城市鋼桁梁舊橋加固改造技術(shù)運(yùn)用及建設(shè)管理建議
——淺談重慶市嘉陵江牛角沱大橋大修整治

羅本宗 重慶市城投路橋管理有限公司

基于牛角沱大橋文物橋梁“修舊如舊”的維修原則和給老舊橋梁減重延長(zhǎng)壽命的原則，此次大修中對(duì)混凝土橋面板和橋面系全部拆除，更換為正交異性鋼橋面板，欄桿、路燈、橋頭堡等附屬與原橋建成時(shí)外觀一致；對(duì)銹蝕桿件和有缺陷的鉚釘進(jìn)行更換和補(bǔ)強(qiáng)；對(duì)鋼桁梁進(jìn)行噴砂除銹及防腐涂裝；對(duì)基礎(chǔ)采用小型雙壁鋼圍堰內(nèi)灌注混凝土整體作為永久結(jié)構(gòu)進(jìn)行防沖刷處置。該橋維修整治后外觀恢復(fù)到了1966年時(shí)通車(chē)時(shí)的外貌。

一、關(guān)鍵施工工藝

此次牛角沱大橋大修主要針對(duì)基礎(chǔ)，上、下部結(jié)構(gòu)，橋面系和附屬設(shè)施，維修內(nèi)容基本涵蓋整座橋梁，其中涉及到橋面板更換、鋼桁梁防腐涂裝、鋼構(gòu)件更換補(bǔ)強(qiáng)、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫封閉整治、基礎(chǔ)防沖刷處治等諸多工序，按照施工難度劃分，此次大修難點(diǎn)和特點(diǎn)主要集中在橋面板更換、鉚釘更換、基礎(chǔ)防沖刷這幾個(gè)方面。

（一）正交異性鋼橋面板安裝

由于牛角沱大橋作為城市橋梁，處于市中心地段，維修施工交通壓力大，工期緊，對(duì)于如何實(shí)現(xiàn)橋面板更換高質(zhì)高效施工是一個(gè)難題，此次牛角沱大橋橋面板更換關(guān)鍵點(diǎn)主要包括：

1.滿(mǎn)鋪吊架平臺(tái)搭設(shè)，提高了公路橋面板更新改造過(guò)程施工的安全性及效率，降低了施工成本，同時(shí)為橋下通航安全提供一定保障；

2.混凝土橋面板拆除，事先確定原混凝土橋面板的每延米重量，根據(jù)原有橋梁荷載等級(jí)，選擇適合的吊裝方式，同時(shí)確定混凝土橋面板分塊大小及吊點(diǎn)位置，確保每塊橋面板的吊裝安全、且不影響原有結(jié)構(gòu)受力；

3.鋼橋面板架設(shè)，第一半幅根據(jù)既有橋梁鋼桁梁的空間、結(jié)構(gòu)承載能力，通過(guò)專(zhuān)用架板機(jī)來(lái)滿(mǎn)足鋼橋面板起吊、喂梁的需求，實(shí)現(xiàn)了鋼橋面板的架設(shè)需求。第二半幅采用汽車(chē)吊進(jìn)行橋面板吊裝，將橫橋向相鄰兩塊橋面板的縱縫連接后即可架設(shè)后續(xù)橋面板，大大加快了橋面板架設(shè)速率；

4.鋼橋面板安裝控制，由于在半幅通車(chē)情況下施工，受車(chē)輛荷載、施工誤差以及溫度等多方面原因造成結(jié)構(gòu)尺寸存在差異，鋼橋面板安裝過(guò)程中采用支座高程控制及溫度影響下鋼橋面板縱向位移控制，實(shí)現(xiàn)新制鋼橋面板與既有鋼桁梁結(jié)構(gòu)之間精準(zhǔn)匹配；

5.支座安裝控制，通過(guò)先安裝低矮抗壓球型支座及縱向限位裝置控制安裝時(shí)的鋼橋面板縱向位移，以及在鋼橋面板伸縮裝置及瀝青鋪裝完成后安裝抗拉拔裝置，防止橋面板豎向反彈，以達(dá)到精確控制橋面板安裝的設(shè)計(jì)要求。

