挠度及应力、应变测试检验，结果表明其变化规律符合拱桥的挠曲线变化特征，在荷载试验下，其应变测试结果满足桥梁的受力要求，其抗裂性及桥梁构件的混凝土强度均满足设计要求。

[1]张明，李守庆.山区大跨径钢筋混凝土箱型拱桥病害研究[J].黑龙江交通科技，2008(8)：70.

[2]周长晓.大跨径钢筋混凝土拱桥承载力分析方法的现状[J].公路交通技术，1999(3)：1-4.

[3]黄安芳，邓金星，刘春华.钢筋砼箱肋拱桥加固技术的应用及探讨[J].广西大学学报(自然科学版)，2006(S1)：264-266.

[4]谌润水，等.公路旧桥加固技术与实例[M].北京：人民交通出版社，2002.

Reinforcement Construction Key Technologies of Large-span Reinforced Concrete Box-type Arch Bridges

HU Jin-yu

(Guangxi Road and Bridge Engineering Group Co.，Ltd.，Nanning，Guangxi，530011)

With Guangxi Xijiang Bridge reinforcement project in Teng County as the example，this article analyzed the reinforcement construction difficulty and focus of large-span reinforced concrete box-type arch bridge，proposed the technical program of deck slab removal and installation as well as main arch rib casing concrete reinforcement construction，and ensured the successful completion of semi-closed reinforcement construction，thereby providing the experience reference for the reinforcement construction of similar bridges.

Large span；Reinforced concrete box-type arch bridge；Reinforcement construction；Key technology

U448.22+3

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.07.015

1673-4874(2016)07-0058-04

2016-05-29

胡金玉(1979—)，工程师，研究方向：公路工程施工与管理。