CN102286921A - 桥梁加宽拼接结构及其建造施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种桥梁加宽拼接结构及其建造施工方法。本发明采用“上联、下不联”的设计原则，即新、老桥上部空心板间实现现浇混凝土湿接，桥面连续，下部墩台及基础不再连接，各自相对独立受力，以适应新、老桥间的差异沉降；老桥外侧边板换掉，其墩台盖梁不切除，只切除老桥防撞护栏，老桥梁板抽换后，在紧挨老桥换板后梁板边缘采用植筋方式与新桥架设梁板联接，从而使新老桥形成牢固的整体。该发明方法集施工简单、施工周期短、造价低、新、旧桥形成整体后共同受力等众多优点于一身，抽换空心板可采用集中预制，工厂法施工，适用于各等级公路桥梁加宽施工，符合建筑节能、建设资源节约型、环境友好型社会的要求，推广后具有良好的经济效益和社会价值。

Description

桥梁加宽拼接结构及其建造施工方法

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，具体涉及一种桥梁加宽拼接结构及其建造施工方法。

背景技术

自改革开放以来，我国交通事业得到了迅猛蓬勃的发展，公路的通行能力和服务水平得到了很大的改善和提高。我国在不到20年的时间内修建了3.2万多公里高速公路，其中绝大部分为四车道。但随着我国经济的快速发展，以及汽车保有量的快速增长，早期修建的高速公路通行能力日趋饱和，部分四车道的高速公路已不能满足交通的增长需求，但是由于重建费用较高，而且阻断交通，囚此迫切急需对这些高速公路进行改扩建，由四车道加宽为六车道或八车道，提高其通行能力已成为当务之急。桥梁在现代高速公路中占有较大比重，加上桥梁加宽存在技术复杂、实施难度高、对现状交通影响大的特点，因此桥梁加宽设计成为高速公路改扩建工程的重点。但由于新老高速桥梁技术标准、地质特点、通行量及作范围等因素的影响，许多早期修建的高速公路在进行桥梁加宽过程中，尚不能有效解决桥梁加宽后新老桥不均匀沉降问题，从而造成加宽桥后期维护费用高。随着我国经济建设和公路桥梁事业的发展，此类工程将越来越多地呈现在我们面前，如何在安全、美观、经济、适用的原则下，做好桥梁加宽改造工作，是摆在桥梁建设者面前的一个重要课题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有高速公路桥梁加宽技术的不足，提供一种设计新颖独特、强度高、进度快、安全性好且使用寿命长的高速公路桥梁加宽拼接结构，并给出了相应的建造施工方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

采用“上联、下不联”的设计原则，即新、老桥上部空心板间实现现浇混凝土湿接，桥面连续，下部墩台及基础不再连接，各自相对独立受力，以适应高速公路加宽桥施工中新、老桥之间不可避免的差异沉降；老桥外侧一块边板全部换掉，其墩台盖梁不切除，只切除老桥防护栏，老桥梁板抽换后，在紧挨老桥换板后梁板侧面采用植筋方式与新桥架设梁板联接，从而使新老桥形成牢固的整体。

一种桥梁加宽拼接结构，包括老桥，在所述老桥一侧或两侧为新架设的相匹配的新桥，与所述新桥相邻接的老桥边缘部分为替换原边板及其附属防护栏的新空心板，与其相邻的老桥空心板侧部的植筋与该新空心板预留筋铰接，所述新空心板与该老桥空板之间的企口缝为现浇混凝土连接，其上方为桥面铺装层；在所述新桥与相邻老桥上的新空心板之间、原老桥翼缘上方为新老桥联接铺装现浇段，其上方为新桥面铺装层。

所述湿接缝混凝土为C40掺UEA补偿收缩混凝土。

所述新老桥联接铺装现浇段由C40钢纤维混凝土浇注而成。

上述桥梁加宽拼接结构的建造施工方法，先在老桥的一侧或两侧建造好相匹配的新桥，该新桥立即或经过一段时间（一般2～4个月，一般安排工期在冬去春来的冬歇期）沉降后再实施以下步骤：

