高速公路拓寬工程梁板縱向拼接縫的處理

1、高速公路拓寬工程梁板縱向拼接縫的處理余 常 ?。窐蚣瘓F(tuán)第二公路工程局東盟營造工程有限公司 西安市 710075）摘 要： 高速公路的拓寬，新老梁板縱向拼接縫處理是設(shè)計與施工上的技術(shù)難題之一，結(jié)合滬杭甬高速公路一期拓寬工程，介紹新老梁板縱向拼接縫設(shè)計與施工的情況。 關(guān) 鍵 詞： 高速公路拓寬； 梁板縱向拼接縫； 處理；探討 高速公路拓寬比較棘手的問題之一是新老梁板間的縱向拼接縫處理。如何使新拼寬的橋梁能與老橋共同受力，在確保高速公路安全暢通的前提下，保證混凝土的澆注質(zhì)量，成為設(shè)計與施工的難點(diǎn)。下面就我公司承建的滬杭甬高速公路一期拓寬工程在橋梁拼寬施工中梁板縱向拼接縫的處理作一介紹。1 拓寬工程

2、概況杭甬高速公路全長145km，路基寬26m，雙向四車道。于1992年動工，1996年全線建成通車。由于交通量的快速增長，以及超載車輛的行駛，老的道路和橋梁已不堪負(fù)重，急需拓寬、改造、加固。2000年10月18日動工的一期拓寬工程就是在這一背景下實施的。它是我國繼廣佛高速公路之后第二條拓寬的高速公路，在浙江省尚屬首次。本次拓寬的路段是紅墾沽渚段，起點(diǎn)樁號為K16+800（與杭金衢高速公路相連），終點(diǎn)樁號為K60+600（與上三高速公路相接），總長43.8km，共分為3個標(biāo)段。該路段地處浙江東部寧紹平原河網(wǎng)地帶，為濱海湖沼平原地貌，地形平坦，河網(wǎng)交織，雨量充沛，臺風(fēng)較多。我公司承建K16+800

3、K33+148段，全長16.348km，西起紅墾農(nóng)場，延伸于坎山鎮(zhèn)、瓜瀝鎮(zhèn)，止于黨山鎮(zhèn)，東臨紹興市柯橋鎮(zhèn)邊境，是第一合同段。其中K16+800K17+430段右幅與機(jī)場路順接拓寬為八車道，每邊的橋梁拓寬8.25 m；其余的拓寬為六車道，每側(cè)的橋梁拓寬4.5m。新拼寬橋的內(nèi)邊梁與老橋的外邊梁間有一條縱向拼接縫，拼接縫的橫向間因梁板結(jié)構(gòu)不同而不同：跨徑為6m、8m、10m的普通空心板橋梁，新老梁板之間的橫向間距為42.5cm；跨徑為13m、16m、20m預(yù)應(yīng)力空心板橋梁，新老橋之間的橫向間距為25.5cm。新橋的內(nèi)邊梁與老橋的外邊梁頂部和縱縫通過寬度為170cm的現(xiàn)澆部分剛性聯(lián)接。老橋梁的部分和舊

4、護(hù)欄座范圍（250cm+75cm）與新拓寬的部分橋面（50cm）組合成為新的主車道，其余靠外側(cè)護(hù)欄的部分橋面則作為新的硬路肩。由于前期施工誤差和不均勻沉降，使拼寬縫寬度不規(guī)則，有些老橋與設(shè)計有一定的差距，部分新梁板也不得不變更長度，有的橋面鋪裝層厚度只有35cm且不均勻，橋面橫坡變化范圍在1%2%之間，有的老橋沿路線走向呈折線型或反坡，給新拼寬部分橋梁的線型和標(biāo)高控制帶來一定的難度。如何解決好新老橋梁的拼接，在不影響通行的前提下進(jìn)行拓寬，并保證新老結(jié)構(gòu)物的聯(lián)結(jié)質(zhì)量，是設(shè)計與施工的重中之重。2 縱縫的設(shè)計思路 在老橋外邊梁的外側(cè)粘貼鋼板，然后將鋼板上的焊接鋼筋與新橋的內(nèi)邊梁外側(cè)的預(yù)埋鋼筋，一一對

