高速公路拓宽工程梁板纵向拼接缝的处理

1、高速公路拓宽工程梁板纵向拼接缝的处理余 常 俊（路桥集团第二公路工程局东盟营造工程有限公司 西安市 710075）摘 要： 高速公路的拓宽，新老梁板纵向拼接缝处理是设计与施工上的技术难题之一，结合沪杭甬高速公路一期拓宽工程，介绍新老梁板纵向拼接缝设计与施工的情况。 关 键 词： 高速公路拓宽； 梁板纵向拼接缝； 处理；探讨 高速公路拓宽比较棘手的问题之一是新老梁板间的纵向拼接缝处理。如何使新拼宽的桥梁能与老桥共同受力，在确保高速公路安全畅通的前提下，保证混凝土的浇注质量，成为设计与施工的难点。下面就我公司承建的沪杭甬高速公路一期拓宽工程在桥梁拼宽施工中梁板纵向拼接缝的处理作一介绍。1 拓宽工程

2、概况杭甬高速公路全长145km，路基宽26m，双向四车道。于1992年动工，1996年全线建成通车。由于交通量的快速增长，以及超载车辆的行驶，老的道路和桥梁已不堪负重，急需拓宽、改造、加固。2000年10月18日动工的一期拓宽工程就是在这一背景下实施的。它是我国继广佛高速公路之后第二条拓宽的高速公路，在浙江省尚属首次。本次拓宽的路段是红垦沽渚段，起点桩号为K16+800（与杭金衢高速公路相连），终点桩号为K60+600（与上三高速公路相接），总长43.8km，共分为3个标段。该路段地处浙江东部宁绍平原河网地带，为滨海湖沼平原地貌，地形平坦，河网交织，雨量充沛，台风较多。我公司承建K16+800

3、K33+148段，全长16.348km，西起红垦农场，延伸于坎山镇、瓜沥镇，止于党山镇，东临绍兴市柯桥镇边境，是第一合同段。其中K16+800K17+430段右幅与机场路顺接拓宽为八车道，每边的桥梁拓宽8.25 m；其余的拓宽为六车道，每侧的桥梁拓宽4.5m。新拼宽桥的内边梁与老桥的外边梁间有一条纵向拼接缝，拼接缝的横向间因梁板结构不同而不同：跨径为6m、8m、10m的普通空心板桥梁，新老梁板之间的横向间距为42.5cm；跨径为13m、16m、20m预应力空心板桥梁，新老桥之间的横向间距为25.5cm。新桥的内边梁与老桥的外边梁顶部和纵缝通过宽度为170cm的现浇部分刚性联接。老桥梁的部分和旧

4、护栏座范围（250cm+75cm）与新拓宽的部分桥面（50cm）组合成为新的主车道，其余靠外侧护栏的部分桥面则作为新的硬路肩。由于前期施工误差和不均匀沉降，使拼宽缝宽度不规则，有些老桥与设计有一定的差距，部分新梁板也不得不变更长度，有的桥面铺装层厚度只有35cm且不均匀，桥面横坡变化范围在1%2%之间，有的老桥沿路线走向呈折线型或反坡，给新拼宽部分桥梁的线型和标高控制带来一定的难度。如何解决好新老桥梁的拼接，在不影响通行的前提下进行拓宽，并保证新老结构物的联结质量，是设计与施工的重中之重。2 纵缝的设计思路 在老桥外边梁的外侧粘贴钢板，然后将钢板上的焊接钢筋与新桥的内边梁外侧的预埋钢筋，一一对

5、应焊接成拼接缝横向受拉区钢筋。凿除旧护栏后，在新老梁板之间的接缝顶部绑扎钢筋网，钢筋网分别与新老桥面外露的钢筋联接，然后在纵向槽口里浇筑50号钢纤维混凝土，通过粘贴钢板及钢板上的焊接钢筋、预埋钢筋、钢筋网、钢纤维混凝土将新老桥的梁板牢固地联成一体，以期共同受力。 跨径为6m、8m、10m钢筋混凝土空心板桥梁拼接缝构造见图1所示。跨径为13m、16m、20m预应力空心板桥梁拼接缝构造见图2所示图1 钢筋混凝土空心板梁拼接缝构造 图 2 预应力空心板梁拼接缝构造3 施工方法3.1 施工难点一合同段施工段落的两头分别有杭州市和绍兴市柯桥镇收费站，主线日交通量在56万辆之间。由于地理位置、环境因素的特

