國省道公路危橋橋梁質量提升改造的橋面系改造技術方案

孫 健

(上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司，廣東 汕尾 516400)

1 國省道危橋質量提升改造工程技術結論

1.1 橋面鋪裝質量提升設計

(1)質量提升改造既有橋面鋪裝為瀝青混凝土，質量提升改造為瀝青混凝土

①如果瀝青混凝土鋪裝層破損比較嚴重，瀝青混凝土鋪裝層全部鑿除或洗刨后按原設計厚度回鋪。

②如果瀝青混凝土鋪裝層較好，瀝青混凝土鋪裝層厚度≥8 cm時，洗刨4～5 cm后回鋪。

③防水混凝土鋪裝層破損比較嚴重，全部鑿除后按原設計厚度回鋪。

④防水混凝土鋪裝層表面有松散或破損時，可洗刨至鋼筋網后回鋪；局部破損亦可局部處理。

(2)質量提升改造既有橋面鋪裝為水泥混凝土，質量提升改造為瀝青混凝土

①原水泥混凝土鋪裝層破損比較嚴重，則全部鑿除。

②原水泥混凝土鋪裝層比較完好，鑿除或洗刨至混凝土鋪裝層厚度；局部破損局部處理。

③鋪裝層厚度根據公路等級、原鋪裝層厚度、上部結構型式及橋梁護欄的高度確定鋪裝層厚度，采用原則如下。

二級及以上公路—上部結構為板時(≥7 cm瀝青混凝土+10 cm水泥混凝土)；上部結構為箱梁時(≥7 cm瀝青混凝土+8 cm水泥混凝土)；

二級及以下公路—上部結構為板時(≥5 cm瀝青混凝土+10 cm水泥混凝土)；上部結構為箱梁時(≥5 cm瀝青混凝土+8 cm水泥混凝土)。

(3)既有橋面鋪裝為水泥混凝土，大中修為水泥混凝土

①水泥混凝土鋪裝層破損比較嚴重，則全部鑿除，按原設計厚度回鋪。

②水泥混凝土鋪裝層有麻面，可洗刨至鋪裝層鋼筋網后回鋪至原設計厚度；局部破損局部處理。

1.2 橋梁護欄質量提升設計

既有橋面鋪裝為水泥混凝土，大中修改為瀝青混凝土，當橋梁護欄高度不滿足原防護等級要求時，波形梁護欄增加立柱高度，組合式護欄增加混凝土墻的高度。

根據現行的《公路交通安全設施設計規范》，確定提升護欄的防護等級。

路基護欄防護等級選取首選要判斷事故嚴重程度等級，根據《公路交通安全設施設計規范》，選擇防護等級，事故嚴重程度分為高、中、低3個等級。

中央分隔帶采用整體式護欄時，比分設施護欄事故嚴重程度要高1個等級，設計中優先采用分設式護欄。

橋梁護欄防護等級選取的事故嚴重程度等級，按照《公路交通安全設施設計規范》的條件判斷即可。

護欄結構碰撞荷載計算過程較復雜，《公路交通安全設施設計規范》給出了橋梁護欄的橫向碰撞荷載標準值的查表方法。根據防護等級和最大橫向動態變形值查表得到。

為發揮護欄整體作用，護欄應滿足最小結構長度。護欄類型可分為剛性護欄、半剛性護欄和柔性護欄。在某些特定條件下最適合選擇某種護欄構造要求[1-2]。

1.3 橋梁支座

支座應按規范要求水平放置，支座設置應考慮可檢查，可更換的空間，一般不宜采用支座槽，但支座要黏貼于下部結構。

一般支座承載力不大時，優先采用板式橡膠支座，其平面尺寸設計應按產品規格選擇，滿足最大承載力，抗滑，最小承載力等指標，其厚度應滿足溫度、制動力、混凝土收縮徐變，預加應力和地震力等水平力作用時的要求。

支撐承載力較大時，宜采用盆式橡膠支座，非固定盆式橡膠支座的位移由滑板滑動形成，因此選擇非固定盆式支座，除了滿足承載力、上部結構轉角外，對于小半徑彎橋還要注意滿足盆式支座在水平力作用下的橫向位移量。

