劉 唐，劉德品

(湖北交通職業(yè)技術(shù)學院公路與軌道學院,武漢 430079)

新疆G30烏蘇至賽里木湖一級改高速項目采用雙向四車道高速公路，途經(jīng)新疆塔城、博州兩個地州，路線全長300km，其中新建40km，利用原奎賽一級公路升級改建260km，需要加寬、加長梁橋62座，加固梁橋156座，其中包括8座20m空心板簡支梁橋。

1 工可階段確定的改造利用基本原則

1.1 舊橋荷載與狀況

烏賽高速改建段20 m預應力空心板舊橋于2001年建成，采用原交通部通用圖紙施工，系主梁簡支、橋面連續(xù)，荷載標準為汽-超20、掛車-120。路段穿越北疆戈壁、鹽堿地區(qū)，受氣候寒冷、冬季撒鹽除雪等原因影響，舊橋技術(shù)狀況評定一般在二類，部分處于三類[1]。

1.2 舊橋利用的基本原則

針對舊橋利用較多的實際情況，在工程可行性研究階段，確定了加固利用的原則。

1.2.1 以提高耐久性為目的

橋梁加固以恢復使用功能、提高承載能力、增強安全性和耐久性為目的，針對橋梁病害產(chǎn)生的不同原因?qū)蛄旱闹饕休d構(gòu)件進行加固設計。

1.2.2 需進行承載能力檢驗

沿線擬加固橋梁需經(jīng)過技術(shù)狀況評定及承載能力檢驗，確認經(jīng)過加固能滿足結(jié)構(gòu)安全或正常使用要求，加固方法應根據(jù)評定結(jié)論和使用要求確定。

1.2.3 需進行必要的計算

橋梁加固設計前，應按照《公路橋梁加固設計規(guī)范》(JTG/TJ22—2008)中的加固基本原則與設計程序進行驗算、設計。橋梁加固前須根據(jù)原橋設計圖及現(xiàn)場檢測結(jié)果，按照原荷載等級對橋梁承載力進行檢算;加固計算則根據(jù)所確定的荷載等級，除對加固后的橋梁承載力及穩(wěn)定性進行計算外，還需驗算加固施工中橋梁的強度、剛度及穩(wěn)定性，保證加固后的橋梁在施工、運管過程中的安全。

1.2.4 需考慮施工難度

橋梁加固應選擇構(gòu)造合理、技術(shù)可靠、施工難度小、工藝成熟、質(zhì)量及工期易控制的加固方案。

結(jié)合以上原則，根據(jù)加固橋梁評定、檢驗資料，確定合理的橋梁加固方案，并按照規(guī)范要求，對橋梁加固各個階段進行驗算。同時，設計單位還需根據(jù)加固方案進行造價比較，并提出具體的施工方法、流程、工藝，確保加固橋梁結(jié)構(gòu)的安全[2,3]。

1.3 工可階段的利用方案

烏賽一級改高速工可階段，對于20 m空心板簡支橋梁主要采取裂縫封堵、瀝青鋪裝洗刨等措施予以維修后直接利用。

2 初步設計階段20 m空心板舊橋改造方案

2.1 初步設計評審階段的意見

在初步設計評審中，部分專家提出，老標準汽車—超20、掛車-120施工的20 m空心板梁，部分技術(shù)指標不能達到公路Ⅰ級標準，提出鑿除原橋面10 cm現(xiàn)澆混凝土層后，重新澆筑14 cm現(xiàn)澆混凝土鋪裝，并增設φ14雙層鋼筋網(wǎng)以提高橋梁承載力[4]。

該方案涉及到改建段的8座大中橋梁，其中兩座為跨越鐵路橋梁，三座位于分離式路基的長大下坡路段。

2.2 加高橋面施工方案面臨的困難

從施工角度來看，如采取加高橋面方式以提高承載力有如下問題：

2.2.1 施工難度大

鑿除原有橋梁的鋼筋混凝土現(xiàn)澆層，不能使用大型機械作業(yè)，否則對于原梁體極易造成損害，只能通過人工用風鎬敲除，但施工效率低，封閉交通時間長，影響當?shù)爻鲂小?/p>

2.2.2 可能破壞原有梁體

原標準圖20 m空心板頂板設計厚度為10 cm，施工中往往存在芯模上浮問題，造成頂板厚度不足的事實，從國內(nèi)其它地方舊橋調(diào)查來看，個別橋梁空心板頂板厚度低于5 cm。鑿除現(xiàn)澆層過程中，一旦控制不嚴，勢必造成空心板頂板破壞，導致空心板修復困難，造成難以逆轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)性損傷。

2.2.3 鑿除原有現(xiàn)澆層后，新澆筑現(xiàn)澆層與空心板之間存在連接困難的情況

鑿除原有現(xiàn)澆層過程中，對于空心板頂部預制階段原預留的伸入現(xiàn)澆層的搭接鋼筋，不可避免地會造成損壞，影響現(xiàn)澆層與預制主梁之間的連接。

2.2.4 協(xié)調(diào)困難

高速公路建設中，凡是涉及鐵路跨線橋的問題，一般需要由鐵路部門設計、鐵路部門施工，在鐵路信號控制、時間安排上存在協(xié)調(diào)上的層層障礙，影響該方案的實施。

2.2.5 安全風險高

以四臺1號大橋為例，該橋處于分離式路基長大縱坡范圍，屬于交通事故高發(fā)地帶。SK510+500～SK542+500上坡路段共計約32 km，平均縱坡約4%，最大縱坡5.95%。XK510+500～XK549+925下坡路段共計約9.4 km，平均縱坡約3.3%，最大縱坡5.041%。

