竇瑞杰

(山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院，山西 太原 030012)

1 拼寬方式選擇

1.1 上不連下不連拼寬方式

上不連下不連方式是加寬橋和舊橋上部和下部均不連接，新老結(jié)構(gòu)之間留施工縫，橋面瀝青混凝土鋪裝層連續(xù)攤鋪，加寬橋和舊橋各自受力明確，相互獨(dú)立，互不影響，施工難度較小。

該種拼接方式施工簡(jiǎn)單，不用考慮結(jié)構(gòu)之間的連接問題，但由于在汽車荷載的作用下新老結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生不同的撓度，同時(shí)新橋的工后沉降量大于舊橋沉降量，可能回造成施工縫處橋面鋪裝層破壞，行成縱向裂縫，嚴(yán)重的會(huì)產(chǎn)生橫橋向錯(cuò)臺(tái)，影響新車舒適、安全性、橋梁外觀和增加后期養(yǎng)護(hù)工作難度。

國內(nèi)早期的廣佛高速改擴(kuò)建是部分橋梁采用該種加寬方案，運(yùn)營一段時(shí)間后，橋面鋪裝極易損壞，橫橋型錯(cuò)臺(tái)日益擴(kuò)大，嚴(yán)重影響行車安全和美觀。

1.2 上連下連拼寬方式

上連下連加寬方式是加寬橋和舊橋的上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)均連接為整體，這種方式可減小各種荷載(基礎(chǔ)不均勻沉降、汽車荷載、溫度荷載等)作用下新舊結(jié)構(gòu)之間的連接處產(chǎn)生過大的變形，可以減小上部和下部結(jié)構(gòu)某些部位的內(nèi)力。新舊橋之間連接方式是在舊橋上部結(jié)構(gòu)連接部位植鋼筋與新橋上部結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)連接部位預(yù)留的鋼筋連接，再澆筑混凝土濕接縫，將加寬橋和舊橋上部連接為整體；在舊橋橋臺(tái)或橋墩蓋梁連接處植入鋼筋與新橋蓋梁對(duì)應(yīng)部位預(yù)留的鋼筋連接，然后澆筑混凝土，將加寬橋和舊橋的蓋梁連接成整體。早期的沈大高速公路改擴(kuò)建工程采用了上下均連接的橋梁拼寬方案。

1.3 上連下不連拼寬方式

上連下不連是綜合上述兩種連接方式的優(yōu)缺點(diǎn)，將橋梁的上部結(jié)構(gòu)連接而下部結(jié)構(gòu)不連接的加寬方式。

這種拼接方式的優(yōu)點(diǎn)是：橋梁的下部結(jié)構(gòu)不連接，拼寬橋和舊橋的下部結(jié)構(gòu)是相互獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)內(nèi)力不產(chǎn)生相互影響，上部結(jié)構(gòu)連接對(duì)下部結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響很小。

缺點(diǎn)是：上部結(jié)構(gòu)連接由于新舊橋梁材料特性的差異將產(chǎn)生結(jié)構(gòu)附加內(nèi)力，同時(shí)由于基礎(chǔ)沉降引起上部結(jié)構(gòu)連接處附加內(nèi)力增大。為減小基礎(chǔ)沉降引起的橋梁上部結(jié)構(gòu)連接處附加內(nèi)力，應(yīng)盡可能減小基礎(chǔ)沉降量，加寬橋基礎(chǔ)選用時(shí)盡量選用樁基礎(chǔ)，同時(shí)可以采用地基處理、增加樁長(zhǎng)或增大樁徑等方法盡量減小基礎(chǔ)沉降量。

由于上述三種方案中，第一種和第二種方案存在的缺陷和問題，高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目中采用第三種方案整體拼寬方案，即上部結(jié)構(gòu)相互連接、下部結(jié)構(gòu)不連接的方式。

2 橋梁拼寬設(shè)計(jì)

