既有混凝土橋梁鋼結構拼寬加固施工技術研究

涂增添

（廈門合誠工程技術有限公司，福建 廈門 361027）

1 工程概況

現狀大橋分左右雙幅設置，橋梁全長397.7m。全橋共設置三聯：4×30+5×30+4×30（m）等截面預應力混凝土連續箱形梁。對舊橋進行加寬改造，外側懸臂加寬30cm，內側懸臂加寬49cm，舊橋中分帶設2cm 斷縫，橋面全寬32.6m，原橋3m 人行道改造為車行道，原雙向6 車道橋改為雙向8 車道橋。

改造內容包括懸臂翼緣加寬改造、腹板鋼肋梁加固。懸臂翼緣加寬改造，采用類似“書夾”的鋼結構拼寬，上下鋼板通過M16 高強摩擦型螺栓連接，M16螺栓貫穿翼緣混凝土，橫向間距30cm，縱向間距30cm，梅花形布置，新建防撞護欄立柱間距由2m 間距改為1.2m。懸臂根部1.5m 范圍內鋪裝采用9cmUHPC 和3mm 超薄磨耗層，內設直徑8mm 帶肋鋼筋網，網格間距15cm×15cm。橋梁改造設計如圖1所示。

圖1 橋梁改造設計圖（單位：cm）

2 施工重難點分析及應對

第一，舊橋使用時間較長，現場實測尺寸與設計偏差較大，無法滿足鋼結構拼寬加固尺寸偏差要求，因此需要在現場通過模具逐個翻樣，并反饋給加工廠進行加工。

第二，舊橋布置有縱橫向預應力鋼束，拼寬加固前需采用混凝土超聲波掃描儀探測并明確標記鋼束位置，鉆孔過程中需要避開，以防損傷既有預應力鋼束。

第三，拼寬加固部位在兩側懸臂翼緣板下方，河道內橋梁凈空較小，無法搭設鋼便橋及支架，因此需要采用移動式載人作業平臺（見圖2）[1]。

圖2 移動式載人作業平臺圖

3 施工工藝

懸臂翼緣拼寬加固工藝流程如圖3 所示：

圖3 工藝流程圖

3.1 施工準備

第一，審查設計圖紙，了解并熟悉相關資料。檢查圖紙是否齊全，圖紙本身有無錯誤和矛盾，設計內容與施工條件是否一致，各工種之間的銜接有無問題等。同時應熟悉相關設計數據，以及結構特點、土層、地質、水文、工期要求等資料。

第二，組織現場踏勘，了解施工現場及周圍環境情況，搜集當地自然條件資料和技術經驗資料。

第三，充分做好材料用量計劃，并找好供貨源，對于特殊材料要組織人員提早采購。做好施工機械和機具準備，并對已有的機械機具進行維修試車工作。對于尚未到位的機械機具，要立即訂購、租賃或制作等，以確保機械機具供應及時。施工前及時送檢所需材料及機械，報監理審批后組織進場。

第四，組織技術人員熟悉圖紙，確保充分領會設計意圖，以嚴格控制質量要求?，F場技術負責人及施工員應全面做好施工準備，并逐級進行技術、安全交底和安全教育，使安全、技術管理在思想、組織和措施等方面全面落實到位[2]。

3.2 混凝土表面處理（橋面翼緣板找平）

由于現狀路面標高與設計標高不符，以路中偏距1m 的現狀標高作為路面縱斷面標高的起始點，并采用2%的橫坡設計。翼緣板拼寬鋼板在翼緣板端1m范圍內進行找平，翼緣板端上鋼板找平貼鋪厚度控制在5mm，下鋼板找平貼鋪厚度控制在10mm。

第一，采用繩鋸切除“書夾”板施工部位的翼緣板護欄，切割前先測量放樣原橋翼緣板端部位置，確保切割過程不損傷原橋結構及破壞橋面橫向預應力。

第二，采用電鎬機破除翼緣板邊緣滴水線，直至露出梁體范圍混凝土。

第三，如有繩鋸無法施工部位則利用人工結合電鎬機進行破除，破除后的混凝土需要采用人工結合電鎬機的方式進行鑿毛處理。

第四，清除鋼結構安裝范圍內混凝土表面的油垢、污物，并進行打磨處理，再除去2～3mm 厚表層，直至新面完全露出，再用空氣壓縮機吹除粉粒。

第五，打磨處理后，如果表面凹凸不平較為嚴重，可采用環氧砂漿進行修補平整，并用坡度尺測量，確保滿足設計要求，固化后再行磨平?；炷帘砻嫣幚硇Ч鐖D4 所示。

圖4 混凝土表面處理效果圖

3.3 預應力及主筋位置探測

第一，采用超聲波掃描儀對翼緣板施工部位橫向預應力鋼絞線及主筋位置進行探測（見圖5）。

圖5 超聲波掃描儀鋼筋探測圖

第二，為更精確地避開預應力鋼絞線及主筋，可使用彈墨線進行標識，并用紅油漆對原預應力鋼絞線波紋管范圍及走向進行標記清晰，確保后續鉆孔施工不會破壞橫向預應力筋。

3.4 鉆孔及清孔

第一，根據現場實際標記情況進行鉆孔，盡量避開原結構鋼筋。

第二，如果與箱梁內主筋位置沖突，可以適當調整孔位，鋼結構安裝對應的孔位也應進行相應調整，且精度須滿足安裝要求。

第三，采用金剛鉆鉆孔，鉆孔完成后，逐個清除孔內灰塵，利用壓縮空氣或用水清洗，用毛刷刷三遍、吹三遍，確?？妆跓o塵。

3.5 “書夾”板現場翻樣

第一，利用1∶1 的PC 模板采集現場“書夾”板安裝孔位測量數據，并按順序進行編號，交付加工廠進行“書夾”板孔位加工。

第二，翼緣板上下表面經過鑿平處理后，如果與原設計厚度不一致，按每橋跨對“書夾”板翼緣板厚度進行實測，現場采集數據，根據現場采集的翼緣板厚度數據下單給鋼構加工廠加工，鋼構廠應相應調整“書夾”板的翼緣板厚度及踢腳線位置，確?，F場安裝后橫梁平順。

