桥梁加固与桥梁拓宽施工技术研究

邹洋

（广东恒泰公路工程有限公司，广东 梅州 514087）

0 引言

改革开放以来，伴随着我国经济的发展，公路桥梁所承担的运输车辆荷载和人员通行压力也不断增长，使得我国早期建设的部分公路桥梁无法满足现有的交通需求。因此，为了提高公路桥梁的服务水平，需采取措施延长桥梁工程的服役时间。若将旧桥拆除，重新建设新桥，不但影响交通出行、成本高昂，而且对生态环境也会产生不利影响。如果可以将旧桥合理加固或拓宽，不但能避免以上不利因素，还可以使旧桥得以重新利用，带来巨大的社会效益和经济效益。综上所述，桥梁加固与拓宽施工技术在公路桥梁领域具有显著的应用价值。随着加固与拓宽技术理论研究和实践的不断发展，在钢筋混凝土桥梁领域取得了广泛应用。因此，针对桥梁工程开展加固与拓宽施工技术研究变得愈加重要。

1 工程概况

选取广东梅州某大桥维修加固工程，该大桥建设于20世纪90年代，桥梁上部结构为预应力混凝土T梁预制拼装结构，T 梁数量为6 片。桥梁服役十余年后，通过检测发现桥梁承载性能不足，需采取措施提高桥梁构件的承载力。考虑到现场的实际情况，采取的措施为：在旧桥外侧架设与旧T 型梁结构尺寸一致的T 型梁实现拓宽，采用的T 梁数量为5 片。同时，新旧T 型梁和新旧桥之间采用湿接缝、横隔板进行结构连接。旧桥主梁为部分预应力构件，新梁为混凝土全预应力构件。旧桥和拓宽后桥梁各指标参数见表1，拓宽后桥梁结构跨中断面图见图1。

表1 旧桥和拓宽后桥梁各指标参数

图1 拓宽后桥梁结构跨中断面图

2 桥梁加固施工技术

2.1 旧桥主梁加固法

根据工程实践和监测经验可知，若对旧桥开展加固时，一般采取的措施为对主梁进行加固。在这一过程中，可以提高人行道的宽度，同时通过在路面及桥墩上部架设人行梁的措施，实现对桥面的拓宽和主梁的加固，从而提升桥梁整体的承载性能。

2.2 桥面整治加固法

提升桥梁工程的整体稳定性是开展桥梁加固的首要目的。桥梁整治加固前，应预先清理需加固的地方，清除杂质。在对桥梁面层进行加固的过程中，若发现填料中采用的砂石与桥梁不匹配，需对其中的杂质进行清除并换填适用的砂石材料。换填结束后，根据压实度要求进行夯实，同时提高砂石平面的平整度，有利于混凝土面层的浇筑。

2.3 封缝加固法

桥梁工程中最常见的病害为桥梁裂痕，一般采取封缝的措施进行处理。具体施工工艺如下：第一，明确封缝的位置，对封缝处的杂质进行清除，然后采用压缩设备将封缝位置处的废弃物完全清除，从而为处理裂缝提供良好的工作面。第二，在清理过程中，应注意灌浆底座的位置，便于下一步环氧树脂的施工。第三，待环氧树脂风干后，应采用树脂胶进行垫底预埋，灌浆封堵完成后，及时采取封口措施进行处理，从而提升封缝加固的整体效果。

2.4 大截面加固法

以旧桥面为基础，在桥面上方浇筑混凝土实现加固，采用同种材料来增大旧构件的截面面积，从而达到提高构件的承载性能和刚度的目的。采用大截面加固法有以下注意事项：一是对新旧构件的结合面进行处理时，需将混凝土的缺陷部分凿除，露出粗骨料，构件的结合面凿毛凹凸差控制6mm 以内；二是在旧构件上植筋时，应确保施工方法和技术满足规范要求，新设钢筋骨架和锚筋为一体。这一方法主要适用于以下两种结构类型：一种是需适当提高桥面板厚度；另一种是需增大主梁肋宽度和高度。图2为桥梁增大截面加固过程。

图2 桥梁增大截面加固

2.5 粘贴钢板加固法

采用树脂材料、混凝土及粘贴钢板等措施进行桥梁加固的方法，被称为粘贴钢板加固法。该方法一方面可以缩短施工周期，不影响交通正常运行，另一方面不会对桥梁原有结构产生破坏，影响程度低。然而这一方法的实际加固效果受粘贴技术影响较大，一般适用于湿润环境下的桥梁加固。

3 桥梁拓宽施工技术

目前，针对混凝土桥梁拓宽的方法多种多样，在选取拓宽方法时，应综合考虑桥梁的结构类型、施工条件、工程地质等因素。从结构的受力情况分析，拼接方法和工序不同，拓宽后桥梁的受力体系也不同，拓宽方法对混凝土桥梁的受力性能和可靠度有着决定性影响。在当前工程实践中，主要采用以下几种拼接拓宽方法。