6、殊性，拓宽的难度是其他新建项目无法比拟的。因此，拼接缝混凝土的浇筑必须满足以下条件：（1）配合比设计上要适应现有的施工条件；（2）同一段落左右两侧不能安排在同一时间内施工且交通量大的地段不得同时在两个以上的开口段内进行作业；（3）良好的天气，能见度好，临时对车辆进行必要的分流并有可靠的安全维护措施。（4）务必使钢纤维混凝土在短时间内达到预期的强度，做到施工、行车两不误。（5）拼接缝的浇筑必须错开车流量的高峰期，必要时夜间作业。3.2 工艺流程施工工艺流程如图3所示 钢筋制作 安全维护 配合比设计 粘贴钢板 凿除老护栏 清理缝口 立纵缝底模 钢筋绑扎 封闭交通 模板制作 开放交通 蒸汽养生 混凝

7、土浇注3.3 50号钢纤维混凝土的配制 （1）碎石。粒径为515mm的碎石占碎石总量的25%，1525mm的碎石占总量的75%，组合成525的连续级配，碎石技术指标及实测值见表1。 表1 碎石技术指标项 目技术标准实测值筛分标准筛连续级配（525mm）针片状含量5%4.6%压碎值指标1.0%0.5%16%10.1%视比重/（kg/m3）2.65密度（kg/m3）1.491（2）砂子。 选取颗粒洁净、级配良好、质地均匀的砂。砂子技术指标及实测数据见表2。表 2 砂子技术指标项目技术标准实测值筛分Mx=3.02.3Mx=2.67泥土含量3%1.6%云母含量2%0%视比重/（g/cm3）2.605密

8、度/（g/cm3）1.525（3）水。采用饮用水。（4）钢纤维。选用AMi 0432600型钢纤维。钢纤维规格为27×0.4×32mm，长径比为3540，抗拉强度700MPa。（5）快速修补剂采用JK24型快速修补剂。（6）高效减水剂 采用ZWLI型低氯低碱超高浓高效减水剂，其技术性能指标见表3。表 3 ZWLI型减水剂技术指标 检验项目企业标准检验结果检验项目企业标准检验结果减水率%2023.8抗压强度比%1d180205泌水率%90793d170195含气量%2.01.67d150166凝结区间min初凝终凝-90+120+2028d130148+13收缩率%28d30

9、125对钢筋锈蚀 作 用无无注：检测掺量0.75%（7）水泥按要求，钢纤维混凝土浇注12h后必须开放超车道，在24h之前必须达到100%的强度。为此，我们选用海螺牌52.5R普通硅酸盐水泥。该水泥初凝时间为2h05min，终凝时间为4h20min，可满足施工要求。经过多次试验，了解了不同剂量的原材料配成的混凝土在养护期间强度与温度的关系，确定施工采用的配合比见表4。表 4 50#钢纤维混凝土每m3的材料用量水 泥水砂碎 石型减水剂型修补剂钢 纤 维5151525（mm）（mm）4721705632597774.728539坍落度（）4.03.4 挠度观测试验要在混凝土强度达到100%之前开放交

10、通，应考虑行车引起的振动对新浇拼缝混凝土造成的影响，寻求减少振动的有效措施，我们进行了以下观测。（1）水准仪观测在老桥边梁的中心位置上方的桥面上，做上标记，立好塔尺，在远离行车道处，架设好水准仪，在最不利的情况进行观测，发现有重载车通行并且超车道有车时，最大挠度的波动范围在15mm。如果主车道无车，超车道有车且行车速度缓慢，挠度变化基本在13mm。这种观测方法，除常见的测量误差外，行车振动也会产生误差。因此结果是比较粗略的。（2）百分表测试一合同段桥梁跨径分别为6m、8m、10m、13m、16m、20m。为了便于操作，选择桥下净空较低的桥梁作为观测对象。具体做法是：在桥下设立支架，支架直接立在

11、地上，其上安装一调节器，通过调节器固定一测程范围在010mm的百分表，并使之保持直立状态。根据水准仪观测法的经验，着重观测桥梁在动载作用下梁板挠度的瞬间变化，观测示意如图4所示。 图4 梁板挠度观测示意图通过观测不同的车辆经过主车道、超车道的情况，组合车辆相同情况下的最大挠度值见表5。表5 百分表测试结果 1/100mm跨 径m最 大 挠 度 值主车道无车超车道集装箱主车道无车超车道大货车主车道无车超车道半挂车主车道大货车超车道集装箱超车道无车主车道集装箱超车道无车主车道半挂车主车道集装箱超车道半挂车69132522141886173867282133106511369108441451051

