高速公路扩建工程中旧桥改造利用设计思路.doc

高速公路扩建工程中旧桥改造利用设计思路冯玉龙 杨勇波 李飒 （中国公路工程咨询集团有限公司、广东南粤物流实业有限公司，湖北 武汉，430023）摘 要：高速公路桥梁结构改扩建中存在许多的技术难题，作者在设计实践的基础上，对旧桥检测评定、加固利用设计思路进行探讨，对设计中的相关技术问题如桥梁的顶升、加铺、叠合加高、植筋、拆除等技术问题做分析介绍，对类似项目的设计、建设提供参考。关键词：高速公路；扩建工程；旧桥；改造利用31 概 述高速公路桥梁结构量大面广，其结构型式、承载能力、破损程度、使用状况千差万别，改造利用难度大。加上高速公路改扩建项目在我国尚处于起步阶段，桥梁结构大范围改扩建中存在的许多技术难题有待进一步研究解决。作者在对沪宁、广佛等已完工的改扩建工程进行研究分析的基础上，结合工程实践，对旧桥检测评定、加固利用设计思路进行探讨，对设计中的相关技术问题如桥梁的顶升、加铺、叠合加高、植筋、拆除等技术问题做分析介绍，对类似项目的设计、建设提供参考。2 旧桥改造利用设计原则现有高速公路往往是分段分期设计、建设而成的，从而导致全线构造物结构类型、尺寸的多样性；实际破损情况及使用性能也存在较大的差异性。在收集旧桥的设计、竣工资料和地质资料的基础上，根据现有道路构造物的特点、改扩建的整体要求及桥涵结构物加宽加固的特殊性，提出以下设计原则：（1） 对全线原有桥梁构造物进行归类分析和现场调查，进行必要的研究、论证，为选择合理可行的建设方案提供充分依据。（2）桥涵构造物的改扩建，本着“安全、适用、经济、美观和有利环保”的原则，因地制宜，尽量利用原有构造物。（3）对现有老桥逐一进行检测、验算、分析归类，合理确定加固利用方案，提高其承载能力。（3）在确定桥涵构造物加宽加固方案的过程中，应充分注重结构的耐久性和可靠性要求，同时考虑施工的可实施性和方便性，降低后期养护成本。（4）桥梁的拼接加宽宜采用与原桥同跨径、同结构型式，力求标准化、装配化、外观一致性。（5）荷载标准近年来，由于新的公路技术标准和设计规范的逐步颁布执行，设计荷载由汽-超20提高到公路-级；新桥规对结构在正常使用状况下的各项应力要求也有较大提高。而现有桥梁大部分是按旧桥规设计的，不可能全面满足新桥规的要求。基于以上实际情况，笔者认为应本着“尽量利用现有桥梁、灵活运用规范”的原则，务实采用“旧桥旧标准、新桥新标准”的方法处理；同时通过对旧桥进行验算、加固，将其承载能力极限状态提高到公路级的水平，正常使用极限状态仍按“旧桥规”进行验算。3 旧桥的检测、评定由于桥龄和使用上的差异，桥梁的实际状态往往不是十分明确，一般与原设计状态有一定的差异。加上公路-级荷载水平较汽-超20有所提高，为检验旧桥的承载能力，获取结构的实际状态参数，为梁板的维修、加固提供依据，需对结构进行检测、评定。（1）全面收集现有桥涵的设计、竣工资料、图纸，地质资料及维修养护资料等。（2）对现有桥梁逐座进行调查、检测，选择典型桥梁、结构型式进行荷载试验，检验其承载能力。（3）通过对竣工图纸的核查、验算，结合桥梁检测、评定情况，对全线桥涵构造物进行分类统计、分析，确定加固、维修方案。（4）对承载能力不能满足公路-级要求的梁板，通过粘贴钢板、碳纤维布的方式进行加固；若加固仍不能满足要求的，拆除重建。（5）对桥梁墩台、支座、护栏、搭板、伸缩缝、排水系统等进行详细检查，根据破损、缺陷情况进行评定、归类，并提出加固、维修建议。4 旧桥加固、病害处理对现有桥梁逐座进行调查、检测，选择典型桥梁、结构型式进行荷载试验，检验其承载能力，获取结构的实际状态参数，并对结构进行评定，为梁板的维修、加固提供依据。对梁板及墩台的常规病害处理及维修加固方案如下：（1）渗水、泛碱：打磨或凿除表层至坚实界面，采用环氧水泥砂浆修补。（2）砼破损：清理砼破损区域，直至露出坚实界面，然后涂刷界面胶，采用环氧水泥砂浆修补。（3）露筋锈蚀：清理钢筋锈蚀区域，对钢筋进行除锈阻锈处理，然后涂刷界面胶，采用环氧水泥砂浆修补。（4）裂缝：不管是受力裂缝还是非受力裂缝，根据耐久性设计要求，均须封闭处理。缝宽0.15mm的，采用树脂封闭胶涂刷封闭；0.15mm缝宽0.3mm的，采用裂缝灌注胶或专用环氧树脂浆液灌注；缝宽0.3mm的，凿槽嵌补处理。