3.1 增设边梁拓宽法

增设边梁拓宽法，即拆除桥梁两侧的栏杆或人行道板后，在旧桥结构上采用与旧桥一致或类似的结构对桥梁进行拓宽，并且采用加设盖梁或加宽桥墩的措施分担竖向荷载。这一方法的优势在于增设边梁将桥梁拓宽后，桥梁整体的刚度增大，旧桥的横向分布系数随之减小，进而改善桥梁的横向受力情况。在实践应用中，应考虑盖梁受力的情况，确保加宽后仍具备较好的受力性能。图3为某高架桥采用增设边梁拓宽法对旧桥拓宽。

图3 某高架桥增设边梁拓宽示意

3.2 增设悬臂挑梁拓宽法

增设悬臂挑梁拓宽法一般有两种方法：方法一，若旧桥结构的受力性能可以满足拓宽后的要求，可以将桥面凿除后再铺装钢筋加以混凝土浇筑，并且在桥墩边缘增设悬臂梁，满足车辆和行人的通行需求，实现拓宽目的。图4为某国道上一座T 梁桥通过该方法增设人行道的示意图。方法二，采用拼装整体式肋形盖板作为桥面板，利用盖板的外伸臂提高悬挑臂的长度，从而实现对桥梁的拓宽。与悬臂挑梁技术相比，采用肋形盖板可以使桥梁刚度更大，加宽范围也更广，且无须新建桥梁墩，节省人力物力。根据工程实践可知，采用该方法加固后的桥梁，不仅承载力满足要求，而且在特殊情况下需要增设桥墩时，也具备较好的经济合理性。

图4 使用增设悬臂挑梁拓宽法拓宽桥梁

3.3 SBWM 法

21世纪初，受到新建桥梁采用内撑杆宽箱梁案例的影响，美国KSI Structural Engineering 公司提出采用增设斜杆支撑的措施拓宽箱梁，这一方法被称为SBWM 法，如图5所示。该方法的优点在于可以根据实际需求对箱梁进行拓宽，具有较高的灵活性。

图5 SBWM 法拓宽混凝土箱梁示意

3.4 新建复桥拓宽法

以上方法仅用于拓宽桥梁上部结构，一方面拓宽能力受到限制，另一方面需要桥梁下部结构不采取加固措施就可以满足承载要求。一般而言，桥梁运营多年后，下部结构均存在一定的工程病害及损伤，部分承载力无法满足加固的要求。除此之外，以上方法仅适用于桥梁两侧对称拓宽的情形。对于上下行分离式的公路桥梁，两侧拓宽时路面衔接技术难度大，且桥梁中央的分隔带宽度无法满足同时拓宽的要求，一般多采取单边拓宽的方法。考虑到以上两点，对上下分离式的公路桥梁进行拓宽施工时，一般采用的方法为：在旧桥外侧新建一座与旧桥结构相同或相似的桥梁，然后将二者衔接，这一方法被称为新建复桥拓宽法。图6为某混凝土T 梁桥通过新建复桥拓宽后的示意图。

图6 某混凝土T 梁桥通过新建复桥拓宽后的示意图

按照新桥和旧桥上部结构和下部结构连接方式，可以将新建复桥拓宽法分为以下三类：第一类，上部结构和下部结构不连接，新桥和旧桥二者结构独立。这样设计及施工难度小，然而在桥梁运营期间，新桥和旧桥二者的上部结构连接处容易开裂。第二类，上部结构和下部结构均连接，采取植筋、浇筑湿接缝的措施使新旧桥梁的上、下部结构成为一体，提升桥梁的整体性能，有利于减小新旧桥梁二者基础沉降差引起的变形。然而，由于沉降差的存在容易导致上下部结构连接出现开裂情况，同时这类方法的工程经济性有限。第三类，上部结构连接、下部结构不连接。这类方法从保证新桥与旧桥上部共同受力的角度出发，在一定程度上减小旧桥的承担荷载，同时降低了桥梁下部结构之间的相互影响。根据工程实践经验可知，与第二类方法相比较，这类方法可以减少施工的工程量，提高施工的效率。基于此，这一方法得到了广泛应用，同时也是规范推荐的方法。综上所述，可知第三类方法的应用范围广、拓宽性能好，值得在混凝土桥梁拓宽施工中进一步推广。

4 结语

在桥梁加固和拓宽过程中，第一，应注意新桥与旧桥的连结，使二者成为完整体，从而使桥梁具备良好的承载性能；第二，应注意新桥与旧桥的刚度比例，不能出现新桥与旧桥的承担荷载相差过大的情形。因此，桥梁加固与拓宽施工应基于工程项目的实际情况进行。一方面，新桥结构应尽量与旧桥结构保持一致，同时考虑到现场的实际情况选择其他结构类型，提高工程的经济性；另一方面，在桥梁加固与拓宽施工过程中，要重视行车道等的构造形式，确保新旧桥二者形式一致，整体协调美观。