三步梯大桥危桥改造工程后张法预应力小箱梁施工技术探讨

钟 超

(广西壮族自治区八步公路管理局，广西 贺州 542899)

0 引言

目前我国公路交通量迅速增长，加之早期修建的桥梁荷载设计等级低以及本身构件承载能力不足，导致不少在役桥梁“不堪负重”，存在诸多安全隐患。对旧桥进行加固及拆除旧桥重建新桥，提高桥梁的服务等级，已成为现代桥梁事业发展面临的一项亟需解决的任务，加强此方面研究具有重要意义。

1 危桥改造的必要性与原则

1.1 危桥改造的必要性

近年来，我国社会经济发展迅速，交通运输量急剧增加，超载等现象屡见不鲜，由此对公路桥梁等基础建设提出了更高的要求，但是根据我国在役桥梁实际运行情况调查不难发现，不少旧桥由于建设年份较远，受历史条件、设计荷载等因素的影响，出现了严重老化、破损的情况，无论是通行能力、还是超载能力均无法满足现状交通需求，甚至是直接威胁到了行驶车辆的安全。

根据交通运输部有关文件精神，按照以人为本、人民群众的生命财产安全重于一切的原则，必须对部分现役危桥进行改造，切实解决各国公路运输线上的“瓶颈”，保证人民群众的生命财产安全，推动和谐社会建设的步伐。

1.2 危桥改造的原则

科学、适用、经济合理地进行旧桥改造，是我国桥梁事业发展的一大关键，旧桥改造改造方式有两种：(1)废弃原有桥梁重建新桥；(2)充分利用原有桥梁，对旧桥进行加固处理。此两种危桥改造方式在技术上均是可行的，在实际改造时则需通过合理选择桥梁改造方式，确保有限的可用资金获得最佳的效益。

根据相关研究显示，旧桥加固所需资金是拆除旧桥建新桥所需资金的10%～30%。单从表面上的一次性投入看，对桥梁进行加固似乎比改建更“经济”，但是考虑桥梁全寿命期内的检测、维修、养护等费用，对桥梁进行加固是否比改建更经济，还需进行综合全面的基于全寿命经济分析的桥梁改造方案比较，才能做出经济合理的决策。

由此危桥改造原则可总结为：根据现场实地调查和检测报告资料对桥梁进行评定，综合考虑旧桥技术状况、功能适应性、拆除重建经济性、改造施工期间的保通以及对环境的影响等诸多因素，明确采取加固处理或是拆除重建的方式，制定施工方案。本文所论述的三步梯大桥经定期检查其总体技术状况评定被评定为四类，需开展大修或改建，经综合分析决定采取原址拆除重建3×30 m跨径小箱梁的施工方案。

2 预应力桥梁应用优越性

预应力混凝土是一种具有良好结构性能和综合经济效益的现代结构形式，其结构刚度好、变形小、行车舒适、养护简单、抗震能力强，目前应用广泛。预应力桥梁施工，根据张拉钢筋与浇筑混凝土次序的先后，可分为两种：

(1)后张法：此方法指在混凝土结硬后再张拉钢筋的一种预加力方法，可用于曲线配筋，无需永久性张拉台座，设备简单，便于现场施工，适合用于大型预应力混凝土构件施工。

(2)先张法：此方法施工顺序与后张法相反，即先张拉预应力钢筋后浇注混凝土，工艺简单、工序少、施工速度快，多用于中、小型预应力构件，但由于不能曲线配筋，由此限制了先张法无法用于大型结构。

本文所论述的三步梯大桥拆除重建的小箱梁，采用的是后张法预应力施工方法，本文将对三步梯大桥危桥改造工程后张法预应力小箱梁施工技术的应用情况作具体分析。

3 三步梯大桥危桥改造工程后张法预应力小箱梁施工技术的应用

3.1 工程概况

三步梯大桥位于国道G207广西贺州市境内。中心桩号为K3042+431，所属路线等级为二级公路。该桥于1996年建成通车，桥梁全长104 m。宽11.9 m。上部结构为为1×60 m刚架拱，共4片拱肋，下部结构为重力式U型台，桥台基础为扩大基础。全桥设置两道型钢伸缩缝。桥面铺装为水泥混凝土铺装，原设计荷载汽车-20级，挂车-100桥面宽度11.9 m=0.35 m(防撞栏杆)+11.20 m行车道+0.35 m(防撞栏杆)。限载20 t，设计时速40 km/h。

根据《三步梯大桥定期检查报告》[国家道路及桥梁质量监督检验中心。报告编号(桥检)字2015-1535]。三步梯大桥总体技术状况评定为四类，处于差的状态，需进行大修或改建。主要病害原因分析：(1)拱片竖向、横向裂缝；(2)微弯板纵向裂缝；(3)桥台裂缝。

3.2 拆除重建方案

根据《三步桥定期检查报告》所述，三步梯大桥承载能力已经满足不了原规范对应的公路-Ⅰ级荷载等级，根据桥梁现状及交通发展需要对三步梯大桥采用原址拆除重建3×30 m跨径小箱梁的方案。