（1）施工准备：清除原桥面上的杂物，做好施工作业范围保通工作，根据计划施工任务量，预先准备好原材料和机械设备进场计划；根据施工道路现状，测定并标志过渡区、警示区、作业区以及作业导向线；

（2）施工放样：根据老桥现场情况，钢卷尺配合人工划出需要拆除的护栏及边板位置，同时还要在桥下对切除位置进行确认，确保无误后划线准确标示；

（3）切除防护栏：先在被切割的防护栏上钻吊装孔后，将防护栏切割成段，以便于起吊移走；

（4）拆除老桥边板：依据对老桥边板力学实验承载能力测试，老桥边板强度不能满足设计荷载要求，因此对老桥边板进行置换。依据老桥边板宽度，在老桥桥面上划出位置对应的切割线，据此切割原老桥面板间的铺装层及企口缝砼，同时钻孔起吊，将老桥边板起吊移走；

（5）植筋：向露出的老空心板的侧部植入钢筋，且要求单根植筋锚固后受拉承载力不小于34.1KN；

（6）安装新空心板：所植入的钢筋受拉承载力检测合格后，即可开始吊放安装相匹配的提前预制好的新空心板；

（7）企口缝钢筋铰接：先将新空心板预留钢筋表面铁锈及杂物清除干净，然后将老桥植筋钢筋与新空心板预留钢筋铰接；

（8）浇筑企口缝砼：植筋钢筋和新空心板钢筋铰接后，开始安装湿接缝模板，先用水将湿接缝及空心板湿润，再开始浇筑企口缝混凝土；

（9）安装铺装钢筋：待该部分企口缝养护到期后，即可开始该部分桥面铺装钢筋的搭接、施焊；

（10）铺装浇筑：上述桥面铺装钢筋联接完成，经检查满足要求后，开始浇筑新老桥联接铺装现浇段，浇筑方法同企口缝浇注；

（11）养生：所有新、老桥混凝土浇筑完成后及时用土工布覆盖，并在混凝土终凝后洒水养生。

所述植筋的具体方法如下：

①划线定位：先在老桥梁板边缘划出植筋线，确定植筋的位置，顺桥向植筋间距按照20cm布设；

②钻孔：根据墨线在老桥梁板边缘划出植筋线钻孔，钻孔深度不小于12cm；

③清孔：用气泵连接喷嘴对孔进行2～4遍吹气后，采用硬毛刷插入孔中，往返旋转清刷2～4次，再将喷嘴伸入钻孔底部吹气，向外拉出喷嘴，反复2～4次，清孔后，采用丙酮擦拭孔壁、孔底；

④植筋：向植筋孔中注入RE-500植筋胶后，立即单向旋转插入钢筋，直至达到设计深度，并使植入钢筋与孔壁间距基本均匀，同时校正钢筋的位置和垂直度；

⑤静止固化：植筋胶完全固化前，避免触动或振动已植入钢筋；

⑥检测：植筋锚固后受拉承载力抗拉拔试验检测，要求单根植筋检测值不小于34.1KN，检测合格后，方可进行下步工序。

所述植筋用胶性能应满足《公路桥梁加固设计规范》(JTG／TJ22-2008)第4章的要求。

所述步骤（10）及其后面的步骤在新桥梁建成沉降30～90天后实施。

在所述步骤（8）中，所用混凝土为钢纤维UEA补偿收缩混凝土，钢纤维为铣削型，骨料粒径不大于25mm。

本发明具有积极有益的效果：

1.本发明结构采用预制空心板抽换老桥外边板，并在老桥边板植筋与新空心板预留钢筋联接，保证了加宽桥上部桥梁联接整体性，加快了施工进度，同时能有效提高加宽桥梁的使用寿命，快捷解决现行高速公路车辆交通量拥挤现状，减少后期养护成本；同时充分利用老桥资源，也可避免老桥废弃造成建筑垃圾，同时由于采用“上联、下不联”的设计原则，维修也相当方便，实现循环经济发展模式和可持续发展，符合建筑节能、建设资源节约型、环境友好型社会的要求，值得推广。

