山区二级汽车专用公路改扩建为一级高速公路桥梁加固利用的技术探讨

曹超

摘要：随着我国经济的蓬勃发展，带动的物流业和汽车制造业随之迅猛发展，对公路的运营现状提出了严峻的考验。从90年代初到21世纪初期，我国西南片区部分省份修建的多条二级汽车专用公路，经过多年的运营，目前已不堪重负，已开始进入全面改扩建和加固维修的时期。其中，尤以旧有桥梁的改扩建维修加固改造利用尤为重要。

关键词：山区二级公路；改扩建；桥梁加固；技术探讨

前言

本文以贵州省都匀至新寨二级汽车专用公路改扩建为一级高速公路工程实例为例，都新公路全长118.783公里，原二级设计行车速度为60km/h，路基桥梁宽12.0m，设计荷载标准为汽车一超20、挂车一120；都云至新寨改扩建工程按4车道高速公路标准改扩建，设计时速80km/h，整体式路基宽度为12.25m，利用旧路部分维持12m。改扩建路线利用原有桥梁，所在旧桥梁附近路线纵、平面技术指标拟合原有路线技术指标，在原路上的利用桥梁平面位置不需变更，为满足高速公路要求，主要对超高作相应调整。

在改扩建原设计方案中，为使桥梁荷载达到一级高速公路荷载，必须对沿线所有桥梁进行维修改造加固。设计部门采用的原方案是对T梁、工字梁体增大下马蹄截面（空心桥梁板全部拆除，重新预制安装），然后在桥面铺装钢筋砼，上铺轻质沥青砼调平层后再铺沥青砼桥面。在方案实施过程中，业主、监理和施工单位发现，如用这一方案对桥梁进行加固，有几个方面的技术限制和困难在施工中无法解决和突破，而且加固后，将给桥梁带来长期可怕的质量和安全隐患。

其技术难点如下：第一，增大下马蹄截面，砼浇注施工难于实施灌模：第二，新旧砼在收缩徐变和受力影响在界面上会形成一个施工缝，难以有机紧密的结合；第三，原方案破坏了桥梁的原始结构，打开下马蹄截面的时候，在施工过程中。由于大面积的结构钢筋焊接，可能会造成桥梁的断裂及桥梁混凝土大面积的损伤：四是增大下马蹄截面的方案，采用的是要在桥面上铺装一定设计厚度的轻质沥青砼调平层，而轻质沥青砼不仅难于配制而且抗压强度不高，重交通情况下极易被破坏，而且每跨T梁增加的自重多达90～100吨，极端情况下多达200余吨，大大增加了梁体的自重和荷载。原本增大下马蹄截面，在桥面上铺装轻质沥青砼调平层的主要目的，就是为了抵抗由二级汽车专用公路荷载到一级高速公路荷载的要求。但由于增加梁体的自重，增大下马蹄截面，只能起到承担梁自身重量的作用：同时由于桥梁上部荷载的增加，而桥梁下部结构墩柱和基础却没有相应的增加，势必会引起原已平衡的体系结构发生相对应的变化，如山区桥梁高位墩柱在上述情况下，极易发生大位移量，对桥梁造成安全隐患，如上图所示。

针对上述实际情况，都新公路改扩建工程指挥部经过多方论证，多方咨询要求在保持桥梁的原始结构基本不改变的情况下，又能减轻桥梁二期加固恒载的技术方案对桥梁进行加固，同意采纳由中交三公局桥梁特种工程有限公司提供采用同步顶升旋转抬高梁体以调整路基桥面标高的的差异，同时采用增加桥梁预应力横隔梁来增加T梁、工字梁的横向联系，以此增加桥梁的整体刚度，从而使原有桥梁由二级公路改扩建成一级公路的目的。桥面中部凸。两边是倾斜。桥梁两端路面桥高差异大。施工过程中使用计算机同步顶升控制系统将桥梁梁体整体顶升到一定设计高程，以桥梁的中轴为旋转轴，着力将梁体顶升到设计高度。桥面标高基本一致，然后浇注支座垫石，安装支座调平契型钢板，安放支座，进行同步落梁，然后铣刨桥面中凸部原混凝土桥面，再植筋铺装钢筋砼和涂刷防水层，最后铺装桥面沥青砼，这样通过同步顶升旋转抬高梁体，只调整加高桥梁支座垫石，增加桥梁横隔板来进行桥梁加固，可比原设计方案减少桥梁单跨二期加固恒载85%的自重，极大的满足了由原二级汽车专用公路改扩建一级高速公路桥梁承载力的要求，同时不破坏原桥梁任何主体结构，不给改扩建加固后的桥梁运营还留下任何安全隐患，而且施工质量和施工时间有质的提高和快捷，加固桥梁比原设计施工时间提前二个半月，既经济又实用。

都新公路桥梁原设计加固施工方案和桥梁同步顶升旋转加高梁体的施工方案对比。

通过顶升旋转加高桥梁体后，极大的提高旧桥加固施工质量和进度，避免了桥梁加固施工中对桥梁形成新的质量及安全隐患，极好的节约了生产成本。随着我国多条高速公路的改扩建以及路面翻新桥梁顶升旋转此项技术的施工工艺已相当成熟完善，值得大力推广和普及。