2.1 舊橋概況

太陽高速公路大橋?yàn)?～25 m預(yù)應(yīng)力混凝土先簡(jiǎn)支后連續(xù)小箱梁，右前夾角120度，下部結(jié)構(gòu)為柱式墩，橋臺(tái)為柱式臺(tái)，基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，舊橋橋?qū)挒?×16.5 m。

2.2 地質(zhì)概況

經(jīng)鉆探揭示，橋址地層主要為：

(1)濕陷性黃土(粉土)。褐黃色，稍密，稍濕，厚度7.5 m，極限承載力150 kPa，側(cè)摩阻力-10/50 kPa。

(2)粉質(zhì)黏土。黃褐色，可塑。厚度11.5 m，極限承載力220 kPa，側(cè)摩阻力55 kPa。

(3)粉質(zhì)黏土。褐紅色，軟塑。厚度2.0 m，極限承載力150 kPa，側(cè)摩阻力40 kPa。

(4)粉質(zhì)黏土。褐紅色，硬塑。厚度9.0 m，極限承載力250 kPa，側(cè)摩阻力61 kPa。

(5)卵石。褐灰色，密實(shí)，濕，顆粒成份以灰?guī)r為主，一般粒徑20～30 mm，最大50 mm，砂類土充填。厚度5.4 m，極限承載力200 kPa，側(cè)摩阻力80 kPa。

(6)粉質(zhì)黏土。褐紅色，堅(jiān)硬。厚度7.4 m，極限承載力300 kPa，側(cè)摩阻力69 kPa。

2.3 上部結(jié)構(gòu)拼接

由于北二環(huán)高速公路在此處設(shè)置樞紐G匝道，需對(duì)該橋右側(cè)半幅進(jìn)行加寬5.8 m，舊橋單幅5片小箱梁，加寬橋采用一片中梁和一片邊梁組合。

(1)橋面板拼接。鑿除舊橋翼緣混凝土25cm寬，漏出鋼筋與新橋中梁預(yù)留鋼筋焊接，澆筑橋面板混凝土；這種拼接方式類似鉸接，主要傳遞剪力，彎矩傳遞較少。

(2)中橫梁和端橫梁拼接。舊橋上部在墩頂設(shè)置現(xiàn)澆中橫梁，在橋臺(tái)頂設(shè)置端橫梁，在舊橋端橫梁和中橫梁分別植入鋼筋，與新橋中橫梁和段橫梁預(yù)留鋼筋連接，澆筑中橫梁和端橫梁混凝土。

(3)橋面鋪裝混凝土。舊橋采用10 cm C50混凝土橋面鋪裝，鑿除舊橋混凝土鋪裝50 cm寬，露出鋪裝層內(nèi)鋼筋網(wǎng)，與新橋鋪裝鋼筋連接，澆筑C50橋面鋪裝混凝土。

2.4 墩柱設(shè)計(jì)

(1)墩柱尺寸設(shè)計(jì)

舊橋墩柱采用了柱式墩，橋墩采用D=1.3 m圓柱和D=1.5 m樁基礎(chǔ)，樁基按摩擦樁設(shè)計(jì)，保證新橋樁基與舊橋樁基凈距大于2.5D的情況下，新橋墩柱采用D=1.4 m橋墩和D=1.6 m樁基，新橋墩柱較舊橋加大了一級(jí)，主要考慮減小新橋樁基工后沉降。

(2)樁長(zhǎng)計(jì)算和設(shè)計(jì)

新橋樁基按摩擦樁設(shè)計(jì)，單樁承載力按下式計(jì)算：

根據(jù)地質(zhì)概況，地表覆蓋有濕陷性黃土，厚7.5 m，通常地表以下5.0 m范圍考慮濕陷性黃土的負(fù)摩阻力，側(cè)摩阻力按-10 kPa計(jì)算，距地表5.0 m以下濕陷性黃土不考慮負(fù)摩阻力，按正摩阻力考慮。新橋樁長(zhǎng)計(jì)算值為30 m，為減小工后沉降，樁長(zhǎng)取35 m，同時(shí)對(duì)樁基施工提出嚴(yán)格要求，樁底沉淀土應(yīng)小于5 cm。

