高速公路拓宽工程桥梁拓宽
中港三航局江苏分公司   
摘要：高速公路拓宽工程目前在国内兴起，而高速公路桥梁工程拓宽的成功与否直接但影响高速公路拓宽工程的拓宽质量，经过浙江沪杭甬高速公路一期工程桥梁结构的成功拓宽，给高速公路桥梁拓宽总结了一定的经验。
关键词：桥梁拓宽、桩基础、上部结构、新老桥拼缝
一、工程概述
浙江沪杭甬高速公路一期拓宽工程共长48公里，其间共有大、中、小桥64座，桥梁的基础采用钻孔灌注桩及扩大基础；下部结构采用钢筋混凝土柱式、墩柱式台、肋板式台及U形台；上部结构采用钢筋混凝土或预应力空心板。
浙江沪杭甬高速公路拓宽工程中的桥梁结构物拼接受力极其复杂，其成功与否直接关系到拓宽工程的成败。因此在施工过程中，我们严格按照设计实事求是与科学态度的进行施工，我们进行充分的论证和试验，解决好桥梁拼接缝的结构安全与快速施工及高速公路交通畅通的矛盾，我们在施工过程中基本做到了各方对拓宽桥梁的要求。
二、下部结构
    桥梁工程下部结构拓宽的原则是和原来的桥梁下部结构接顺，这样在下部结构施工前要对所有的原来桥梁结构物进行调查，根据现场的调查结构再结合拓宽工程的设计图纸进行现场调整，直到符合设计要求为止。
2.1薄壁结构:对于一般的桥式通道结构，原设计采用的是薄壁结构，拓宽工程仍采用薄壁结构，根据设计原则，薄壁的前面对齐，进行钻孔桩放样，施工钻孔桩、支撑梁以及承台薄壁等。薄壁工程拓宽日后可能出现前台错牙的现象，我们可以在原来的老薄壁桥外侧种植钢筋，这样新老桥就能紧密联系在一起。具体的细部图见：
2.2中、大桥下部:大中桥拓宽采用的下部结构为“钻孔灌注桩+台帽”结构，施工之前测量人员必须将原桥的下部结构资料测出，根据设计原则进行放样施工。由于新桥在施工完成后是一个独立的整体，如果只靠桥面与老桥连接，在桥面冲击荷载的作用下，下部的分离式基础结构可能对桥梁的拓宽成败影响极大。为了确保拓宽工程的成功实施，我们将新老桥的下部结构在盖梁部位用锚栓进行连加固。
三、上部结构
    杭甬拓宽工程的桥梁拓宽除荷湖江大桥上部结构为T梁外所有桥梁的上部结构全部为空心板。空心板主要有两种，跨径13米以下的为钢筋混凝土预应力空心板，跨径大于等于13米的采用后张法预应力空心板。
3.1空心板对空心板:一期工程的上部结构基本上全为空心板，并且空心板的外侧没有悬臂。拓宽工程设计的空心板原设计空心板的内侧有悬臂，新板的悬臂与老桥间隔1厘米距离，新老桥为分离式结构，桥面采用连续结构的方式将新老桥联系起来，但这种方法根本不能将新老桥结合为一个整体，严重地影响新老桥的受力。在施工过程当中，施工单位经过和设计方面共同试验，采取了将新桥内侧悬臂取消，然后新老桥间采用钢纤维混凝土刚性连接，通过实施，取得了相当好的效果。
新老桥间的拼接缝受力非常复杂，主要表现在以下几个方面：①新老桥空心板混凝土和拼接缝的混凝土龄期相差过大，收缩徐变不一致，引起的内力难以确定；②接缝混凝土在强度形成过程中的水化热引起的接缝混凝土温度升高与两侧空心板温度的不一致而引起的温差内力很难计算准确；③新老桥下部结构的分离和老桥支座可能存在老化等因素而引起的接缝两侧空心板间差异沉降也难以确定；④纵向接缝混凝土与两侧空心板的结合面的结合效果、整体受力性能等受施工工艺的影响较大；⑤为了达到早日通车，在接缝的混凝土施工中掺加外加剂，而早强混凝土本身存在的收缩较大难题；⑥接缝混凝土强度达到设计强度前，车辆动货载对其混凝土质量的影响目前还很难确定。因此，拓宽工程的桥梁拓宽关键部位新老桥拼缝的施工中施工单位应在施工组织和交通组织上做大量的必要工作，以确保新老桥拼接缝的施工质量，从而保证拓宽工程质量。