1.4 伸縮裝置質量提升設計

(1)應清除縫內垃圾、廢土等垃圾雜物,使其正常工作,若有異常應及時修理或更換。

(2)伸縮縫應根據計算選型，應考慮上部結構溫度變形、混凝土結構收縮徐變、預加應力、梁端轉角、伸縮縫安裝寬度、安裝時溫度及施工誤差等因素，并適當留有余地。設計時應提供安裝時的縫隙值。

1.5 涵洞質量提升設計

(1)視涵洞進出水口損壞情況，采取如下維修加固措施。

①陡坡、水流沖擊嚴重的小橋涵，入口處增加防護措施，鋪砌隔水墻宜適當加深。

②進出水口鋪砌長度可適當延長，并增加隔水墻深度；有條件的地區鋪砌采用漿砌塊石，并用砂漿抹面。

③山嶺丘陵地區涵洞出水口鋪砌常易損壞，可適當增加消力設施，消力檻的末端應設置混凝土或漿砌塊石抑水墻,或設置3級挑檻。

(2)平原地區涵洞常易發生泥砂淤積,影響涵洞過水性能；建議在涵洞進水口處設置沉砂井,以沉淀泥砂、雜物。

(3)部分涵洞因建設年代較早，常易發生管節間滲水、漏水病害，導致福安街基礎沉陷；處理病害時應挖開涵洞,再重建基礎。也可直接采用對地基及基礎壓漿的方法處理。涵管變形較大時,應查明原因進行處理；適當時可采取拆除重建方案[3]。

(4)波紋管涵發生涵管沉陷、變形,應挖開填土進行修理。管底應按土質情況做好墊層,管上加鋪一層防水層,并注意對回填上分層夯實。

(5)涵洞的側墻和翼墻,如有傾斜變形發生,應查明原因后加以處理,如因填土未夯實發生沉落,或填土中水分過多土壓力增大而引起的,應更換透水性好的填土并夯實;如屬基礎變形引起的,則需要修理或加固基礎。

(6)因加寬或加高路基導致涵洞長度不足時,應接長處理。一般可將原涵洞洞身接長,兩端新建洞口端墻和路基護坡;當路基加高、加寬不多時,也可采用只加高兩端洞口端墻或加高加長洞口翼墻的方法。

(7)既有涵洞地基承載力不足為涵洞病害的常見型式，常規處理方案為挖開并進行換填、強夯和拋石等處理方案，也可采用注漿加固等措施[4]。

(8)既有涵洞設計位置與水流方向不一致亦為較常規病害，主要發生原因為涵洞建設年代較早，近年來黑龍江地區通過農業專項改造，改善了國省道兩側農田的排水條件，導致部分公路涵洞的設置不適應農田水利的改造。質量提升時應充分征詢水利、農業部門的意見建議，合理設置改造后的涵洞位置。

2 技術結論及技術方案的不同看法及建議

(1)既有結構利用前應掌握結構的材質狀況、耐久性狀況和承載能力狀況，必要時采取針對性維修措施，保證結構合理利用、長效耐久。

在開展設計前應準確掌握原橋梁結構與材質現狀、進行承載能力檢算和耐久性評估等，分析維修加固的可行性和必要性，提高維修處治的針對性。

(2)質量提升設計應考慮恒載增加對結構的影響，必要時對相關結構和地基基礎進行驗算；對于提高荷載等級或結構改造增加恒載的情況，應對相關被影響部件進行驗算，特別是下部結構墩柱與基礎。需要時可采用增補樁基或地基加固等。

(3)質量提升設計應保證新增結構與原結構連接可靠，協同工作；強化新老結構的連接性能，避免出現兩層皮現象。加強連面處理、連接構造等要求[5]。

(4)帶掛孔結構的橋梁，應加強牛腿局部構造的可靠性，有條件時可增加防落梁冗余構造。

(5)更換改造設計應對拆除方式提出要求，結構利用部分采取保護和維修加固措施；更換構件會改變結構受力過程，對結構受力影響很大。 對于利用的構件應進行保護和維修補強。