3.6 “書夾”板安裝

“書夾”板由上下鋼板與側板、立柱組成，根據現場作業與鋼結構質量要求，本著減少鋼結構焊縫的原則，對“書夾”板進行深化設計，并采用上下分離的方式進行“書夾”板安裝，現場僅留一道上鋼板連接焊縫。

第一，現場配制環氧結構膠?，F場配置時，嚴格按照產品的使用說明進行配膠，采用稱量設備嚴格計量，保證材料配比合格；將甲、乙組分材料倒入同一個的干凈容器，采用機械法按同一方向定向攪拌至色澤均勻，材料配比可根據當時氣候條件及有效時間適當調整。

第二，環氧結構膠配制好后，用抹刀均勻涂抹在已處理好的混凝土表面與鋼板貼合面。按先中間后邊緣的順序涂抹至所需厚度，然后將鋼板貼于預定位置，人工配合微調后穿高強螺栓固定。

第三，鋼板粘貼后，總有效黏結面積不應低于95%。采用手錘沿粘貼面輕輕敲擊鋼板，通過聲音判斷是否空鼓，如果空鼓率超過5%，則應剝下鋼板補膠，重新粘貼。

第四，先安裝上鋼板，使上鋼板的孔位與橋面鉆孔位置一一對應，之后采用隨車吊配合人工安裝下鋼板，確?？孜慌c下鋼板對應。

第五，上下鋼板粘貼好后，立即采用對穿高強螺栓固定，加壓螺桿交替擰緊，將多余的結構膠沿板縫及螺栓孔擠出，加壓固定壓力不得小于0.5MPa。同時，要不斷輕輕敲打鋼板，檢查結構膠的飽滿度，若存在局部結構膠不足或空鼓現象，應及時松開螺桿，從鋼板的側面填補結構膠，使鋼板平整、緊密地貼在混凝土表面。最后按由內向外、由中間向兩邊的次序擰緊螺栓[3]。

第六，環氧結構膠固化時間應大于24h，其間應封閉作業面，不得對鋼板有任何擾動，若氣溫偏低，可采用紅外線燈進行加熱[4]。

3.7 現場焊接

鋼結構焊縫為一級焊縫，采用CO2氣體保護焊方法進行焊接。

第一，焊接前，所有對接縫的兩端均應裝上引弧、熄弧板，焊接時不得在焊縫以外母材上進行引弧、熄弧。

第二，進行CO2氣體保護焊時，焊縫焊接時周圍應采取防風、防雨、防塵措施，可采用三面封閉留一面通風移動式彩鋼瓦圍擋設施。

第三，進行各單元件組焊定位前，應嚴格按照焊接規范要求對焊區進行徹底清磨處理，清除鐵銹、油污、氧化皮等雜質，直至露出金屬光澤。

第四，一級焊縫外觀不得有裂紋、氣孔、未熔合、焊瘤、夾渣、焊坑未填滿等缺陷，若發現問題，應及時進行處理，以確保焊縫的質量。

第五，必須確保所有要求熔透的焊縫都熔透。所有坡口的坡口焊接形式及尺寸均應滿足設計圖紙和焊接規程要求。對于坡口的貼角焊縫，若未標注貼角尺寸，一般按不小于考慮（t為較厚焊件的厚度）。

3.8 質量檢測

第一，懸臂翼緣拼寬加固安裝完成后，采用扭力扳手進行螺栓終擰扭矩檢測。終擰扭矩檢測頻率不小于抽檢總數的5%，終擰扭矩檢測值大于設計值即為合格，若出現不合格情況，應按規范要求加大抽檢頻率，并對不合格螺栓進行處理。

第二，鋼結構焊縫為一級焊縫，焊縫檢測采用超聲波探傷無損檢測方法，鋼結構出廠前焊縫每條必檢，檢測合格率為100%。全橋1120 片“書夾”板全熔透焊縫經超聲檢測，符合《公路橋涵施工技術規范》（JTG/T 3650—2020）規定的Ⅰ級焊縫質量要求。完工效果圖如圖6 所示。

圖6 完工效果圖

4 結論

通過對懸臂翼緣拼寬關鍵施工技術的研究與應用，得出如下結論：

第一，應用繩鋸切割與金剛鉆取孔，能夠顯著減少對舊橋的損害，避免崩孔風險，減少橋梁修補負擔。

第二，應用移動式載人作業平臺能有效提升吊裝效率，可實現鋼結構在工廠整塊預制，無需現場再加工，施工機械可直接在既有橋面上進行鋼結構整體吊裝。該施工技術操作簡單、適用性強，施工不受橋下作業條件制約，也不受汛期的影響，對河道生態影響較小，能夠降低安全風險，縮短施工周期。

第三，采用“書夾”板線形及錨固螺栓孔位現場翻樣技術，翻樣模具使用輕便，翻樣操作簡單快捷，可保證“書夾”板與舊橋的緊密貼合以及高強錨栓的精準對接，提高“書夾”板整體安裝質量及安裝效率，保證橋梁加固效果。