浅谈城市桥梁纵横交叉复杂变形伸缩缝施工技术

尹强　李吉红　张艳　代海滨　张健　姚文龙

摘 要：随着城市的快速发展，为提高现有交通网络通行能力，需对既有桥梁进行帮宽和增设通行匝道，新旧桥梁在行进方向上桥跨间需设置型钢伸缩装置，在桥跨间伸缩装置处会出现纵横交叉的伸缩缝。从纵横交叉伸缩缝的类型、施工工艺原理、工艺特点及主要操作要点等方面进行了逐一阐述，对后续研究及全面推广具有一定的参考价值。

关键词：纵横交叉;伸缩缝;现浇止水带;聚氨酯;UHPC

0 前言

虽然我国的桥梁建设速度很快，但由于我国经济的迅猛发展，人员物资流动不断加大，交通量成倍增长，导致桥梁承受的荷载不断增大。旧有的桥梁已成为公路运输线上的“瓶颈”，对已建桥梁尤其是对城市桥梁进行适当的改、扩建，是提高现有交通网络通行能力的有效途径，同时节省了土地资源，节省了投资，创造良好的社会经济效益意义。

在城市桥梁改、扩建过程中，对桥梁进行帮宽和增设通行匝道，是有效增加线路通行能力的最有效的办法，在进行帮宽时，原桥梁与新建帮宽部分一般采用不同的支撐体系，由于沉降及新旧桥梁变形不一致等原因，中间一般采用小变形量纵向伸缩缝（如TST无缝伸缩缝）进行分隔。同时新旧桥梁在行进方向上桥跨间各设置型钢伸缩装置，这样，就会在桥跨间伸缩装置处出现纵横交叉的伸缩缝。有的部位，由于新旧桥跨间存在一定的长度差，还会出现错缝现象。

一般改、扩建施工完成后，经过几个月的交通运营，帮宽段的纵横交叉伸缩缝部位均会出现了一定程度的病害，如图1所示。

而随着通行时间的增加，病害愈发厉害，已严重影响行车安全，为避免出现进一步的病害发生，应对纵横交叉伸缩缝进行研究改造，以彻底消除安全隐患。

1 工艺原理

1.1 结合部位的变形情况分析

以十字型结合部为例，如图2所示：

（1）旧桥与新桥间纵向变形。由于帮宽段钢箱梁宽约3 m，所以纵向伸缩缝的变型量一般不大于6 mm。纵向TST伸缩缝可以适应该区域横向变形的需求。

（2）伸缩缝横向变形。由经验可知，单缝型钢伸缩缝横桥向变形约40 mm，双缝型钢伸缩缝横桥向变形约70 mm。纵向TST无缝伸缩缝远不能满足新桥的横向变形的需求。且新桥因受通行载荷、桩基竖向沉降、支座变形等原因，也可造成帮宽箱梁产生部分滑移。

从以上变形分析情况来看，其在结合部出现开裂和破坏有其必然性。

1.2 解决问题的方法

（1）结构上将纵横向复杂变形进行分离，使纵横向变形各得其所;交叉口采用型钢伸缩装置对纵横向变形实施分离。

（2）采用高性能材料以增加结构的抗变形、抗疲劳能力;对型钢伸缩装置锚固区采用高强、高弹、高韧材料进行锚固，以提高其抗变形、抗疲劳能力，从而提高整体耐久性能。

拟采用材料为聚胺脂弹性混凝土[1]和UHPC超高性能混凝土[2]。

（3）采用现浇式弹性密封材料防止结合部渗漏。

2 工法特点及适用范围

2.1 工法特点

（1）从结构上提高对结合部纵横向复杂变形的需求。

在帮宽段的纵向TST伸缩缝与横向伸缩缝的结合部 2 m位置处，采用变形量更大的T字或十字型钢伸缩缝，替代对变形适应能力较小的TST伸缩缝。

将结合部的复杂的大变形交给型钢伸缩缝，而TST伸缩缝只负责纵向小变形量。而纵向TST伸缩缝与型钢伸缩缝，在结构部以远2 m处（双向4 m）进行对接。此2 m的结合部位采用高强度高韧性的聚胺脂弹性混凝土（或UHPC超高性能混凝土）作为伸缩缝锚固位置的填料适应纵、横方向的双向复杂变形，还可应对新旧桥梁的不同沉降和滑移变形。

（2）聚胺脂弹性混凝土（或UHPC超高性能混凝土）能满足构体粘接要求。

聚胺脂弹性混凝土（或UHPC超高性能混凝土）与钢材、混凝土及沥青混凝土之间的粘接性能都很好。可确保端部结合紧密牢固，无任何漏泄。

（3）密封需求。结合部采用现浇式弹性密封材料，确保结合部无任何泄漏。

TST伸缩缝与型钢伸缩缝对接处采用100 cm宽聚胺脂弹性混凝土（或UHPC超高性能混凝土）进行填充，确保端部密封和连接。

2.2 适用范围

本施工方法适用于城市桥梁帮宽部位的纵横交叉伸缩缝位置。

3 工艺流程及主要操作要点[3]