12、316283556471649431031028811313520221825110669484据观测结果可知：（1）在最不利荷载作用下，最大挠度值发生在跨中，都超过1mm；（2）在试验同侧主车道无车而超车道有车低速行驶以及实验同侧无车行驶而对面半幅有车高速行驶的两种情况下，测得挠度值都在00.10mm之间；（3）同一类型的车，速度越慢，挠度越小，高速行驶的车辆比重载慢速行驶引起的挠度要大；（4）主车道上有车同时超车道上有车超车时，要比一般情况下，主、超车道上均有车行驶所引起的挠度要大；为了确保高速公路的安全畅通和混凝土的浇注质量，可以采取限速行驶的安全维护方案。3.5 钢板粘贴在老梁外侧沿水

13、平方向每隔15cm钻一孔，将孔中粉尘清扫干净，并用高压气吹干，用环氧树脂将高强膨胀螺栓植在孔内，然后将钢板下料，钢板纵桥向的分段长度宜控制在25m以内。根据梁板上的实际的孔位，将钢板编号并打好孔，在钢板上焊上联接钢筋，安装时将老桥空心板外侧的粘贴面凿毛磨平，清除混凝土屑并吹干净，钢板要进行除锈。钢板与梁板的接触面都均匀涂上XH130A/B的环氧树脂粘胶（配比为：），用千斤顶或类似千斤顶的螺旋钢撑筒等支撑工具，将钢板顶在老梁板上，其力度以顶紧为宜。拧紧螺帽，将钢板牢固地定位在老梁板上，待其凝固后再拿掉支撑工具。为了保证安装质量，宜选择在天气好时打孔，并立即安装。3.6 安全维护安全维护包括交通安

14、全维护和自身的安全保障。首先宜向有关新闻媒体和沿途各镇播发施工通告，向业主、有关交警大队递交安全维护方案，获批准后才能从事护栏等一系列工作。具体实施时，在要拆除的结构物及拼宽桥同侧的硬路肩边线立好符合国家标准和公安部、交通部部颁标准的交通标志，摆放长度要符合有关规定。在施工前必须对参与施工的人员进行详细的安全交底。施工时都戴上安全帽、穿上反光服、防滑鞋。施工现场派专职安全员，以防行人、车辆干扰施工。拼接缝施工完毕，要清理现场，不得给高速公路留下屏障，施工的标志标牌应迅速撤除。3.7 老护栏拆除和缝口清理护栏拆除工作应根据中央分隔带开口段的分布情况进行安排，为防止碎渣飞溅，施工人员要背向行车道作

15、业。并及时清理混凝土渣块后，再将缝口范围内的沥青混凝土铺装层和老桥面混凝土凿除，最后打扫碎屑浮尘进行并用水冲洗干净。3.8 钢筋绑扎按图纸要求绑扎连续缝钢筋，顶面的横向筋应换成拼接缝的横向筋，拼接缝纵向钢筋不得伸入无粘接区内。把拼宽桥内边板外侧露出的预埋钢筋清理干净，调正到与钢板上的焊接钢筋同一平面上，一一对应进行焊接，组成受拉区钢筋。再绑扎槽口顶部的钢筋网并将新老桥面外露的钢筋与拼接缝的横向钢筋联接起来。为增强新老桥梁的联接，可将老梁板上的护栏座钢筋与钢板上的钢筋、新梁板上的预埋钢筋及槽口顶面的钢筋网焊接。3.9 拼接缝模板拼接缝模板选用竹胶板，为减少接缝混凝土上下面的温差，在竹胶板下放一层

16、泡沫板，其下再放一层木板，考虑接缝一般在2550cm和施工的方便，采用挂模较好。3.10 浇注混凝土 试验为摸清50号钢纤维混凝土实施前后及浇注过程中动载对其造成的影响程度，我们进行了以下2种试验。 （1）同一批混凝土试件在养护期间于施工现场受振动与实验室静态标养的强度对比。在不封闭交通的情况下将同一盘30号混凝土制作2套试压块，每套试压块分为3组，其中1套的试件分别放在高速公路主线桥连续三跨的外边梁板的中部，在气温为2030时进行常规养护；另外套组送到实验室进行标养，分别在24h、3d、7d进行试压，得数据如表6。表 6 混凝土对比试验结果类 别养 护 时 间24h3d7d标准养护强度/Mp

