新旧桥拼接工艺在城市桥梁中的应用

樊浩天，樊世群

(西安市政建设(集团)有限公司,陕西 西安 710075)

0 引 言

随着城市发展越来越快，原有城市交通基础设施跟不上车辆增加的速度，且过去建设的桥梁，因为车道数的制约，也影响车辆的通行数量。另一方面，由于桥梁往往是交通汇集点，此处的通行效果直接影响整体的通行能力。为了缓解城市交通压力，迫切需要拓宽城市桥梁；但拆掉旧桥重新建设新桥，受到现有交通流量制约和污染、场地等因素的限制，实施困难。因此，在原址上加宽现有桥梁，是现实规划设计中采取的一项方案措施，在城市桥梁建设中日益重要。

1 工程概述

西安市北二环与太华路立交桥始建于1999年，原有桥梁为双向4车道，跨南北东西走向，交通方向单一，不能充分实现立交桥的疏导交通作用。

为了改善北二环太华路的交通状况，经多方研究分析，认为原位加宽桥体、增加转向车道、实现车流的4个方向交通疏导的方案为较优方案。但是，加宽桥体存在以下问题：一是由于原桥面沉降已经稳定，而后加桥面沉降还未稳定，会造成成型后的桥面连接部位撕裂；二是桥体存在2种连接方式——桥体上下均连接或上部连接下部不连接[1]：桥体结构上下均连接在一起，桥体的整体性好，活载在新旧桥之间分布均匀，桥体上部构造相互连接、下部构造不连接，该方式技术成熟，施工便捷，运营病害少，养护及施工费用低。权衡利弊，最终选择上部构造连接、下部构造不连接的桥体连接方式。

2 具体施工方案

桥体加宽的具体步骤为：切割旧桥护栏，预压及沉降检测，焊接新旧桥连接钢筋，浇筑UEA混凝土。

2.1 切割旧桥护栏

为了减轻破除旧桥的噪音和粉尘对环境的影响，选择采取绳锯机切割的方式拆除旧桥护栏[2]。经过比对和优选，选择DSM-10A型金刚石绳锯机来进行旧桥护栏的拆除，具体工艺过程如图1所示。先进行划线和定位，确定切割桥体部分和绳锯的切割路线，在切割过程中通过操作控制盘来调整切割的参数，保证金刚石绳锯运转线速度在18 m·s-1左右；另一方面，要保证冲洗液量在冷却金刚石绳的同时也可把磨削下来的粉屑带走。切割操作要做到设备、参数、速度均稳定。采用M16膨胀螺栓固定绳锯的主脚架及辅助脚架，确定切割形式后将金刚石绳索按照一定的顺序缠绕在主动轮及辅助轮上，要注意绳子缠绕的方向与主动轮驱动方向一致。

图1 绳锯机切割步骤

为了确保切割绳在同一个平面内，通过控制盘调整主动轮提升张力，绷紧金刚石绳，启动循环冷却水，再启动另一电动马达，驱动主动轮带动金刚石绳索回转切割。在切割过程中时刻注意机座，观察其稳定性；随时观察导向轮，若有偏差应及时调整，以确保切割绳在同一平面内。

2.2 预压及沉降检测

根据设计要求，新桥建成后需预压空置3～6个月时间，待沉降基本稳定后，再进行新老桥湿接缝混凝土的浇筑。在同一截面分别布置4个观测沉降点(图2)，中梁2个点，边梁的2个点，在每跨L/3、L/2、L2/3处及桥墩处布置。在点位处固定观测杆，采用水准仪进行沉降观测，同一点每10 d观测1次。本工程旧桥沉降已稳定，经多次验算，在保证原截面尺寸及配筋的要求下，新、旧桥梁之间差异沉降控制在5 mm内可满足结构安全受力。经过沉降验算，各监测点沉降在5 mm范围内，均满足设计要求，可实施新、旧桥连接。

图2 沉降监测点平面布置

2.3 翼板部分凿除及连接

为了保护旧翼板内的钢筋不被损坏，需提前确定钢筋的位置。凿除旧桥翼板部分时，应采取分段多点平行作业组织施工，用钢筋探测仪找到钢筋的空隙，画线定位(图3)；从桥外侧向内开凿，凿除时可先用风镐凿至距翼缘根部3～5 cm处，对钢筋间隙中不容易脱落且不易继续用风镐破除的混凝土块，采用小型电钻进行凿除；凿除翼板混凝土后需对翼板钢筋进行修整。