3.1 工艺流程

3.2 主要操作要点

（1）设置纵向TST伸缩缝：

1）开设槽口。基于城市桥梁工程建设特性，在伸缩缝设置工序中，预留缝口位置的确认工作是首要内容，在确认完毕后方可进行弹线锯缝，对缝口位置的沥青进行清除工作，并针对槽口内部相对松散的混凝土部分进行凿除，同时检查缝口以及槽口是否存在砂石以及其他异物，若存在则及时进行处理，在凿毛工序完成后即可用高压水枪进行进一步清理，同时应注意用后烘枪进行烘干，最后用吹风机除净槽内一切杂物。

2）钢板固定工序。在伸缩缝口间安装发泡嵌条（泡沫塑料板），板顶低于混凝土顶面5 mm左右。将钢板置于梁端顶面，并将钉子钉入钢板的中心，利用钉子将完成发泡嵌条和弹性体粘结料的固定工作，利用锤直接进行钉入即可，以此令钢板固定在施工设计中的相应位置。

3）预热工序。在槽口清洁干燥工序完成后，应对槽口底部及两侧位置进行预热，主要利用的预热方式为液化汽预热。在预热过程中，应令喷火枪始终处于移动状态来完成加温时，并注意在加热过程中支承钢板是否起到遮挡作用，以此避免沥青面层与预热火焰产生直接接触，使得槽口两侧沥青面层老化，维护施工质量安全。同时，应利用宽型封箱带，对位于槽口两侧的沥青面层，进行粘贴操作，作用于顶面，注意按照锯缝线全宽范围进行粘贴，规避部分防弹性体对沥青面层造成污染。

4）弹性体混合料处理。针对弹性体混合料处理，应利用喷火器将骨料（4.75 mm～16 mm）于搅拌桶中进行加热，加热工作进行至温度达到120℃后，按工序规范与设计中的比例，将弹性体材料（处理好后约193℃的材料）加入其中，并进行搅拌，直至其达到无粗细料离析、无花白状态。

5）严格遵循工程施工建设需求要求，完成砼缝口浇筑以及混凝土填平工序，在浇筑时，应确保混凝土在浇筑后与顶面处于平齐状态，并注意中间伸缩缝宽竖向横板是否处于角钢支撑的状态下，注意缝口纵向顺直度是否符合要求，将缝口两侧混凝土顶面的平整度控制在2 mm范围内。

6）终压操作工序压路机应沿照顺缝方向进行2遍静压，或在温度略微达到80℃以上时进行碾压，此时可在压路机钢轮进行一定的洒水处理，以此保护伸缩缝表面平整度，避免其受混合料沾手或粘轮的不利影响时以防损害。

7）成品检测，伸缩缝平整度顺缝方向每米用2 m直尺沿路线方向检测平整度，最大间隙不超过1 mm为符合要求。

（2）设置FPO底模：

1）按底模样板，画样剪裁FPO型防水材料。

2）清理型钢伸缩装置模板粘接面。

3）采用专用FPO型防水材料粘接胶水粘接模板。

4）钻孔铆接FPO型防水材料作为底模。

（3）浇注高性能材料锚固砼：

高性能材料锚固砼分为：聚氨酯弹性混凝土和UHPC高性能混凝土两种。

1）预留槽再次用清水冲洗干净。UHPC要求表面无水。弹性混凝土要求烘干！

2）按配合比投料并搅拌高性能锚固砼。

3）浇筑高性能锚固砼。振捣密实，并不停的抹平与原铺装路面顺接。收平并拉毛表面，其表面应与装置纵梁面平齐。

4）高性能锚固砼养护，该工序主要通过遵循专项养护操作完成养护工作，应注意工序期内避免出现过车碾压的情况。

3.3 施工注意事项

（1）型钢伸缩装置验收后方可安装。该环节侧重对工厂处完成组装的型钢进行验收，即其运至施工处后，应按相关现行国家标准开展验收工作，合格后方可进行安装。

（2）安装前核对无误后方可安装。在进行安装前，为确保施工建设与实际设计要求相符，相关工作者应确保现场位置与设计图纸内容相对应，确认无误后，再利用预留槽完成放置工作。

（3）施工准备注意事项：

1）全面掌握图纸基本内容、明确各项施工建设中的相关工序规范与操作流程，并结合工程建设需求，针对部分工序操作进行定期培训，以此提升相关操纵人员实际技术水准，落实相关施工管理工作。

2）及时检查伸缩缝的位置编号，并结合成果施工设计对其平整度、顺直度、间距以及扭向进行检查验收，全面落实相关建设管理标准。

3）结合施工环境条件与各项工艺技术内容，准备相关机械设备，确保其配备齐全，包括小型机具。同时针对发动机，应对其完好情况进行检测，并额外准备一台作为备用，以此降低意外情况对施工过程的影响，确保其顺利进行。

4）为规避施工路段被部分异物污染，影响施工建设效果，应针对工程建设需求，配备塑料布、帆布、胶带等材料，防止异物污染路面。

（4）放线。在确认核查安装处路面情况符合标准后，应进行测量放线工作（注意在设计位置进行），以此将测放伸缩缝的位置精细化，并对切割线、中心线位置进行确认，为提升其工序精准性，应利用毛笔、红铅油地面划线的方式，确保路面与切面线垂直。