2.本发明方法集施工简单、施工周期短、造价低、新、旧桥形成整体后共同受力等众多优点于一身，抽换空心板可采用集中预制，工厂法施工，适用于各等级公路桥梁（空心板桥）加宽施工，推广后具有良好的经济效益和社会价值。

3.本发明方法所采用换板加宽植筋材料抗腐蚀性、耐老化、胶粘强度远大于混凝土强度，可有效减少新老桥联接后不均匀沉降，且植筋胶固化速度快，能使植入钢筋尽早承受外力作用，能满足高速公路加宽边通车、边施工的特点。

4.本发明结构及方法适用于高速公路、一、二、三级公路和城市道路、市政工程公路等的空心板桥梁的加宽施工。

附图说明

图1为一种桥梁加宽拼接结构的横断面示意图；

图2为一种桥梁加宽拼接结构的连接部位断面示意图。

图中，1为左侧老桥，2为老桥空心板，3为新桥空心板，4为现浇湿接缝，5为新桥空心板，6为左侧新桥，7为老桥翼缘，8为中央分隔带，9为右侧老桥，10为右侧新桥，11为植筋，12为预留筋，13为新桥面铺装层，14为新桥铺装层钢筋，15为企口缝，16为老桥面铺装层，17为新桥防撞护栏，18为老桥防撞护栏。

具体实施方式

以下结合具体实施例进一步阐述本发明。下述实施例中的工艺方法，如无特别说明，均为常规方法；下述实施例中所用的原材料及工具，如无特别说明，均为市售。

实施例1  一种桥梁加宽拼接结构，参见图1、图2，包括左侧老桥1和右侧老桥9，在左侧老桥1和右侧老桥9的外侧分别为新架设的高度相匹配的左侧新桥6，与左侧新桥6相邻接的左侧老桥1边缘部分为替换原边板及其附属防护栏的新空心板3，与其相邻的老桥空心板2侧部的植筋11与该新空心板2的预留筋12铰接，新空心板2与该老桥空心板2之间的企口缝11为现浇混凝土连接，其上方为桥面铺装层；在左侧新桥6上的新桥空心板5与左侧老桥1上的新空心板3之间、原老桥翼缘7上方为新老桥联接铺装现浇湿接缝4，其上方为新桥面铺装层13；右侧老桥9和右侧新桥10之间的连接结构与左侧老桥1和左侧新桥6的连接结构呈对称分布，不再详述。

上述桥梁加宽拼接结构的建造施工方法，主要工艺流程为：

    施工放样—拆除老桥护栏及边板—植筋(老桥板铰缝筋)—检测—安装新空心板—企口缝钢筋铰接—浇筑桥左侧的企口缝砼—安装铺装钢筋—浇筑新老桥联接铺装—试压改道—沉降观测—企口缝钢筋联接—浇筑桥右侧的企口缝砼—安装铺装钢筋—浇筑该侧新老桥联接铺装。主要实施步骤如下：

（1）施工准备：①拆除老桥护栏、边板以及运输、安装等施工设备已经选定，施工用混凝土配合比监理工程师已批准，新老桥加宽所用原材料(包括钢筋、水泥、沙石料、混凝土掺合剂以及植筋胶等)已经检验合格；对于拆除正在通行的桥梁护栏以及边板，还应取得交警部门同意并办妥相关手续；②高速公路桥梁加宽拼接大面积施工前，应选择一座小桥做试验，从施工工艺、工程质量、施工管理、施工安全等方面进行检验，确定工艺参数和设备配制；③老桥护栏及边板拆除前，清除原桥面上的杂物，做好施工作业范围保通工作，根据计划施工任务量，预先准备好原材料和机械设备进场计划；④根据施工道路现状，测定并标志过渡区、警示区、作业区以及作业导向线；⑤综合考虑施工季节、气候条件、施工作业段长度、施工机械和运输车辆的效率和数量、操作熟练程度、水泥终凝时间等因素，综合确定每个作业段的长度。