17、a单个试件9.18.78.912.913.112.421.822.922.4平均值8.912.822.4占设计强度百分比 / %29.742.774.7桥上常规养 护（2030）强度/MPa单个试件10.7109.615.114.415.62423.325.1平均值10.11524.1占设计强度百分比 / %33.75080.4表中，实验室标准养护试件的强度明显低于桥上常规养护的试件强度，这是因养护温度不同所致。可见：过往车辆引起的振动对混凝土的破坏要比我们想象的要小得多，如果减小行车速度，或封闭一个车道，按正常的方式浇注、养护，车辆振动对混凝土强度的影响是不会太大的。另外适当的养护温度是促使

18、增长混凝土早期强度的手段之一。（）开放一个车道限速行驶情况下，浇注钢纤维混凝土的试验 为了搞清拓宽后新老路基、路面、桥梁的连接情况，进行了试验路段施工。在各方的紧密协作下，一合同段选定了在两个道口之间的结构物进行了拼接缝试验性施工。试验路段全长2.1km。桩号为K27+697.5的桥刚好在先行路段末端的开口之外，如果按预定封闭一个开口段的封道方案是不能施工的。我们大胆提出以该桥的拼接缝作试验性施工，在该桥附近封闭主车道，开放超车道并限速通行。如果试验不成功，就将该桥的拼接缝凿除。为实施这一方案实行了专人负责、技术跟踪、专人进行交通维护。经交通运行，该桥的拼接缝一直处于良好的工作状态。实践证明：

19、拼接缝混凝土从开始到其达到设计强度之前，仅维持中央分隔带一侧的一个车道通车，在不换档的情况下，将过桥车速控制在5km/h以下，是完全可行的，只是增加了安全维护的难度。通过跟踪监测得知：无论是在实验室标养还是在施工现场同步养生，号钢纤维混凝土在浇注8内强度达不到设计强度的70%，12小时是可以达到设计强度。在保持良好的养护条件下，浇注后1819h，强度能达到设计强度的100%。为了确保拼接缝混凝土的浇注质量，施工时可实行12h半幅封道，12h后只开放超车道，养护1819h后全面开放交通。或者施工时干脆开放中央分隔带旁的超车道，封闭施工同侧的主车道，将车速控制在5km/h以下，加强养护工作，也可保

20、证拼接缝混凝土的安全浇注和质量。 精心组织为了保证拼接缝的质量，确保混凝土配合比的稳定性，砂石料应进行筛分。碎石要冲洗并采取覆盖措施。混凝土浇注前，对砂石料进行严格的检查并对测定其含水量，同时调整施工配合比。为了方便钢纤维的添加，可将钢纤维按每盘配量预先秤好、装好，施工时直接添加。为了缩短混凝土的运输时间，原材料及机械设备应放在距离桥面不太远的地方，混凝土的浇注时间最好控制在23h，以便在开放交通前有足够的养护时间。其它操作过程与普通混凝土施工相同，所不同的是钢纤维混凝土的初凝时间短，流动性差，施工时要特别注意边角的振捣，各工序要分工明确。4 养护在混凝土浇注过程中，对已经抹平拉毛的部分要及时

21、用帐篷罩住，立即开始蒸汽养生。实验室标养和施工现场蒸汽养护强度对比情况见表7表 7 两种养护条件情况下50#钢纤维混凝土强度增长对比表类 别养 护 时 间8h10h12h16h18h21h24h30h36h3d7d14d28d标准养护平均值 / MPa17.127.032.247.351.356.860.867.971.773.676.284.986.6占设计强度百比 / %34.25464.494.6102.6113.6121.6135.8143.4147.2152.4169.8173.2工地蒸汽养护平均值/MPa21.727.637.748.851.656.160.863.77173.774.686.587.7占设计强度百分比 / %43.455.275.497.6103.2112.2121.6127.4142146.6149.2173175.4从表7可以看出：在18小时之前，工地试压块的强度明显高于标养室的试件强度，这是因为工地的养护温度和湿度高于标养室的温度和湿度。由此可见，良好的养护环境是混凝土早期增长强度的必要条件。5 几点体会（1）由于老梁板存在上拱或下挠的问题。粘贴钢板时