5、應(yīng)焊接成拼接縫橫向受拉區(qū)鋼筋。鑿除舊護(hù)欄后，在新老梁板之間的接縫頂部綁扎鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)分別與新老橋面外露的鋼筋聯(lián)接，然后在縱向槽口里澆筑50號鋼纖維混凝土，通過粘貼鋼板及鋼板上的焊接鋼筋、預(yù)埋鋼筋、鋼筋網(wǎng)、鋼纖維混凝土將新老橋的梁板牢固地聯(lián)成一體，以期共同受力。 跨徑為6m、8m、10m鋼筋混凝土空心板橋梁拼接縫構(gòu)造見圖1所示?？鐝綖?3m、16m、20m預(yù)應(yīng)力空心板橋梁拼接縫構(gòu)造見圖2所示圖1 鋼筋混凝土空心板梁拼接縫構(gòu)造 圖 2 預(yù)應(yīng)力空心板梁拼接縫構(gòu)造3 施工方法3.1 施工難點(diǎn)一合同段施工段落的兩頭分別有杭州市和紹興市柯橋鎮(zhèn)收費(fèi)站，主線日交通量在56萬輛之間。由于地理位置、環(huán)境因素的特

6、殊性，拓寬的難度是其他新建項目無法比擬的。因此，拼接縫混凝土的澆筑必須滿足以下條件：（1）配合比設(shè)計上要適應(yīng)現(xiàn)有的施工條件；（2）同一段落左右兩側(cè)不能安排在同一時間內(nèi)施工且交通量大的地段不得同時在兩個以上的開口段內(nèi)進(jìn)行作業(yè)；（3）良好的天氣，能見度好，臨時對車輛進(jìn)行必要的分流并有可靠的安全維護(hù)措施。（4）務(wù)必使鋼纖維混凝土在短時間內(nèi)達(dá)到預(yù)期的強(qiáng)度，做到施工、行車兩不誤。（5）拼接縫的澆筑必須錯開車流量的高峰期，必要時夜間作業(yè)。3.2 工藝流程施工工藝流程如圖3所示 鋼筋制作 安全維護(hù) 配合比設(shè)計 粘貼鋼板 鑿除老護(hù)欄 清理縫口 立縱縫底模 鋼筋綁扎 封閉交通 模板制作 開放交通 蒸汽養(yǎng)生 混凝

7、土澆注3.3 50號鋼纖維混凝土的配制 （1）碎石。粒徑為515mm的碎石占碎石總量的25%，1525mm的碎石占總量的75%，組合成525的連續(xù)級配，碎石技術(shù)指標(biāo)及實測值見表1。 表1 碎石技術(shù)指標(biāo)項 目技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實測值篩分標(biāo)準(zhǔn)篩連續(xù)級配（525mm）針片狀含量5%4.6%壓碎值指標(biāo)1.0%0.5%16%10.1%視比重/（kg/m3）2.65密度（kg/m3）1.491（2）砂子。 選取顆粒潔凈、級配良好、質(zhì)地均勻的砂。砂子技術(shù)指標(biāo)及實測數(shù)據(jù)見表2。表 2 砂子技術(shù)指標(biāo)項目技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實測值篩分Mx=3.02.3Mx=2.67泥土含量3%1.6%云母含量2%0%視比重/（g/cm3）2.605密

8、度/（g/cm3）1.525（3）水。采用飲用水。（4）鋼纖維。選用AMi 0432600型鋼纖維。鋼纖維規(guī)格為27×0.4×32mm，長徑比為3540，抗拉強(qiáng)度700MPa。（5）快速修補(bǔ)劑采用JK24型快速修補(bǔ)劑。（6）高效減水劑 采用ZWLI型低氯低堿超高濃高效減水劑，其技術(shù)性能指標(biāo)見表3。表 3 ZWLI型減水劑技術(shù)指標(biāo) 檢驗項目企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)檢驗結(jié)果檢驗項目企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)檢驗結(jié)果減水率%2023.8抗壓強(qiáng)度比%1d180205泌水率%90793d170195含氣量%2.01.67d150166凝結(jié)區(qū)間min初凝終凝-90+120+2028d130148+13收縮率%28d30

9、125對鋼筋銹蝕 作 用無無注：檢測摻量0.75%（7）水泥按要求，鋼纖維混凝土澆注12h后必須開放超車道，在24h之前必須達(dá)到100%的強(qiáng)度。為此，我們選用海螺牌52.5R普通硅酸鹽水泥。該水泥初凝時間為2h05min，終凝時間為4h20min，可滿足施工要求。經(jīng)過多次試驗，了解了不同劑量的原材料配成的混凝土在養(yǎng)護(hù)期間強(qiáng)度與溫度的關(guān)系，確定施工采用的配合比見表4。表 4 50#鋼纖維混凝土每m3的材料用量水 泥水砂碎 石型減水劑型修補(bǔ)劑鋼 纖 維5151525（mm）（mm）4721705632597774.728539坍落度（）4.03.4 撓度觀測試驗要在混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%之前開放交