为了保证在新老桥拼接缝施工期间高速公路车辆的正常畅通，专家组建议在半幅封闭一段时间（新老桥拼接缝混凝土达到一定强度）后再开放封闭一侧超车道方案。此方案的出发点是降低新老桥拼接缝的强度以缩短混凝土的养生期，从而减少封闭高速公路的行车道带来的巨大压力。其关键是开放交通时新老桥拼接缝混凝土的最小强度的确定，我们结合设计单位对此进行了试验分析，我们主要进行了三种货载工况下新老桥拼接缝受到的剪应力、正应力、主应力的研究分析；结合现场我们主要按照：①在中央分隔带侧一个车道布载下新老桥的受力情况；②在新老桥拼接缝外侧布一个车道、内侧布两个车道下新老桥拼接缝受力情况；③在新老桥拼接缝中间布载的情况下接缝的局部受力情况。在现场的试验过程中我们主要分析了：①接缝两侧空心板的高差达到1毫米与2毫米的情况；②空心板间为铰接，接缝与空心板间为固接；③空心板两端支承采用刚性支承；④接缝混凝土浇注过程中，水化热引起的温度升高与两侧空心板间的温差和接缝混凝土与空心板龄期不一致而引起的收缩徐变及早期混凝土收缩引起的徐变等；⑤仅考虑新老桥拼接缝在拓宽范围内的恒载作用。试验结果表明：在①工况下，新老桥拼缝的混凝土剪应力在0.4MPa以下，最大主拉应力在0.57Mpa以下；在②、③工况下，最大剪应力在0.72Mpa以下，最大主拉应力在1.02Mpa以下；其中④、⑤两种情况已经包含在上面的两种工况分析中。从以上的现场试验及受力分析结果看，在新老桥拼接缝钢纤维混凝土的强度达到20Mpa以上后恢复封闭侧的超车道通车，新老桥的拼接缝受力在不考虑温差和混凝土收缩徐变等因素下有一定的安全性；在新老桥拼缝混凝土的强度达到35Mpa以上时，恢复封闭的半幅高速公路通车，新老桥拼接缝的受力完全能满足设计、规范的要求。
新老桥拼缝在实施过程中要严格按照设计图纸进行施工，并要处理好以下几个问题：①新老桥混凝土面的接触面处理；②拼缝钢筋处理；③新老桥的共振问题。对于新老桥接触处的混凝土面必须拉毛，图纸中的N5钢筋与混凝土接触处必须采用XH130A/B=3：1的环氧树脂粘贴，XH130A/B=3：1的环氧树脂与混凝土面接触处要凿平并清除松动混凝土，涂XH130A/B=3：1环氧树脂前应保持混凝土的干燥或烘干，XH130A/B=3：1的环氧树脂在施工过程中应不停搅拌以保证均匀，XH130A/B=3：1环氧树脂加压挤处的粘料应及时清理干净，在施工过程中未固化的粘结料也要及时清理。拼缝钢筋处理要抓住N1’钢筋与N6螺栓的受剪作用，因为新老桥拼缝的作用主要是抗剪。N1’与老护栏的钢筋搭结长度必须保证，新老桥共振是一个全新的课题，经
              新老桥拼缝施工模板图
过上面的论证，在施工过程中根据论证结果采用I22字钢将新老桥的空心板夹成一个整体，这样在浇注混凝土时即可避免两边的振动不同而引起的裂缝。
3.2空心板对T梁:杭甬高速公路拓宽工程的荷湖江大桥的一期设计为20米T梁结构，而在拓宽桥梁设计采用20米的空心板，新老桥间设置1厘米的间隙，使新老桥上部结构为分离式。由于施工误差及设计影响，空心板与T梁无法按照设计拼接，在施工过程中，设计将设计修改为角钢护边现浇钢纤维混凝土，但修改后的设计在现场还是无法施工，由于角钢在施工过程中无法按设计调直，并且也不是很耐磨损。因而施工建议将设计修改为型钢缝，在施工过程基本达到了设计要求。
四、经验总结：根据浙江沪杭甬高速公路拓宽工程的结构物实施过程中暴露的问题，本人结合高速公路桥梁拓宽工程施工总结出高速公路桥梁拓宽应注意以下几个方面的问题：
4.1拓宽宽度适宜：及时准确地规划高速公路，拓宽工程的施工尽可能一步到位，特别是桥梁工程，最好一次拓宽6.5～7米，拓宽部分的桥梁下部结构尽可能采用双柱式，以避免因冲击荷载导致下部结构失稳。
4.2上部结构采用刚性联结：新老桥梁结构尽可能上部结构尽可能采用刚性联结，联结缝不宜太宽，最好能小于5厘米，尽管施工难度较大，但对受力非常有利。
4.3附属工程单独设计、施工：桥头搭板等附属工程尽可能根据新老桥分开设计、施工，在施工前对老桥的附属工程要进行全面维修，对于脱空结构必须灌浆处理，桥面新老桥的沥青接头处要处理顺直。
五、效果评价
    浙江沪杭甬高速公路一期拓宽工程已经拓宽施工完成并运行，拓宽部分的桥梁工程一次通过了浙江省交通厅质量监督站的抽查，完全符合设计要求与国家的行业标准。同时桥梁结构物在通车运行一段时间后得到业主及高速公路维修管理部门的一致好评。