2.5 橋面鋪裝設(shè)計(jì)

鑿除舊橋?yàn)r青混凝土鋪裝50 cm(距離舊橋邊梁翼緣)，鑿除舊橋混凝土鋪裝層25 cm(距離舊橋邊梁翼緣)。在新舊橋完成橋面板拼接后，幫扎橋面混凝土鋪裝鋼筋，澆筑新橋橋面鋪裝混凝土，在新舊橋拼接處上方留后澆帶，后澆帶寬度為橋面板濕接縫寬度每側(cè)各加25 cm，待新橋橋面混凝土鋪裝齡期達(dá)到7～14 d期間，采用UEA補(bǔ)償收縮混凝土澆筑橋面混凝土鋪裝后澆帶，然后依次施工防水層和瀝青混凝土橋面鋪裝。

3 UEA混凝土

為了減少裂縫和橋面滲水，拼寬橋梁與舊橋之間的現(xiàn)澆濕接縫采用UEA補(bǔ)償收縮混凝土，UEA補(bǔ)償收縮混凝土是一種當(dāng)膨脹受到約束而產(chǎn)生的壓力，能基本地抵消由于混凝土干縮而出現(xiàn)的拉力。UEA補(bǔ)償收縮混凝土是在普通水泥混凝土中摻加UEA膨脹劑，通常膨脹劑的摻入量在(質(zhì)量比)8%～12%之間，具體摻入量可根據(jù)結(jié)構(gòu)配筋量適當(dāng)調(diào)整，本橋拼寬現(xiàn)澆濕接縫UEA混凝土摻加10%的膨脹劑，施工中要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，不間斷澆水，以便補(bǔ)償收縮混凝土功能的形成。

膨脹混凝土性能指標(biāo)

4 新舊橋沉降差解決

舊橋已經(jīng)運(yùn)營很長(zhǎng)時(shí)間，在正常情況下，橋梁樁基沉降已經(jīng)基本完成，而新橋施工后基礎(chǔ)會(huì)發(fā)生沉降，新舊橋之間就會(huì)產(chǎn)生沉降差，進(jìn)而會(huì)在新舊橋拼接處產(chǎn)生較大的內(nèi)力，內(nèi)力足夠大時(shí)會(huì)使橋面拼接位置產(chǎn)生縱向裂縫，影響橋梁美觀和結(jié)構(gòu)的耐久性。減少沉降差，通常采用的措施如下:

(1)樁基設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足承載力的前提下，適當(dāng)增加樁長(zhǎng)和樁徑，以增大樁周摩阻力(通常增大的樁周摩阻力大于增加樁長(zhǎng)和樁徑增加的重力)，可減小樁基工后沉降，本橋樁基較計(jì)算值增加5 m。

(2)新舊橋延遲拼接，新橋上部結(jié)構(gòu)施工至橋面鋪裝時(shí)，先不進(jìn)行新舊橋濕接縫拼接，讓新橋放置一段時(shí)間，通常放置4～5個(gè)月，讓沉降發(fā)生在拼接之前，同時(shí)可對(duì)新橋按設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行堆載預(yù)壓，加速其沉降的發(fā)生。

(3)樁基施工時(shí)嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，特別對(duì)樁底沉淀土厚度和清底提出嚴(yán)格要求。

[1] 范立礎(chǔ),徐光輝.橋梁工程[M].北京:人民交通出版社,2003.

[2] 中交第一公路工程局有限公司.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTG/T F50-2011)[S]. 北京:人民交通出版社,2011.

[3] 陳祥福.沉降計(jì)算理論及工程實(shí)例[M].北京：科學(xué)出版社，2005.

[4] 游寶坤.膨脹劑及其補(bǔ)償收縮混凝土[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.