10、通，應(yīng)考慮行車引起的振動對新澆拼縫混凝土造成的影響，尋求減少振動的有效措施，我們進(jìn)行了以下觀測。（1）水準(zhǔn)儀觀測在老橋邊梁的中心位置上方的橋面上，做上標(biāo)記，立好塔尺，在遠(yuǎn)離行車道處，架設(shè)好水準(zhǔn)儀，在最不利的情況進(jìn)行觀測，發(fā)現(xiàn)有重載車通行并且超車道有車時，最大撓度的波動范圍在15mm。如果主車道無車，超車道有車且行車速度緩慢，撓度變化基本在13mm。這種觀測方法，除常見的測量誤差外，行車振動也會產(chǎn)生誤差。因此結(jié)果是比較粗略的。（2）百分表測試一合同段橋梁跨徑分別為6m、8m、10m、13m、16m、20m。為了便于操作，選擇橋下凈空較低的橋梁作為觀測對象。具體做法是：在橋下設(shè)立支架，支架直接立在

11、地上，其上安裝一調(diào)節(jié)器，通過調(diào)節(jié)器固定一測程范圍在010mm的百分表，并使之保持直立狀態(tài)。根據(jù)水準(zhǔn)儀觀測法的經(jīng)驗，著重觀測橋梁在動載作用下梁板撓度的瞬間變化，觀測示意如圖4所示。 圖4 梁板撓度觀測示意圖通過觀測不同的車輛經(jīng)過主車道、超車道的情況，組合車輛相同情況下的最大撓度值見表5。表5 百分表測試結(jié)果 1/100mm跨 徑m最 大 撓 度 值主車道無車超車道集裝箱主車道無車超車道大貨車主車道無車超車道半掛車主車道大貨車超車道集裝箱超車道無車主車道集裝箱超車道無車主車道半掛車主車道集裝箱超車道半掛車69132522141886173867282133106511369108441451051

12、316283556471649431031028811313520221825110669484據(jù)觀測結(jié)果可知：（1）在最不利荷載作用下，最大撓度值發(fā)生在跨中，都超過1mm；（2）在試驗同側(cè)主車道無車而超車道有車低速行駛以及實驗同側(cè)無車行駛而對面半幅有車高速行駛的兩種情況下，測得撓度值都在00.10mm之間；（3）同一類型的車，速度越慢，撓度越小，高速行駛的車輛比重載慢速行駛引起的撓度要大；（4）主車道上有車同時超車道上有車超車時，要比一般情況下，主、超車道上均有車行駛所引起的撓度要大；為了確保高速公路的安全暢通和混凝土的澆注質(zhì)量，可以采取限速行駛的安全維護(hù)方案。3.5 鋼板粘貼在老梁外側(cè)沿水

13、平方向每隔15cm鉆一孔，將孔中粉塵清掃干凈，并用高壓氣吹干，用環(huán)氧樹脂將高強(qiáng)膨脹螺栓植在孔內(nèi)，然后將鋼板下料，鋼板縱橋向的分段長度宜控制在25m以內(nèi)。根據(jù)梁板上的實際的孔位，將鋼板編號并打好孔，在鋼板上焊上聯(lián)接鋼筋，安裝時將老橋空心板外側(cè)的粘貼面鑿毛磨平，清除混凝土屑并吹干凈，鋼板要進(jìn)行除銹。鋼板與梁板的接觸面都均勻涂上XH130A/B的環(huán)氧樹脂粘膠（配比為：），用千斤頂或類似千斤頂?shù)穆菪摀瓮驳戎喂ぞ?，將鋼板頂在老梁板上，其力度以頂緊為宜。擰緊螺帽，將鋼板牢固地定位在老梁板上，待其凝固后再拿掉支撐工具。為了保證安裝質(zhì)量，宜選擇在天氣好時打孔，并立即安裝。3.6 安全維護(hù)安全維護(hù)包括交通安