（2）施工放样：根据老桥现场情况，钢卷尺配合人工划出需要拆除护栏及边板位置，同时还要在桥下对切除位置进行再次确认，确保无误后用油漆线准确标示。

（3）老桥护栏及边板拆除

①防护栏切割：先在被切割的防护栏上钻吊装孔，找到吊装物的中心在两侧合理布置孔位。切割从防护栏中间顺序进行，以便于吊车的作业；切割施工前，作好吊装工作，各切割作业分段长度为3m左右。采用大型液压墙锯切割系统对墙式护栏进行切割，切割顺序：钻吊装孔—横向切割—吊装—纵向分离切割；拆除过程中，按照横、纵向对称拆除的原则进行(顺路方向为纵向，垂直于路方向为横向，下同)。

②拆除老桥边板：切割前，根据老桥边板宽度，在老桥桥面上划出切割线；在切割线上距粱板两端头1.5m处各钻一个直径10cm的吊装孔，同时观察钻孔芯样，确定老桥桥面铺装层及铰缝的实际厚度，为梁板切割提供依据。

采用重型电动链锯切割系统对老桥边板进行切割，切割时要严格按照预先划好的切割线进行，严禁偏向老路一侧，以防破坏老桥中板。切割顺序：先纵向，后横向；切割完成后，在梁板两端安装吊绳，由人工使用撬棍配合两台50t吊车同时起吊。拆除的老桥边板暂时集中存放在拌合站，报项目部综合处后，再按项目部要求集中处理。

（4）植筋：分两阶段进行施工，先在老桥空心板2的侧面植入钢筋，植筋用胶性能应满足《公路桥梁加固设计规范》(JTG／T J22-2008)第4章的相关要求。

先根据钢筋直径选择合适的孔深，由于原空心板为双挖空心板，挖空处边缘距板端距离很近，故植筋采用中12螺纹钢筋，锚固深度为12cm；以加强新老空心板问的连接；植筋后钢筋与换板后钢筋焊连后起到连接铰缝的作用，顺桥向植筋间距按照20cm布设。

①划线定位：工人根据老桥换板设计图，用墨线在老桥梁板边缘划出植筋线，确定植筋的位置。

②钻孔：工人根据墨线在老桥梁板边缘划出植筋线钻孔，钻孔深度不小于老桥换板植筋设计(钻孔深度不小于12cm)。

③清孔：工人用气泵连接喷嘴对孔进行三遍吹气后，采用硬毛刷插入孔中，往返旋转清刷三次，再将喷嘴伸入钻孔底部吹气，向外拉出喷嘴，反复三次。

④植筋前清孔：清孔后，采用丙酮擦拭孔壁、孔底。

⑤植筋：植筋采用进口RE－500专用胶，工人用专用灌注器进行灌注，灌注量一般为孔深的三分之二；注入植筋胶后，立即单向旋转插入钢筋，直至达到设计深度，并保证植入钢筋与孔壁间距基本均匀，校正钢筋的位置和垂直度。

