市政道路改扩建中装配式桥梁的利用及改造研究

许雄方 佛山市高明区荷城街道代建项目中心

1 前言

伴随着在交通数量的增多，使得道路桥梁承载的荷载逐渐增加，长时间下来的话，便出现了质量方面的问题，基于此，加强市政道路桥梁扩建工程开展力度极为重要。当实施市政道路改扩建工程的过程中，面临的重点以及难点内容是采取何种方式合理利用以及进一步改造原有的装配式桥梁，增强整体质量，确保安全性。在本篇文章中，主要对改扩建设计期间装配式桥梁改造和利用的基本原则等方面进行了重点论述，全面分析了不同设计方案具备的优势以及缺陷，以此为后期市政道路改扩建工作稳定实施提供良好的依据。

2 工程案例

本文以某项城市的市政道路举例说明，该项道路的断面是25.5m，设计速度为100km/h，路面结构为水泥混凝土。该项项目从开工建设到现在使用已经历经了十多年的时间，目前是工业经营期间的主要交通道路。不过伴随着土地开发工作的开展，旅游行业逐渐增多，以往旧的道路已经完全不符合目前各项要求了，交通存在着严峻的堵塞现象，所以，对其有待进一步利用和改造。

当前阶段，基于一级公路基础上加以扩建以及改造，道路等级是城市主干路，基本的设计速度为60km/h，项目整体长度为27.6km。kO+000～k6+300，道路红线宽度是46m，为沥青混凝土路面结构。在全线拟拓宽利用期间，包含了十五座主线旧桥，主线旧桥桥梁宽度是25.5m，和路基的宽度一样，设计的汽车荷载等级采取公路-I级，依照1/100设计洪水频率，地震烈度是Ⅵ度。在旧桥梁上部结构除大桥使用20m装配式钢筋预应力混凝土小箱梁为，其余桥梁均采取20m跨径的先张法装配式预应力混凝土空心板。将钻孔灌注桩当成桥梁下部结构的墩台基础，桥台属于重力式和桩柱式埋置台，桥墩则是应用钢筋混凝土圆柱式墩身，通过对桥梁性能进行检验，开展有关的荷载试验可以看出，旧桥上部构造以及下部构造状态良好，能够进一步延伸宽度，加以应用。其次，遵循宁填勿挖的基本设计理念，其中，作业期间还存在着较多的问题，比如在路面板块断板，板底脱空等，为了避免这些现象影响到加铺沥青罩面层的整体性能，可以将就地碎石化处理方式应用到老路旧水泥混凝土路面中，同时合理铺设路面结构，将加铺路面结构的厚度控制在合理范围之内，最佳是49cm。另外，因为是旧桥，因此不适合增设桥面荷载，桥面无法进行加铺处理，旧桥是接顺桥梁梁端道路，这就需要掌握好多方面要点。第一，确保旧桥标高不发生变化，将旧桥周围的旧路面和路床等彻底挖除，经过道路纵坡接顺旧桥。第二，对旧桥开展顶升处理工作，连接道路。针对于以上两种要点，分别比较以及分析了所需的成本，在成本差别较少的情况下，采取顶升旧桥方案道路纵坡较为合理，同时对旧路交通产生的影响不大，比较后将该项方案应用到本项目内，因此应用第二种方式。

3 市政道路改扩建中装配式桥梁顶升方案的比选

其一，所谓桥梁顶升，主要是指把交通全部封闭以后，将千斤顶装设到盖梁、基础以及桥墩中，借助千斤顶转移桥梁上部结构重量，落实到承点力下面的位置中，原来的墩柱和盖梁等基于承力点以上部位不再承担原来主梁的压力，结合桥梁墩柱以及支座垫石的最佳位置采取切断加高或者是实施接高工作，从而达到桥梁顶升的目的。当前阶段，可以将桥梁顶升改造划分为两种方式，分别是直接顶升以及断柱顶升。

其二，断柱顶升的工作流程是切断桥墩混凝土以及钢筋，使用千斤顶顶开切断的桥墩，连接长桥墩钢筋，回填混凝土，以此完成顶升工作。结合千斤顶实际安装位置和打断桥墩的位置，可以将其划分为多种类型，分别是上下抱柱式、下抱柱盖梁式以及承台盖梁式。其中，断柱式顶升的优势极高，产生的效果良好，不过本身也存在着一些缺陷，比如包含的工程数量非常多，面临着极高的施工难度。同时在桥墩接长位置处，经常发生断裂现象，不适合应用到沿海区域的桥梁处。在作业期间需要应用稳定性良好以及固定性强的受力支架，在深水桥梁中不适合应用该项方法，经过探究看出，在顶升高度特别大的立交桥内适合应用断柱顶升方式。非断柱式顶升则是表现在梁底安装千斤顶，依照千斤顶下部的承载现象将其分成多方面。①直接顶升方式。直接顶升方式是在梁底和盖梁顶的间隙位置处安装千斤顶。②牛腿式。牛腿式是在旧桥盖梁和台身侧面中植入化学螺栓，在然后安装钢制牛腿以及横梁，同时装设千斤顶，对梁板进行顶升。此种方式在上部构造和盖梁之间非常小的空间中得到了广泛应用。③分配梁式。首先，将钢支撑搭设到承台以及地面中，在支撑顶部安装千斤顶，千斤顶上面放上横向分配梁，制定完善的钢支撑千斤顶和分配量顶升流程，从而安全开展顶升工作，在立交桥顶升环节中适合应用分配梁式。