(6)橋梁拼寬部分上部結構形式和跨徑宜與既有結構保持一致。 拼寬新舊橋梁連接部位剛度應基本接近，傳力構造可靠耐久。盡量避免不同橋型的橫向拼寬。

(7)拼寬橋梁設計時應綜合考慮結構形式、跨徑布置、拼寬部分自身穩定性和地質等因素，確定新結構與既有結構間是否連接。橋梁拼寬前應對原橋從耐久性和安全兩方面評估利 用價值，利用價值不足橋梁應拆除重建。 橋梁拼寬連接方式推薦采用上連下不連或上下均不連的方式[6]。

(8)橋梁質量提升改造結構連接時采用合理構造保證新老結構連接可靠耐久，各結構部分宜采用同一荷載等級。 連接構造應保證在長期輪載作用下可靠耐久，該部位應控制現澆混凝土收縮，加強現場養護等。

(9)橋梁質量提升改造考慮新老結構協調，采用合理措施減少新老結構基礎之間沉降差。

(10)橋梁質量提升改造橋梁結構拆除應制定拆除方案，方案應考慮安全與環保要求。

(11)橋梁質量提升改造局部拆除應盡可能避免損傷原結構，避免不必要的拆除及更換。

(12)橋梁質量提升改造跨徑較大的拱橋拆除應進行專項設計，給出逐級拆除的順序和拆除荷載量[7]。

(13)橋梁質量提升改造橋梁拆除需要時采取施工監控措施[8]。

3 結論

國省道公路橋梁是國省道公路的重要組成部分。國內很多地區國省道橋梁由于建設年代，建設水平和標準的原因，同時橋梁橋面系設施的設置根據地域不同而多種多樣，防護能力各異。同時經濟社會持續發展，行車速度提高，車輛載重量增大，社會公眾對運營橋梁行車安全防護能力提出更高的要求。橋梁質量提升勘察設計旨在充分提高公路橋梁安全、適用、耐久和安全防護能力，緊扣“交通強國”建設要求，系統提升該項目所在地區國省道橋梁運營質量要求。

橋梁橋面系的維修改造是一項經常性的工作，橋面鋪裝質量提升設計分為既有橋面鋪裝為瀝青混凝土質量提升改造為瀝青混凝土、既有橋面鋪裝為水泥混凝土質量提升改造為瀝青混凝土，既有橋面鋪裝為水泥混凝土大中修為水泥混凝土3種情況，分別采用不同的對應措施。

橋梁護欄質量提升設計著重分析了因規范更迭而導致的護欄等級的對應變化，強調了應根據現行的《公路交通安全設施設計規范》，確定提升護欄的防護等級[9]。

橋梁支座的設置及維修亦為橋梁橋面系維修的重點工作，支座更換因根據橋梁結構類型制定可行的施工方案，必要時亦提出經過審核的專項施工方案。

伸縮裝置質量提升設計為經常性工作，黑龍江地區國省道橋梁伸縮裝置的損害經常發生，尤其冬季冰雪路面時易發生交通事故；質量提升設計強調了對伸縮裝置的日常養護，同時對需更換的伸縮裝置應綜合考慮上部結構溫度變形、混凝土結構收縮徐變、預加應力、梁端轉角、伸縮縫安裝寬度、安裝時溫度及施工誤差等因素，并適當留有余地。設計時應提供安裝時的縫隙值[10]。

黑龍江地區為國家重點產糧區，國省道兩側多為農田，涵洞質量提升設計時兼顧農業灌溉及排水已成為涵洞設計中的重點工作。既有涵洞設計位置與水流方向不一致亦為較常規病害，主要發生原因為涵洞建設年代較早，近年來黑龍江地區通過農業專項改造，改善了國省道兩側農田的排水條件，導致部分公路涵洞的設置不適應農田水利的改造。質量提升時應充分征詢水利、農業部門的意見建議，合理設置改造后的涵洞位置[11]。