⑥静止固化：植筋胶完全固化前，不得触动或振动已植入钢筋。

⑦检测：植筋锚固受拉承载力抗拉拔试验检测，要求单根植筋检测值不小于34.1KN，检测合格后，方可进行下步工序。

（5）安装新空心板：老桥植筋检测完成后，即可开始新空心板安装，为防止新空心板安装时破坏老桥植筋钢筋，新空心板安装采用两台吊车吊放安装。

（6）企口缝钢筋联接：新空心板安装到位后，首先将新空心板预留钢筋表面铁锈及杂物清除干净，然后将老桥植筋钢筋与新空心板预留钢筋按照两阶段施工设计图纸规范搭接。

（7）浇筑湿接缝砼：植筋钢筋和新空心板钢筋搭接后，开始安装33.5cm宽湿接缝模板，安装模板时，为防止浇筑混凝土时漏浆，在模板与空心板之间的缝隙中进行填塞处理，然后再开始浇筑左侧企口缝混凝土，混凝土可统一在混凝土拌合站集中拌合，用混凝土运输车运至施工现场，混凝土运至施工现场后，首先用水将湿接缝及空心板湿润，然后用根据湿接缝宽度制作的专用料斗，将湿接缝混凝土卸入湿接缝模板内。为防止浇筑混凝土时污染梁体，用土工布或者塑料薄膜将在湿接缝两侧覆盖，并在混凝土浇筑完成后，安排专人对其进行清理。

（8）安装铺装钢筋：待该部分企口缝及湿接缝混凝土养护到期后，即可开始该部分桥面铺装钢筋搭接、施焊。

（9）新老桥联接铺装浇筑：左侧桥面铺装钢筋联接完成，经检查满足要求后，开始浇筑该侧的新老桥联接铺装，浇筑方法同上述企口缝。

（10）试压改道及浇筑联接新老桥：左侧企口缝浇筑完成并达到设计强度后，对半幅新老桥开放交通，即将现行车辆改道至高速公路一侧，并对右侧进行封闭施工，浇筑另一侧企口缝及桥面铺装，完成全部新老桥联接的最后工序，以排除通行车辆对第二部分新老桥搭接造成干扰，同时对通行新、老桥进行沉降观测，为后期沥青砼路面提供技术参数。

（11）养生：所有新、老桥混凝土浇筑完成后及时用土工布覆盖，并在混凝土终凝后洒水养生。

上述施工方法对行车影响较少，施工简单、方便，施工费用较低，新、旧桥形成整体后共同受力。

改变上述实施例中的各个具体的参数，可形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

实施例2  应用实例

（1）京港澳高速公路安阳至新乡段新老桥加宽项目，该工程位于河南省境内，地跨河南新乡、鹤壁、安阳三地市，全长113km，采用实施例1所述的方法对既有桥梁进行加宽处理，该项目已于2010年11月建成通车。加宽桥梁使用情况较好，未出现桥面纵向裂缝。

（2）京港澳高速公路郑州至漯河段新老桥加宽项目，该工程位于河南省境内，地跨河南郑州、许昌、漯河三地市，全长119.638km，采用实施例1所述的方法对桥梁进行加宽处理，该项目已于2010年11月建成通车，使用运营状况良好。

（3）连霍国道主干线郑州至洛阳高速公路改扩建工程位于郑州市、洛阳市境内，全长106公里，采用实施例1所述的方法对桥梁进行部分加宽处理，2008年6月开工，2011年完工，使用状况良好。

Claims (9)

1.一种桥梁加宽拼接结构，包括老桥，在所述老桥一侧或两侧新架设与之相相匹配的新桥，其特征在于，与所述新桥相邻接的老桥边缘部分为替换原边板及其附属防护栏的新空心板，与其相邻的老桥空心板侧部的植筋与该新空心板预留筋铰接，所述新空心板与该老桥空板之间的企口缝为现浇混凝土连接，其上方为桥面铺装层；在所述新桥与相邻老桥上的新空心板之间、原老桥翼缘上方为新老桥联接铺装现浇段，其上方为新桥面铺装层。

2.根据权利要求1所述的桥梁加宽拼接结构，其特征在于，所述湿接缝混凝土为C40掺UEA补偿收缩混凝土。

3.根据权利要求1所述的桥梁加宽拼接结构，其特征在于，所述新老桥联接铺装现浇段由C40钢纤维混凝土浇注而成。

4.权利要求1所述的桥梁加宽拼接结构的建造施工方法，先在老桥的一侧或两侧建造好相匹配的新桥，立即或经过一段时间沉降后进行新老桥的拼接施工准备，其特征在于，再进行以下步骤：