其三，非断柱式顶升，该种方式的缺陷表现为顶升高度较小，不可以上升太高，所需的千斤顶特别多，需要同步开展。优势则是对旧桥产生的影响性不大，施工极为方便，包含的工程量较少，在顶升高度较少的水桥内适合应用。从项目实际开展现状来看，因为潮汐现象对桥梁水位有着一定程度的影响，而且顶升高度低于50cm，所以适合应用将千斤顶安装到梁底和盖梁中的直接顶升方式。

4 市政道路改扩建中装配式桥梁的利用及改造

4.1 遵循的基本原则

在市政道路改扩建装配式桥梁改造期间，需要遵循合理利用旧路、再生利用旧路并不是凿除丢掉的基本原则，增强旧桥的加固性，制定合理计划。其次，为了对旧路进行高效率应用，降低施工难度，减少工期和成本输出，在设计路面期间，必须做到宁填不挖。在设计大桥期间，则是保持旧桥不动以及原地拼宽，因为中小桥道路纵坡平顺，所以可以应用桥梁顶升方式进行合理设计，接顺道路纵坡。在通常情况下，需要降低对周围交通产生的不良影响，尤其是既有路线方面的交通，其中包含了交通时间和强度两方面。交通时间是指尽可能减少拉伸强度和施工时间的影响。强度则是在桥梁施工期间保持较大的通行能力。

4.2 桥梁顶升施工环节

其一，本次项目旧桥顶升高度是49cm，在施工期间，必须保持梁体处于同步顶升的状态，因为桥梁底距离台帽梁中安装千斤顶的空间非常小，因此可以使用高度是5cm的千斤顶实施相关顶升工作，等到顶升到相关的工作高度以后，将行程是4cm的千斤顶加以更换，依照桥梁抬高设计情况进行顶升。当实施项目工程的过程中，务必保持整联的同步顶升现象，引进PLC液压同步顶升控制系统，顶升期间，结合千斤顶形成对钢垫块和临时支撑进行规范性调整，采取分阶段抬升的方式，确保梁体抬升高度符合标准的设计要求。顶升上身到一定高度以后，对相同箱梁和空心板以及行车方向相邻的预制垫石立模，绑扎钢筋，最后浇筑。

其二，对于梁体来讲，在顶升和回落期间其实是桥梁的移位环节，这就需要加强对顶升梁体的位移以及应力控制力度。当进行位移控制的过程中，一般将位移传感器设置在墩台位置处，在进行上部构造竖向和纵向等方面的位移操作，其中需要控制好纵向和横向的位移距离，最佳是5mm之内，竖向位移则是符合墩台要求，一旦出现了不良现象以后，必须马上暂停施工作业，分析产生不良问题的主要原因，将问题彻底解决以后才可以继续下一流程。同时全面监督应力各个要点，比如上部构造的关键界面，支点或者是跨中截面应力等。

其三，顶升高度符合标准要求以后，为了减少施工风险出现的概率，必须尽快地开展落梁工作，基于重车作用下的预制垫石，加深盖梁和垫石之间的连接程度，应用预制和现浇相互结合到一起的方式。其中，预制C50混凝土垫石平面尺寸是50cm×45cm，高度是24cm，所需的支座竖向是两个。在对垫石进行安装的前期阶段中，将原垫石顶面进行凿除处理，凿除部分必须大于加高垫石尺寸，在使用环氧树脂和其他结构胶使预制加高垫块与原垫石结合，完成落梁工作以后，实施现浇支座垫石工作，为了确保用一片梁底下两个支座的预制垫石连接成一个整体，当进行垫石预制期间，可以预留锚固钢筋，应用强度性能良好的支座灌浆材料实施浇筑作业。

4.3 桥面铺装改造设计工作

在旧桥桥面铺装期间，主要是采取了C40混凝土铺装，设置两层钢筋网，和铺装顶底保护层厚度为2.5cm，旧桥铺设趋于完善性，不存在裂缝等现象，其中，沥青铺装行车有着极高的舒适性，能够为后期维护工作开展提供便利，这是当前经常使用的一项铺装类型。本次项目开展期间，主要应用了沥青铺装，为了保持桥面和道路趋于相同性，就需要加强桥梁铺装的改造设计力度，这是非常重要的。之前原有的设计桥梁铺装厚度是15cm，为了提升旧桥上部构造的稳定性，改造旧桥铺装期间遵循的基本理念是不增加旧桥铺装荷载，当改造旧桥桥面铺装期间，制定的方案如下所示。