14、全維護(hù)和自身的安全保障。首先宜向有關(guān)新聞媒體和沿途各鎮(zhèn)播發(fā)施工通告，向業(yè)主、有關(guān)交警大隊遞交安全維護(hù)方案，獲批準(zhǔn)后才能從事護(hù)欄等一系列工作。具體實施時，在要拆除的結(jié)構(gòu)物及拼寬橋同側(cè)的硬路肩邊線立好符合國家標(biāo)準(zhǔn)和公安部、交通部部頒標(biāo)準(zhǔn)的交通標(biāo)志，擺放長度要符合有關(guān)規(guī)定。在施工前必須對參與施工的人員進(jìn)行詳細(xì)的安全交底。施工時都戴上安全帽、穿上反光服、防滑鞋。施工現(xiàn)場派專職安全員，以防行人、車輛干擾施工。拼接縫施工完畢，要清理現(xiàn)場，不得給高速公路留下屏障，施工的標(biāo)志標(biāo)牌應(yīng)迅速撤除。3.7 老護(hù)欄拆除和縫口清理護(hù)欄拆除工作應(yīng)根據(jù)中央分隔帶開口段的分布情況進(jìn)行安排，為防止碎渣飛濺，施工人員要背向行車道作

15、業(yè)。并及時清理混凝土渣塊后，再將縫口范圍內(nèi)的瀝青混凝土鋪裝層和老橋面混凝土鑿除，最后打掃碎屑浮塵進(jìn)行并用水沖洗干凈。3.8 鋼筋綁扎按圖紙要求綁扎連續(xù)縫鋼筋，頂面的橫向筋應(yīng)換成拼接縫的橫向筋，拼接縫縱向鋼筋不得伸入無粘接區(qū)內(nèi)。把拼寬橋內(nèi)邊板外側(cè)露出的預(yù)埋鋼筋清理干凈，調(diào)正到與鋼板上的焊接鋼筋同一平面上，一一對應(yīng)進(jìn)行焊接，組成受拉區(qū)鋼筋。再綁扎槽口頂部的鋼筋網(wǎng)并將新老橋面外露的鋼筋與拼接縫的橫向鋼筋聯(lián)接起來。為增強(qiáng)新老橋梁的聯(lián)接，可將老梁板上的護(hù)欄座鋼筋與鋼板上的鋼筋、新梁板上的預(yù)埋鋼筋及槽口頂面的鋼筋網(wǎng)焊接。3.9 拼接縫模板拼接縫模板選用竹膠板，為減少接縫混凝土上下面的溫差，在竹膠板下放一層

16、泡沫板，其下再放一層木板，考慮接縫一般在2550cm和施工的方便，采用掛模較好。3.10 澆注混凝土 試驗為摸清50號鋼纖維混凝土實施前后及澆注過程中動載對其造成的影響程度，我們進(jìn)行了以下2種試驗。 （1）同一批混凝土試件在養(yǎng)護(hù)期間于施工現(xiàn)場受振動與實驗室靜態(tài)標(biāo)養(yǎng)的強(qiáng)度對比。在不封閉交通的情況下將同一盤30號混凝土制作2套試壓塊，每套試壓塊分為3組，其中1套的試件分別放在高速公路主線橋連續(xù)三跨的外邊梁板的中部，在氣溫為2030時進(jìn)行常規(guī)養(yǎng)護(hù)；另外套組送到實驗室進(jìn)行標(biāo)養(yǎng)，分別在24h、3d、7d進(jìn)行試壓，得數(shù)據(jù)如表6。表 6 混凝土對比試驗結(jié)果類 別養(yǎng) 護(hù) 時 間24h3d7d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度/Mp

17、a單個試件9.18.78.912.913.112.421.822.922.4平均值8.912.822.4占設(shè)計強(qiáng)度百分比 / %29.742.774.7橋上常規(guī)養(yǎng) 護(hù)（2030）強(qiáng)度/MPa單個試件10.7109.615.114.415.62423.325.1平均值10.11524.1占設(shè)計強(qiáng)度百分比 / %33.75080.4表中，實驗室標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件的強(qiáng)度明顯低于橋上常規(guī)養(yǎng)護(hù)的試件強(qiáng)度，這是因養(yǎng)護(hù)溫度不同所致?？梢姡哼^往車輛引起的振動對混凝土的破壞要比我們想象的要小得多，如果減小行車速度，或封閉一個車道，按正常的方式澆注、養(yǎng)護(hù)，車輛振動對混凝土強(qiáng)度的影響是不會太大的。另外適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)溫度是促使