（1）施工放样：标示出老桥一侧或两侧需要拆除护栏及边板位置，并在桥下对所标示的切除位置进行确认，确保无误后划线准确标示；

（2）切除防护栏：根据上述切除标示线，对防撞护栏进行切除，并在被切割的防撞护栏上钻吊装孔，以便于将防撞护栏分割成段后吊离内移，以作活动式防撞墙，保证施工工作面的安全；

（3）拆除老桥边板：依据老桥边板宽度，在老桥桥面上划出位置对应的切割线，据此切割原老桥面板间的铺装层及企口缝砼，同时钻孔起吊，将老桥边板起吊移走；

（4）植筋：老桥空心板外露的侧面植入钢筋，且使锚固后的单根植筋受拉承载力≥34.1KN；

（5）安装新空心板：所植入的钢筋受拉承载力检测合格后，吊放安装匹配预制的新空心板；

（6）企口缝钢筋铰接：先清除上述新空心板上预留钢筋表面的铁锈及杂物，再将老桥空心板所植钢筋与该新空心板上的预留钢筋相铰接；

（7）浇筑企口缝砼：上步完成后，在企口缝部位安装湿接缝模板，并以水湿润上述湿接缝及两侧的空心板，再在此部位浇筑企口缝混凝土；

（8）安装铺装钢筋：待上述企口缝混凝土养护到期后，即可开始该部位桥面铺装钢筋的搭接、施焊；

（9）铺装浇筑：上步完成后开始新老桥联接铺装现浇段的浇筑，浇筑方法同上述企口缝混凝土的浇注；

（10）养生：所有新、老桥混凝土浇筑完成后及时用土工布覆盖，并在混凝土终凝后洒水养生。

5.根据权利要求4所述的桥梁加宽拼接结构的建造施工方法，其特征在于，所述植筋的具体方法如下：

①划线定位：先在老桥梁板外露的侧面划出植筋线，确定植筋的位置，植筋间距按照20cm布设；

②钻孔：根据墨线在老桥梁板边缘划出植筋线钻孔，钻孔深度不小于12cm；

③清孔：用气泵连接喷嘴对孔进行2～4遍吹气后，采用硬毛刷插入孔中，往返旋转清刷2～4次，再将喷嘴伸入钻孔底部吹气，向外拉出喷嘴，反复2～4次，清孔后，采用丙酮擦拭孔壁、孔底；

④植筋：向植筋孔中注入RE-500植筋胶后，立即单向旋转插入钢筋，直至达到设计深度，并使植入钢筋与孔壁间距基本均匀，同时校正钢筋的位置和垂直度；

⑤静止固化：植筋胶完全固化前，避免触动或振动已植入钢筋；

⑥检测：植筋锚固后受拉承载力抗拉拔试验检测，要求单根植筋检测值不小于34.1KN，检测合格后，方可进行下步工序。

6.根据权利要求4所述的桥梁加宽拼接结构的建造施工方法，其特征在于，所述植筋用胶性能应满足JTG／TJ22-2008第4章的要求。

7.根据权利要求4所述的桥梁加宽拼接结构的建造施工方法，其特征在于，所述步骤（10）及其后面的步骤在新桥梁建成沉降30～90天后实施。

8.根据权利要求4所述的桥梁加宽拼接结构的建造施工方法，其特征在于，在所述步骤（7）中，所用混凝土为C40钢纤维UEA补偿收缩混凝土，钢纤维为铣削型，骨料粒径不大于25mm。

9.根据权利要求4所述的桥梁加宽拼接结构的建造施工方法，其特征在于，所述新老桥的拼接施工准备包括：老桥面上的杂物清除，施工作业范围保通工作，原材料准备和机械设备进场计划；测定并标志过渡区、警示区、作业区以及作业导向线。

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