（5）切缝：

1）在该项工序进行前，应利用塑料布保护覆盖在开槽线外5 m范围内的路面，以此降低切割工序中产生的石粉，对施工路面的不利影响。

2）为确保工序施工标准化，应发挥自带动力切割机的优势，利用其进行切开槽操作，以此达到项目工程对割缝顺直程度与尺寸准确性的要求，减少缺角和毛边现象，进而为靠沥青混凝土侧伸缩缝的完整性，提供一定保障，规避开槽时出现缝外砼松动的情况。

3）为确保切割厚度符合工程设计要求，应发挥砼走轨割缝和加喷水技术的作用，降低缺角和毛边情况的出现概率，同时注意避免槽口外的路面层被破坏。同时，在切缝工作前，应深入测算分析钢筋分布图内容，避免桥梁板钢筋在开槽过程受到损伤。

（6）开槽清槽：

1）针对两切缝间的沥青路面部分，应先用风镐进行凿除，并将槽内松动的水泥砼以及沥青砼进行凿除，凿毛工序应操作至坚硬层，注意用高压水枪或吹风机清除异物，以此确保新老混凝土的紧密性。

2）在空压机清除沥青混凝土时，应采用人工操作予以配合，将松散混凝土進行凿除，在实际操作时，应注意要沥青混凝土断面边角是否整齐。

3）开槽后应及时进行凿毛（包括槽底和两壁），并遵循图纸与工程设计要求，对构造缝的宽度进行检查，确保其符合设计标准。

4）完成开槽后，应采取保护措施避免车辆在施工处通行，并针对施工人员进行要求，以此避免其踩踏槽两侧边缘，保护槽两侧沥青砼完好。

（7）清缝：

1）针对项目工程建设中的杂物异物，包括在施工路面工程为保证临时通车而填入的填充物、施工产生的砼等，应避免其在施工伸缩缝时，出现在施工环境内看，重视相关清除工作。

2）可用钩子钩出硬性杂物异物，若出现细小、软物件时，可用高压水枪进行处理。

3）应用凿其凿除位于梁端预埋件部分的松散砂浆及砼，保证预埋铁件表面清洁，然后加以清洗。

（8）在安装伸缩装置前，应及时对正梁端预留缝的间隙开展全面检查维修工作。要注意，令缝宽上下处于贯通状态，并使其与设计要求相同，禁止出现堵塞的情况。

（9）结合设计标准，对锚固筋间距、规格、预留槽尺寸进行检查。并在安装前应按设计和产品说明书要求进行确认，并清理预留槽。

（10）校正钢筋：

1）在桥梁工程施工中，针对钢筋校正工作，应在安装伸缩缝前，应结合工程设计与施工规范，将槽内的预埋筋、锚固筋理直理顺，并严格按照规定标准对锚固筋与预埋筋进行检查，侧重检查其型号、尺寸规格、间距等，确保其否符合设计要求，若出现不合格的情况，应及时采取相应措施进行补救纠正，完成钢筋校正工作。

2）在上述工作基础上，针对钢筋建材在桥梁工程中出现的埋设位置与图纸设计要求不符、钢筋折裂折断、间隙超出规范标准等情况，应发挥施工管理工作作用，针对不同情况制定相应处理方案，完善具体的补救措施。同时，针对焊接要求，应确保安装型钢伸缩缝装置每1 m范围内有一处以上的位置与预埋筋焊接牢固。

3）对预埋筋应进行除锈处理;对弯折的钢筋采用加热复位，严禁反复冷扳、冷弯。

4）恢复预埋锚筋，用空压机再次清理。

（11）关设模板：

1）针对模板安装工作，为防止模板漏浆或跑模现象出现，施工中应确保模板接缝的严密性，设立相应检测工作。

2）针对伸缩装置，根据实际情况选用端模材料，具体可用木模或钢模作端模材料，也可用聚乙烯作为作端模材料，即泡沫塑料片材，应用其作端模材料可避免出现端模折模的情况。

3）应保证伸缩缝间隙内没有模板砼，旨在防止型钢内侧沟漕内出现砼，因此应做好防护措施，用胶布对型钢进行一定密封处理，避免砼由上部缝口进入。

4）在上述工作基础上，应借助强力吹风完成清理，以此确保槽区内没有杂物异物。

4 结束语

城市桥梁纵横交叉复杂变形伸缩缝施工的成功，为今后高标准、高要求的城市桥梁建设积累了宝贵的施工经验，对后续研究及全面推广具有一定的参考价值。

参考文献：

[1]何雷蕾，全弘彬，鄧华，等.弹性混凝土伸缩缝聚氨酯胶结料的研制及性能[J].山西建筑，2019（8）：91-92.

[2]张志豪，水中和，余睿，等.自密实型超高性能混凝土（UHPC）的优化设计与性能研究[J].硅酸盐通报，2017（12）：97-102.

[3]朱科.浅谈高速铁路混凝土桥梁聚氨酯弹性体伸缩缝施工技术[J].2017（6）：88-92.