通過(guò)以上快速更換施工，牛角沱大橋橋面封閉施工比計(jì)劃提前37天完工。

（二）鉚釘更換

牛角沱大橋標(biāo)志性結(jié)構(gòu)之一，便是其橋身采用了鉚釘結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代橋梁建設(shè)中已很少采用，此次大修對(duì)大橋缺失爛頭的鉚釘進(jìn)行補(bǔ)充和替換，對(duì)施工工藝提出了高要求。在舊鉚釘拆解施工過(guò)程中，為不破壞原有結(jié)構(gòu)，不損傷原有材料，采用碳弧氣刨技術(shù)對(duì)原有鉚釘釘頭進(jìn)行刨除，然后用鐵錘或配合磁力鉆取芯后將釘桿沖出，完成原有舊鉚釘?shù)牟鸪?。待橋梁加固或維修后，采用全固態(tài)電磁感應(yīng)加熱爐將新制鉚釘加熱到指定溫度，利用鉚釘槍和頂把將新制鉚釘打入釘孔中，完成新制鉚釘?shù)姐T接施工，最大限度按照原貌對(duì)老橋進(jìn)行更新改造，達(dá)到了文物保護(hù)的目的。

（三）基礎(chǔ)防沖刷

牛角沱大橋2#、3#墩基礎(chǔ)因建設(shè)年限久遠(yuǎn)，河床有明顯沖刷，已接近或達(dá)到基巖，本次防沖刷處治采用增設(shè)小型雙壁鋼圍堰內(nèi)澆水下混凝土形式對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行防護(hù)。其施工重點(diǎn)在于圍堰的合攏及封底混凝土澆筑，圍堰順利合攏焊接成整體才能形成一個(gè)半封閉整體發(fā)揮其圍蔽橋墩的作用，為下一步的混凝土澆筑提供必要的前提條件。混凝土澆筑質(zhì)量是控制此次防沖刷施工的保障，澆筑質(zhì)量的好與壞最終關(guān)系到?jīng)_刷防治的使用壽命。施工前對(duì)河床進(jìn)行清理和摸底，確保達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。圍堰制作過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)材料的檢驗(yàn)，除對(duì)圍堰自身鋼材進(jìn)行檢驗(yàn)外，還應(yīng)對(duì)導(dǎo)向支撐、吊架型材以及吊裝涉及到的鋼絲繩等均進(jìn)行仔細(xì)檢查核對(duì)，同時(shí)加強(qiáng)焊接質(zhì)量的檢查，確保施工質(zhì)量與安全。圍堰合攏過(guò)程中應(yīng)密切注意圍堰中線與墩位中線重合，通過(guò)限位塊確定圍堰是否到位，圍堰下放后，吊裝澆筑用導(dǎo)管并搭設(shè)水上吊裝作業(yè)平臺(tái)，并拋填鋼絲籠塊石，嚴(yán)格檢查塊石集配是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。水下混凝土澆筑期間注意檢查澆筑標(biāo)高，控制澆筑速度，并核對(duì)混凝土灌入量，確保水下混凝土填充整個(gè)鋼圍堰。

二、城市橋梁加固改造建設(shè)管理建議

城市橋梁施工存在人為因素、客觀自然因素、材料因素、機(jī)械設(shè)備因素等諸多影響因素，如何做好城市橋梁大修工作是一個(gè)需要研究的新課題，通過(guò)這次牛角沱大橋大修的經(jīng)歷，提出一些個(gè)人的體會(huì)及建議，希望能對(duì)以后類(lèi)似項(xiàng)目的實(shí)施提供幫助。

（一）做好設(shè)計(jì)工作

在施工圖設(shè)計(jì)階段，應(yīng)要求設(shè)計(jì)單位充分踏勘現(xiàn)場(chǎng)，立足于實(shí)際情況去設(shè)計(jì)，方案考慮盡量周全細(xì)致，不能紙上談兵。針對(duì)可能影響工期的環(huán)節(jié)，因盡量選擇成熟、可靠、便于施工的材料，避免或減少后續(xù)施工因設(shè)計(jì)不合理而產(chǎn)生的變更。同時(shí)加強(qiáng)針對(duì)性設(shè)計(jì)和研究，如橋梁具有文物屬性，在設(shè)計(jì)階段應(yīng)對(duì)需要按原材料、原外貌、原結(jié)構(gòu)恢復(fù)的構(gòu)件作出詳細(xì)的要求，明確材料及工藝等技術(shù)指標(biāo)，不留到施工過(guò)程中來(lái)解決，扎實(shí)做好前期設(shè)計(jì)工作，為后期順利施工打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（二）做好施工前期準(zhǔn)備工作

城市橋梁大修施工面臨交通、社會(huì)輿論、工期等諸多壓力，一旦項(xiàng)目開(kāi)工，只能一鼓作氣鉚著勁向前趕。因此在項(xiàng)目實(shí)施前應(yīng)做好周邊狀況的調(diào)查，涉及到項(xiàng)目實(shí)施范圍內(nèi)有城市軌道交通、航道、燃?xì)?、軍纜線等交叉因素的情況，應(yīng)提前進(jìn)行梳理排查，摸清情況，及早辦理相應(yīng)手續(xù)，針對(duì)一些辦理流程復(fù)雜、需要經(jīng)過(guò)多次論證或評(píng)審的手續(xù)，應(yīng)當(dāng)提早做規(guī)劃，留足充分的時(shí)間，避免因手續(xù)不全導(dǎo)致窩工、停工等情況。