18、增長混凝土早期強(qiáng)度的手段之一。（）開放一個車道限速行駛情況下，澆注鋼纖維混凝土的試驗 為了搞清拓寬后新老路基、路面、橋梁的連接情況，進(jìn)行了試驗路段施工。在各方的緊密協(xié)作下，一合同段選定了在兩個道口之間的結(jié)構(gòu)物進(jìn)行了拼接縫試驗性施工。試驗路段全長2.1km。樁號為K27+697.5的橋剛好在先行路段末端的開口之外，如果按預(yù)定封閉一個開口段的封道方案是不能施工的。我們大膽提出以該橋的拼接縫作試驗性施工，在該橋附近封閉主車道，開放超車道并限速通行。如果試驗不成功，就將該橋的拼接縫鑿除。為實施這一方案實行了專人負(fù)責(zé)、技術(shù)跟蹤、專人進(jìn)行交通維護(hù)。經(jīng)交通運(yùn)行，該橋的拼接縫一直處于良好的工作狀態(tài)。實踐證明：

19、拼接縫混凝土從開始到其達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度之前，僅維持中央分隔帶一側(cè)的一個車道通車，在不換檔的情況下，將過橋車速控制在5km/h以下，是完全可行的，只是增加了安全維護(hù)的難度。通過跟蹤監(jiān)測得知：無論是在實驗室標(biāo)養(yǎng)還是在施工現(xiàn)場同步養(yǎng)生，號鋼纖維混凝土在澆注8內(nèi)強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計強(qiáng)度的70%，12小時是可以達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度。在保持良好的養(yǎng)護(hù)條件下，澆注后1819h，強(qiáng)度能達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的100%。為了確保拼接縫混凝土的澆注質(zhì)量，施工時可實行12h半幅封道，12h后只開放超車道，養(yǎng)護(hù)1819h后全面開放交通?；蛘呤┕r干脆開放中央分隔帶旁的超車道，封閉施工同側(cè)的主車道，將車速控制在5km/h以下，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)工作，也可保

20、證拼接縫混凝土的安全澆注和質(zhì)量。 精心組織為了保證拼接縫的質(zhì)量，確?；炷僚浜媳鹊姆€(wěn)定性，砂石料應(yīng)進(jìn)行篩分。碎石要沖洗并采取覆蓋措施?；炷翝沧⑶?，對砂石料進(jìn)行嚴(yán)格的檢查并對測定其含水量，同時調(diào)整施工配合比。為了方便鋼纖維的添加，可將鋼纖維按每盤配量預(yù)先秤好、裝好，施工時直接添加。為了縮短混凝土的運(yùn)輸時間，原材料及機(jī)械設(shè)備應(yīng)放在距離橋面不太遠(yuǎn)的地方，混凝土的澆注時間最好控制在23h，以便在開放交通前有足夠的養(yǎng)護(hù)時間。其它操作過程與普通混凝土施工相同，所不同的是鋼纖維混凝土的初凝時間短，流動性差，施工時要特別注意邊角的振搗，各工序要分工明確。4 養(yǎng)護(hù)在混凝土澆注過程中，對已經(jīng)抹平拉毛的部分要及時

21、用帳篷罩住，立即開始蒸汽養(yǎng)生。實驗室標(biāo)養(yǎng)和施工現(xiàn)場蒸汽養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度對比情況見表7表 7 兩種養(yǎng)護(hù)條件情況下50#鋼纖維混凝土強(qiáng)度增長對比表類 別養(yǎng) 護(hù) 時 間8h10h12h16h18h21h24h30h36h3d7d14d28d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)平均值 / MPa17.127.032.247.351.356.860.867.971.773.676.284.986.6占設(shè)計強(qiáng)度百比 / %34.25464.494.6102.6113.6121.6135.8143.4147.2152.4169.8173.2工地蒸汽養(yǎng)護(hù)平均值/MPa21.727.637.748.851.656.160.863.77173.774.686.587.7占設(shè)計強(qiáng)度百分比 / %43.455.275.497.6103.2112.2121.6127.4142146.6149.2173175.4從表7可以看出：在18小時之前，工地試壓塊的強(qiáng)度明顯高于標(biāo)養(yǎng)室的試件強(qiáng)度，這是因為工地的養(yǎng)護(hù)溫度和濕度高于標(biāo)養(yǎng)室的溫度和濕度。由此可見，良好的養(yǎng)護(hù)環(huán)境是混凝土早期增長強(qiáng)度的必要條件。5 幾點(diǎn)體會（1）由于老梁板存在上拱或下?lián)系膯栴}。粘貼鋼板時