图3 钢筋画线定位

2.4 焊接新旧桥连接钢筋

焊接在准备浇筑湿接缝前进行，不宜过早焊接；凿除后翼板钢筋保留长度需不小于300 mm，以保证焊接质量；如部分钢筋破坏严重则采取植筋措施，以便与新桥预留钢筋进行连接。

2.5 UEA混凝土纵向拼接

2.5.1 UEA混凝土控制裂缝原理

新旧桥梁连接时，为防止连接处出现裂缝，采用UEA混凝土进行浇筑。UEA混凝土体积膨胀时，受到配置的钢筋和混凝土中骨料及其他限制物对膨胀的限制，从而在混凝土中产生压应力，这种压应力能够不同程度地抵消混凝土开裂的拉应力[3-4]。同时UEA膨胀剂还改善了混凝土的孔结构，使毛细孔减少、变细，增加了致密性。因此，在限制条件下，UEA混凝土的膨胀变形能够有效地避免或减少混凝土结构的开裂，从而增强了结构的抗裂、抗渗及整体稳定性能。

2.5.2 UEA混凝土配合比设计

为防止出现裂缝，UEA混凝土配合比设计是关键。通过实验室试配、调整，UEA混凝土设计配合比设计强度为C50。其中水泥采用P·O42.5普通硅酸盐水泥；碎石为5～20 mm连续级配，砂为中砂，细度模数2.5，级配良好；采用UEA-H高效膨胀剂，聚羧酸高性能减水剂，每立方米添加90 kg钢纤维，设计坍落度为140～180 mm。具体配合比见表1。UEA混凝土的配合比必须达到设计要求的膨胀率，掺量为胶凝材料的10%，水中14 d限制膨胀率不小于1.5×10-4，水中14 d转空气中28 d限制收缩率不大于3×10-4。

表1 UEA混凝土配合比

2.5.3 UEA混凝土施工注意事项

严格控制原材料的质量及施工配合比。拼接部位的混凝土表面按施工缝处理，去除松动的骨料、碎块，再用钢丝刷将表面松散浮渣刷去[5-7]。处理后的混凝土表面凹凸度不大于6 mm。

2.5.4 UEA混凝土的施工及工艺要求

新、旧桥梁纵向拼接缝混凝土施工质量的好坏，是新、旧桥面能否共同受力的关键，图4为混凝土浇筑工艺流程。在浇筑过程中应注意对混凝土凝结时间的控制。混凝土凝结时间过短，则水泥的水化反应较快，混凝土早期收缩现象较明显；混凝土凝结时间太长，则膨胀的膨胀能大部分消耗在塑性阶段。通过试验验证，UEA混凝土的终凝时间宜在10～12 h内。为此，UEA混凝土终凝前，白天可采取导行交通，夜间可封闭旧桥12 h，尽量减少周围环境扰动对UEA混凝土早期强度的影响。

图4 混凝土浇筑工艺流程

浇筑时混凝土的自由落距应控制在2 m以内，振捣要均匀、密实。每一振点的振捣应使混凝土表面呈现浮浆且不再下沉、不再冒出气泡为止[8-11]。混凝土终凝前要反复抹压，防止表面出现收缩裂纹。由于UEA混凝土不泌水，养护不当很容易产生早期塑性收缩裂缝，必须注意早期养护。浇筑后应立即覆盖养生毯，养护时间不少于14 d，以充分供应膨胀过程中所需要的水分。施工完成后要试水观察，任何部位不允许发生渗漏。若局部出现渗漏，可将渗漏处有缺陷的混凝土彻底清除，并将其表面凿毛、冲洗干净后，抹UEA水泥砂浆；如渗漏严重，先用堵漏止水，再用UEA水泥砂浆抹面。

3 结 语

(1)采用上部构造连接、下部构造不连接的方法，通过新、旧桥梁荷载试验，表明本工程桥梁承载力满足城-A级的荷载标准要求，具有较高的可靠性、安全性。开放交通后长期监测结果表明，连接处无裂纹，高程控制良好。

(2)在目前人们的环保意识日渐增强，同时对钢筋混凝土的结构拆除需求量越来越大的形势下，金刚石绳锯切割技术具有高效、低噪音且环保等特点。

(3)新、旧桥梁拼接实践证明，使用UEA混凝土，可减少混凝土发生收缩徐变，减少结构整体附加内力，提高了新、旧桥拼接结构的整体性和稳定性。

本文从新、旧桥梁拼接的施工工艺实践中说明采取加宽桥梁的方法可以改善城市交通现状，具有良好的经济和社会效益。采用该方法，可以提升旧桥的使用功能，通过质量关键控制点的阐述，以期实现新旧桥梁沉降趋于一致的目的；保证成型后桥梁的质量符合要求。