（三）做好通車(chē)狀況下的施工現(xiàn)場(chǎng)管理工作

城市橋梁大修施工因市區(qū)交通條件的制約，很難做到全封閉施工，因此如何做好通車(chē)狀況下的半封閉施工現(xiàn)場(chǎng)管理，是影響項(xiàng)目能否正常推進(jìn)的關(guān)鍵因素。在施工前應(yīng)對(duì)周邊交通狀況進(jìn)行充分調(diào)查，摸清橋梁日常通行的車(chē)流量、車(chē)型等情況，綜合預(yù)估和考慮車(chē)輛通行荷載對(duì)施工質(zhì)量影響、半幅通車(chē)荷載平衡、預(yù)留車(chē)道寬度等實(shí)際情況，做好施工區(qū)域隔離工作，同時(shí)聯(lián)系交通管理部門(mén)，制定并實(shí)施半封閉施工狀態(tài)下的過(guò)橋車(chē)型和車(chē)速限制工作。

（四）強(qiáng)化安全意識(shí)，做好安全管理工作

強(qiáng)化施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理工作，項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，在檢查時(shí)往往發(fā)現(xiàn)施工單位安全教育資料、培訓(xùn)檔案等樣樣齊全，但是一到現(xiàn)場(chǎng)就發(fā)現(xiàn)工人存在違規(guī)作業(yè)行為，這是因?yàn)楣と酥皇潜粍?dòng)接受，自身安全和規(guī)范操作意識(shí)沒(méi)有樹(shù)立起來(lái)。

（五）建立專(zhuān)家咨詢(xún)團(tuán)隊(duì)，做好技術(shù)支撐工作

城市橋梁的維修改造一般情況下不會(huì)去修改調(diào)整其原有結(jié)構(gòu)形式，故在實(shí)際施工中存在新老技術(shù)共用的情況，特別是橋梁如有文物屬性，其設(shè)施外觀、性能、工藝都應(yīng)按建橋時(shí)期進(jìn)行復(fù)原，因此有必要建立一個(gè)強(qiáng)大的專(zhuān)家咨詢(xún)團(tuán)隊(duì)，對(duì)老技術(shù)、老工藝進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，盡量還原當(dāng)時(shí)建橋時(shí)的風(fēng)貌，同時(shí)可聯(lián)系并邀請(qǐng)文物管理部門(mén)參與到項(xiàng)目建設(shè)中，加強(qiáng)技術(shù)和行政支持力度，更好做好舊橋的維修改造工作。

（六）做好既有管線設(shè)施保護(hù)工作

城市橋梁特別是在市中心的橋梁，往往附屬有如水管、通信線纜、供電線纜等諸多管線，有部分舊橋可能還有過(guò)江軍纜、燃?xì)夤艿赖龋陧?xiàng)目實(shí)施前應(yīng)當(dāng)對(duì)既有管線設(shè)施做好保護(hù)工作，聯(lián)系管線產(chǎn)權(quán)單位共同勘查現(xiàn)場(chǎng)，制定保護(hù)方案。一是對(duì)可能因施工造成損壞的線纜預(yù)先進(jìn)行遷移。二是對(duì)無(wú)需遷移的管線進(jìn)行包裹保護(hù)，特別是針對(duì)軍纜和燃?xì)夤艿赖戎匾O(shè)施，應(yīng)在產(chǎn)權(quán)單位的指導(dǎo)下共同做好防護(hù)工作。三是聯(lián)系管線各產(chǎn)權(quán)單位建立應(yīng)急搶險(xiǎn)機(jī)制，將產(chǎn)權(quán)單位和電話等信息掛設(shè)于管道上，便于識(shí)別和聯(lián)系。

三、結(jié)束語(yǔ)

隨著服役年限的不斷增長(zhǎng)以及車(chē)流量的增加，國(guó)內(nèi)首批大型公路鋼桁梁橋陸續(xù)進(jìn)入維修周期，城市橋梁是城市交通的重要樞紐和經(jīng)濟(jì)命脈線，如何快速安全的對(duì)城市舊有橋梁進(jìn)行加固改造，盡量減少對(duì)社會(huì)的影響是今后將要面對(duì)的重要研究課題，此次牛角沱大橋大修運(yùn)用的相關(guān)工藝也可在今后進(jìn)行推廣運(yùn)用，為今后城市橋梁的建設(shè)提供了較好的參考示例。