第一种方案，将旧桥中的铺装全部凿除，重新制作沥青铺装。凿除厚度为15cm的旧桥混凝土铺装，浇筑8cm的混凝土调平层，在上面铺设4cm+4cm的沥青混凝土。不过，该项方式既有着一些优势，也有着相关的缺陷，优势表现为能够将桥梁铺装期间存在的病害彻底消除，新建桥梁铺装整体性效果良好，质量非常高。缺陷是为了对旧桥上部构造进行有效保护，无法将大型机械设备应用于桥面中，只可以采取人工打钢钎的方法，局部破碎剥离旧铺装，难以提升作业效率，对旧桥结构性能体现产生了不良的影响。

第二种方案。将8cm厚度的旧桥铺装凿除，增加4cm+4cm的细粒式沥青。在使用铣刨机铣刨8cm厚度的混凝土以后，将顶面钢筋清除，把4cm+4cm AC-13C细粒式沥青铺装加铺到旧路混凝土中。该项方案的优势是有利于提升铣刨效率，对桥梁性能无太大的影响，两层沥青和重车荷载要求相符合。缺陷是当旧桥铺装裂缝现象非常严峻的话，那么旧桥面病害将不会被彻底修补。

结合项目旧桥施工特征，旧桥混凝土铺装工作良好，可以保留相应厚度的旧桥混凝土铺装。基于此，可以应用第二种方案，将8cm厚度的旧桥铺装铣刨，留下7cm的旧桥混凝土铺装以及下层钢筋，同时铺设4cm+4cm的细粒式沥青，进而保障工程安全开展。

5 市政道路改扩建中装配式桥梁的施工管理策略

5.1 管理钢筋

对于采购的钢筋来讲，必须有着良好性能和质量，禁止将不符合要求的钢筋引进于施工场地中，合理检验钢筋，确保合格以后才可以应用到工程施工中。在检验钢筋期间，依照施工现场要求和采取抽样检验的方式实施检验工作，由专业性强且经验丰富的人员负责焊接钢筋，完成焊接以后抽样检验焊件，动态性监督和管理焊接环节，增强焊接质量，符合要求以后进入下一焊接施工环节。钢部件应当根据叠放整齐附图要求进行分类，加强钢筋防锈处理，钢筋绑扎后浇筑混凝之前必须经过监理工程师的认可。

5.2 混凝土施工监督和管理

在混凝土生产期间，务必依照混凝土基本施工要求进行，相关人员对混凝土比例进行合理调整，从而和项目施工需求相一致。在浇筑的前期阶段中，对钢结构进行有效清理，展开连续性的混凝土浇筑作业，从而提升混凝土整体质量。结合我国市政工程水泥混凝土试验规范性要求来看，监理工程师务必全面管理各个环节，将施工实际情况详细记录下来。

5.3 承台、桥梁和墩柱的施工管理

在建设承台、桥梁以及墩柱期间，应当依照标准要求和施工规范进行，禁止出现桩头积水以及杂质等不良现象的发生。做好承台封底混凝土的防水工作，制定完善的预防对此，避免因为出现混凝土裂缝现象而对质量产生不良的影响。另外，做好施工模板的清洁工作，避免混凝土外表受到腐蚀。

5.4 既有线路桥梁加宽施工

对于主桥改建工程建设项目来讲，主要是采取上部结构和下部结构相互连接的方法，当实施拼装交通组织施工作业的过程中，必须综合性考虑上部结构，在保持交流流程以及增强施工质量的基础上应用以下施工方案。第一，在新老空心板之间两米处设置临时钢板钳的连接，混凝土浇筑车辆从车道通行。第二，采取分幅通行和分幅施工方式，将临时围栏设置到桥上，对两边车道进行限速处理，加强原桥外侧的防护力度，左侧桥拆除护栏以及浇桥路板以及护栏座等，将桥板边缘翼板，车辆在桥梁右侧正常行驶。第三，在桥外盘的左侧外植钢筋，在吊装加宽部分的内边板，完成钢结构操作以后，浇筑混凝土的扩大部分，先对桥梁板进行浇筑，堆载预压加宽桥梁，将原桥的左侧交通加以封闭，拆除临时护栏，凿除沥青混凝土路面，对混凝土接缝进行浇筑以及养护，去除预压自重实施浇筑湿接缝，车辆全部移动到右侧，形成右侧限制速度的双车道。第五，处于左侧桥梁铺设完成沥青混凝土路面开通车道以后，将右侧逆行交通从右边中间朝着左边移动，开展右侧桥梁施工作业。

6 结束语

从以上论述来看，当前阶段，对一级公路和二级公路进行改扩建操作是市政建设期间非常重要的一方面，和新建道路相比较来看，存在着影响性因素非常多，面临着极高的设计难度，基于此，可以将桥梁顶升以及桥梁铺装更换等方式应用于市政道路改扩建中装配式桥梁利用及改造环节中，将其价值发挥出来，从而增强工程整体质量。