拆除原桥刚架拱片及桥面系，保留原桥拆除线以下部分桥台。作为新建桥台的挡土结构。改建后桥梁总长108 m。新建桥梁上部结构采用3×30 m装配式预应力混凝土简支小箱梁，每跨4片梁，共12片梁。下部结构桥台U型桥台。桥墩采用柱式桥墩，墩台均采用扩大基础。0#、3#桥台伸缩缝设置各设置一道GQF-E80型伸缩装置。1#、2#墩处设置桥面连续。原桥高程130.094 m，抗震设防7°。设计安全等级为一级；设计时速80 km/h；桥面宽度：12.00 m=0.5 m(墙式护栏)+11.00 m(行车道)+0.5 m(墙式护栏)。

3.3 后张法预应力30 m小箱梁施工技术

3.3.1 施工准备

施工用水、临时用电以及相关施工设备均准备齐全(见表1)；现场安全质量保证体系已建立，施工队伍及技术人员到位；施工前对技术员、班组展开了详细的施工和安全技术交底；完成水源、原材料、半成品、成品等检验。

表1 拟投入机械设备汇总表

3.3.2 后张法预应力30 m小箱梁施工

后张法预应力箱梁施工工艺流程如图1所示。

图1 后张法预应力箱梁施工工艺流程示意图

3.3.2.1 台座

本工程利用旧公路路面场地设置4座预制台座，台座基础为中间15 cm厚C30混凝土，中间设拉筋；两端各2 m内处于张拉需要，混凝土加厚至20 cm、加密拉筋布置。

台座底模采用8 mm厚钢板，与台座基础两边角钢焊接牢固，角钢上设1 cm厚橡胶条，实现空心板侧模的挤压固定；台座两边设排水沟、钢筋混凝土支撑边梁。预制场地施工过程中同时考虑龙门轨道的施工。

3.3.2.2 钢筋加工及安装、波纹管安装

钢筋进场做好检查工作，确保资料齐全、抽样检验合格；严格按设计要求开展钢筋加工，将底模清理干净并在其上绑扎钢筋，遵循先底板后腹板的顺序，并做好波纹管的安装工作，波纹管的连接缝应保证严密不漏浆，特别注意在钢筋电焊加工过程对波纹管的保护，做好通孔检查工作和记录；钢筋绑扎时，以木块垫起，做好钢筋保护，防止污染问题的出现；做好钢筋安装检查工作，具体如下页表2所示。

3.3.2.3 芯模和侧模安装

侧板使用大型钢板整体拼装，完成钢筋绑扎进行芯模、侧模的安装，侧模固定在台座上，切实保证安装牢固、密实、与混凝土面平整，防止后期出现变形、漏浆等情况；钢筋与模板间设垫块，相互错开。

3.3.2.4 混凝土拌合、运输和浇筑

按配比拌合混凝土，采用混凝土运输车运输，浇筑前检查混凝土塌落度，严格按照浇筑顺序、分层厚度施工，先浇筑小箱梁孔底以下混凝土，浇筑厚度达要求后振捣，本工程采用插入式振动棒、附着式振捣器，严禁触及波纹管、芯模，防止芯模上浮、变形。

表2 钢筋安装实测项目表

3.3.2.5 模板拆除和保养

小箱梁混凝土达设计要求，拆除侧模，控制芯模抽出时间，因施工时间为8～10月，气温高，应及时覆盖洒水保养，特别在前7 d，应保证构件湿润，防止混凝土出现质量缺陷。

3.3.2.6 预应力钢绞线张拉

混凝土强度达到设计强度75%，即可张拉；两段同时张拉，锚下控制应力0.75 fpk=1 395 MPa，张拉顺序为：N1→N3→N2→N5→N4；采用张拉力与伸长值双控，达设计张拉力时，实际与理论伸长值误差不得超过6%，实际伸长值应扣除钢束的非弹性变形影响(见表3)。

表3 后张法实测项目表

3.3.2.7 压浆、封锚

试抽真空，若是真空泵读数负压为-0.06～-0.1 MPa，停泵1 min不变，则可压浆；压浆前做好浆体检测、试模制作，压浆时做好记录，按要求封锚，达强度后开始起吊架设。

3.3.2.8 梁板安装

30 m预应力小箱梁，采用120 t架桥机吊装，后张法预应力空心板架梁工艺流程如图2所示。

图2 后张法预应力空心板架梁工艺流程图

板梁安装时，采用运梁平板车将小箱梁运至施工现场，做好支座垫石中线、水平的复核工作；派专人负责吊车指挥，确保吊车稳定、精确；吊车缓慢起吊，整体就位，架梁按梁编号对称架设，确保就位准确。

4 结语

目前我国社会经济快速发展，为了应对越来越繁忙的交通现状，旧桥改造越来越多，如何在综合考虑经济、适用、安全、美观等因素下做好桥梁改造十分关键。通过对三步梯大桥的综合评定，决定采用拆除重建方法，规范开展后张法预应力小箱梁施工各项工序，做好检查与质量控制，切实提高了桥梁的服务水平与使用安全性，为区域运输与经济发展奠定了坚实的基础。