对于预应力混凝土受力裂缝及普通钢筋混凝土的超限受力裂缝，采取必要的结构加固措施，以改善结构受力状态，提高其承载能力。（5）空心板铰缝脱落：底部采用水泥砂浆勾缝，在桥面铺装拆除后顶部采用环氧水泥砂浆封闭裂缝。（6）对承载能力不能满足公路-级要求的上构梁板和下构帽梁，通过粘贴钢板、碳纤维布、粘贴钢板、增加结构厚度、施加补强预应力等方式进行加固；若加固仍不能满足要求的，拆除重建。（7）对于老化、开裂、鼓包严重的支座进行更换，脱空的采用塞钢板等措施垫实。（8）对存在开裂、坑槽、橡胶板断裂、缺失、变形过大等情况的伸缩缝进行更换。（9）根据基础冲刷、沉降、出露情况，采取注浆、锚杆、加深加固等方式提高其承载力，必要时增加挡墙、锥坡、护岸等防护措施，设置防撞岛、隔离墩等设施。（10）桥头搭板若存在开裂、坑槽、脱空等现象，应进行注浆、修补、或拆除重修。（11）检查桥面排水是否通畅，泄水管缺失或堵塞的，应进行清理、维修、更换。5 桥梁的顶升、加铺和叠合加高改扩建项目纵面调整后，桥梁可通过全桥顶升、桥面直接加铺、叠合抬升3种方式实现桥面标高的调整。（1）全桥顶升全桥顶升技术难度较大，适用于桥面标高抬升量较小的桥梁。由于各路段建设时间不同，早期修建的桥梁存在不同程度的病害，桥梁的情况比较复杂，顶升过程中对结构的均匀和整体受力不好保证，容易造成桥梁结构损伤或降低桥梁使用性能，同时将加大对有关附属设施如搭板等的改造，另外联长较长的结构连续桥梁也不适合顶升。全桥顶升这种方法不宜大规模采用。（2）桥面直接加铺结合路面加铺改造方案，对桥面直接进行加铺沥青是较简便的方案。但由于现有桥梁均按旧标准设计，本身已难以满足新桥规承载能力的要求，再增加桥面恒载，相当于降低了桥梁承受活载的能力。（3）叠合加高叠合加高是凿除桥面原有现浇层，在梁板顶部等间距植入竖向钢筋，并设置较强的横向和纵向钢筋，重新浇筑砼桥面板，使其与旧桥主梁形成组合截面，以达到桥面板和梁板共同受力，从而提高旧桥的承载能力，同时实现桥面标高的调整。在叠合梁形成之前，桥梁跨中应增设临时支撑，以改善结构的受力状况。具体采用何种改造方式，需结合桥梁检测、验算结果和构造物自身的具体情况，通过综合比较来确定具体的改造方案。6 桥梁植筋及拆除桥梁加固拼接中需要大量用到结构植筋，植筋质量好坏直接影响结构连接的牢固程度，对桥梁拼接成功与否关系重大，在国内几条改扩建的高速公路桥梁拼接中已经大量应用植筋技术，应注意借鉴成功经验，并严格按照植筋工艺进行施工。由于桥下净空不足，被交道不宜下挖、沿线地方道路规划要求提高、老桥经检测无法加固利用等情况，部分主线桥梁需拆除重建；上跨主线的分离式立交桥和互通匝道桥，由于现有跨径无法满足扩建后的净空要求，需拆除重建。桥梁拆除应以安全、对交通影响小、工期短为原则，具体的拆除方案应结合桥梁的自身结构特点，拆除的工程经验已经相对成熟，重点是要有妥善的施工组织和有效的安全保障措施。桥梁拆除的技术方案应与施工期的交通组织统筹考虑，做到技术方案与交通组织方案的协调统一，努力实现“施工过程不中断交通”的目标，将施工期对现有交通的影响程度降到最低。7 结束语高速公路桥梁结构的大范围改扩建在我国尚处于起步阶段，成熟经验不多，改造后的实际使用效果还有待进一步检验。作者在设计实践的基础上，主张本着“尽量利用现有桥梁、灵活运用规范”的原则，因地制宜，尽量改造利用原有构造物。对旧桥检测评定、加固利用设计思路进行了探讨，对设计中的相关技术问题如桥梁的顶升、加铺、叠合加高、植筋、拆除等技术问题做分析介绍，对类似项目的设计、建设提供参考。参考文献：1中交第二公路勘察设计研究院 . 京港澳高速公路河北段改扩建工程可行性研究报告R，20072武汉中咨路桥设计研究院 . 惠深高速公路惠州段扩建工程工程可行性研究报告R，20083JTG D60-2004，公路桥涵设计通用规范 S4JTG D62-2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 S5JTG D63-2007，公路桥涵地基与基础设计规范 S6鲁昌河 . 广佛高速公路新旧桥梁结构连接试验段设计J . 广东公路交通，2003(4)作者简介：冯玉龙，1977年10月出生，男，湖北枝江人，工程师， 2000年毕业于湖北工业大学交通土建工程专业，工学学士，现从事公路桥梁设计工作。联系电话勇波，197