如采取鑿除現(xiàn)澆層加高主梁施工方案，下行車輛改走上行線，縱坡加大，而且上行線沒有避險車道，一旦下行車輛出現(xiàn)剎車失靈的故障，將造成重大交通事故。

2.2.6 工期難以保證

由于必須維持交通，只能采取半幅施工。以第一合同段為例，共計需要拆除35 000 m2橋面，按照常規(guī)的工作效率(見久久信息網(wǎng):http:// www.99inf.com/ jianzhu/ dlql/ 503671.html)計算， 5座橋同時開工，半幅鑿除需要94個工作日；橋面澆筑、混凝土養(yǎng)生約60個工作日，半幅施工實際需要154個工作日，總工期為308 d。

若采用目前較先進的混凝土分裂機作業(yè)，每臺機器日均拆除量可達50 m2左右，5座橋梁同時開工，半幅施工全部改造完畢需要260個工作日。前提是施工單位必須投入5臺混凝土分裂機。

原計劃工期7個月，無論是人工鑿除還是分裂機作業(yè)，均難以實現(xiàn)預期目標。

2.2.7 鑿除費用高

如采用人工鑿除，每個工日按照150元計算，第一合同段人工鑿除費用為420萬元。若同時投入5臺混凝土分裂機，機器購置和人工合計約443萬元。無論采取哪種方式，必將投入巨大。

3 施工階段的方案變更

3.1 梁底加固方案的提出

施工階段，施工方提出采取主梁底面加固以提高承載力，目前國內(nèi)比較成熟的經(jīng)驗有在板底貼鋼板、貼碳纖維等方式[5]，優(yōu)勢如下：

3.1.1 封路時間短，有利于減少交通安全風險。

只在瀝青路面洗刨階段短暫封閉交通，而不需要將下行線車輛引導走上行線，減少安全風險。

3.1.2 對主梁造成損傷相對較小

通過貼鋼板或者貼碳纖維的方式，不需要進行鑿除施工，不破壞原有橋梁的整體性。

3.1.3 可以加快施工進度

作業(yè)相對簡單，可以多個作業(yè)面同時開工以加快進度。烏賽高速系國家“7918”國高網(wǎng)中重要的一橫，交通流量大，社會影響面廣。如果長期處于封閉施工狀態(tài)，會對邊貿(mào)經(jīng)濟和交通行業(yè)帶來負面社會影響。

3.2 舊橋荷載試驗的結(jié)論

經(jīng)過參建各方的商議，抽取2座相對狀況較差的橋梁進行荷載試驗，主要確定應力、裂縫、撓度等指標，以便確定舊橋?qū)嶋H承載能力。

荷載試驗結(jié)果表明，舊橋在試驗荷載作用下，所有應變和撓度的實測值均小于理論計算值，結(jié)構(gòu)應變校驗系數(shù)和結(jié)構(gòu)撓度校驗系數(shù)均小于1;最大殘余變位沒有超出規(guī)范規(guī)定的20%。橋梁基本滿足汽-超20荷載的相關(guān)要求，可以采取裂縫修補、局部鋼板加固等辦法，延長結(jié)構(gòu)的耐久性[6]。

4 梁底粘貼與橋面鋪裝加厚的方案比較

4.1 造價比較

烏賽項目全線20 m空心板加固施工，經(jīng)計算，梁底粘貼加固相比梁橋橋面鋪裝加厚方案，節(jié)約工程造價約900萬元。

4.2 工期比較

除去舊橋檢測、方案論證約2個半月，梁底加固比橋面加厚方案實際節(jié)約工期100余天。

5 加固方案對參建各方的影響

對比橋面增加鋪裝厚度和梁底加固的方案，對參建各方的影響如下：

5.1 對于施工方的影響

5.1.1 施工方的風險

變更由施工方提出，必須先做荷載試驗，檢測費由施工方負擔。一旦荷載試驗證明梁底加固不能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，需要維持原設計，即拆除原有橋面鋪裝后重新加厚施工、補強，則施工單位損失了工期和檢測費用。

5.1.2 施工方利益

施工單位初步測算，由于該類型橋梁改建，或者投入大量人工，或者采購新的混凝土破除設備，投資巨大，基本處于虧損邊緣，特別是兩處跨鐵路的20 m空心板橋，橋面是公路邊通車邊施工，下面鐵路需繼續(xù)營運，如果管理不當，公路或者鐵路均有出現(xiàn)重大事故的可能性；尤其是下穿的鐵路，存在高空墜落等重大風險隱患。鐵路部門的信號、安全設施、維護成本高，施工過程中必須接受鐵路部門的監(jiān)督管理，影響施工效率[7]。

5.2 對于業(yè)主方的影響

5.2.1 業(yè)主的風險

由于是抽取其中的兩座橋梁作為樣本進行檢測，雖然是通過目測，選取狀況相對較差的橋梁檢測的情況，但是不排除狀況更差的橋梁沒有檢測到，留下安全隱患。

5.2.2 業(yè)主的利益

由于荷載試驗證明，舊橋基本滿足汽-超20荷載下相關(guān)技術(shù)指標的要求，取消了20 m空心板橋面鋪裝的改造，降低了工程造價，節(jié)約工期，降低施工安全風險。特別是避免了“新的加固施工對于原有主梁的破壞”，避免了出現(xiàn)“加固過程中總體垮塌”的悲劇。

6 結(jié) 論

汽-超20荷載標準的20 m空心板舊橋加固方式可以采取橋面加高主梁、梁底粘貼鋼板等方式，加高主梁，施工相對簡單，但是采取梁底粘貼的方式，在造價和工期方面更有優(yōu)勢。所有方案的確定，必須在對原有橋梁實際承載能力充分調(diào)查的基礎上進行。