高速公路桥梁过渡段伸缩缝施工技术研究.pdf

总655期2023年第25期（9月 上）0 引言高速公路桥梁伸缩缝是为适应公路桥梁结构的变形而设计安装的，在桥梁结构物一联的梁端之间或梁端与桥台背墙之间设置的跨缝装置。在桥梁建设施工过程中，桥体结构的紧密连接非常重要，而在高速公路的桥梁过渡段建设中，其伸缩缝的施工质量将直接影响公路桥梁的运行质量和安全通行，做好伸缩缝施工及养护工作对保障高速公路桥梁过渡段结构稳固具有重要作用。高速公路桥梁过渡段伸缩缝大多处于较为恶劣的环境下，如果过渡段伸缩缝受到损坏，不仅会影响行车舒适度和安全性，还会大幅降低高速公路桥梁的使用寿命。1 工程概况贵州某高速公路第七合同段全长5.3 km，其中涉及两座高速公路桥梁的施工建设。地质条件及建设施工环境较为复杂，特别是在桥梁建设施工方面，其对施工材料、施工技术及工艺流程等方面要求更高。结合该桥梁建设施工实际，研究高速公路桥梁过渡段伸缩缝施工技术。2 桥梁伸缩缝的作用伸缩缝是公路桥梁过渡段结构中的薄弱环节，需要长年累月地承受车辆反复的作用力和冲击力，并且长时间直接暴露于自然环境下，受自然环境影响很大。伸缩缝经常会因为缝内进入异物使内部变形不能正常自由伸缩，橡胶条受到损坏出现漏水现象，车辆行驶不稳产生噪声，伸缩缝混凝土破碎，铺设后路面不平等诸多问题，对公路桥梁的整体结构产生不利影响1。桥梁伸缩缝的作用是调节上部结构之间的位移和连接。桥梁伸缩缝处如果出现接缝处下沉、路面损坏或不同程度的错台（台阶），导致车辆通过时产生跳车和冲击反应，还会对桥梁和路面造成损坏，严重时甚至引发交通事故。3 伸缩缝类型我国公路桥梁过渡段伸缩缝主要包含嵌固对接式、钢板式以及无缝式等类型。常见的钢板式伸缩缝主要有锌铁皮U形伸缩缝、搭接板式伸缩缝2。应用搭接板式伸缩缝的情况下，公路桥梁为增加其抗震加固性能和耐久性能，一般使用板式伸缩缝比较多。伸缩缝变位量是确定高速公路桥梁过渡段伸缩缝类型的关键指标之一，而变位量的决定因素有很多，例如外界温度变化、桥梁收缩徐变以及地震现象等影响。在确定伸缩缝类型时，需要综合考虑这些变位量影响因素。其中，外界温度变化包括线性与非线性两种类型，线性变化是过渡段伸缩缝变位量的关键影响条件3，可以根据式（1）计算伸缩缝的变位量：D1=()Tmax-Tmin D（1）式（1）中：D1为高速公路桥梁过渡段伸缩缝受温度变化引发的变位量；Tmax、Tmin分别为外界温度的最高值与最低值；为伸缩缝装置与填充材料的膨胀系数；D为伸缩缝长度。由于我国各区域地理环境差异较大，所以本文结合工程现场的实际外界环境，选取最高温度与最低温度获取变位量。由于桥梁过渡段的混凝土在工程结束后仍会出现收缩徐变的现象，所以在获取伸缩缝变位量时需要将其考虑在内，计算公式为：D2=T D D3=YE D （2）式（2）中：D2、D3分别为高速公路桥梁过渡段伸缩缝受混凝土收缩、徐变引发的变位量；T为混凝土收缩时外界温度变化值；为混凝土收缩徐变的递减指数；Y为伸缩缝所受平均轴向应力；E为过渡段钢筋混收稿日期：2022-12-10作者简介：吴位德（1985），男，贵州天柱人，工程师，研究方向为桥梁与隧道工程。高速公路桥梁过渡段伸缩缝施工技术研究吴位德（贵州省公路工程集团有限公司，贵州 贵阳 550001）摘要：结合贵州某高速公路桥梁建设工程实例，根据桥梁过渡段伸缩缝变位量确定伸缩缝类型为无缝式，以切割开槽安装及注浆加固等方式对过渡段伸缩缝进行施工，增强其抗震加固性能。竣工验收阶段显示伸缩缝综合性能评估等级为级，表明本次高速公路桥梁过渡段伸缩缝施工质量较好。关键词：抗震加固；桥梁过渡段；伸缩缝；施工技术中图分类号：U445文献标识码：A132交通世界TRANSPOWORLD凝土的弹性模量；为混凝土徐变指数。当高速公路桥梁过渡段伸缩缝受到车辆荷载以及地震振动时都会发生变位现象，所以这些变位量也需要考虑。由于这类伸缩缝变位量影响因素极其复杂，本次施工采用无缝式伸缩缝的施工工艺。无缝式伸缩缝是在伸缩缝中注入填充材料，使伸缩缝装置一直处于受压状态，其不仅可以使高速公路桥梁过渡段更加平顺，还能有效提升过渡段的抗震加固性能。4 高速公路桥梁过渡段伸缩缝施工流程4.1 施工准备桥梁伸缩缝施工中，如果施工质量控制不到位，容易出现裂缝、板面磨损或接缝损坏等问题。结合高速公路桥梁过渡段伸缩缝工程的实际特点，提前制定科学合理的施工方案，选择的伸缩缝材料要保证其强度和刚度符合规范和施工要求。应以公路桥梁过渡段伸缩缝工程需求为主，配备具有相应资质的施工作业人员，并结合工程内容将其划分为多个小组。如开槽技术小组、安装技术小组以及加固技术小组等。为确保伸缩缝质量符合要求，应提前检查伸缩缝原材料以及施工机械的尺寸是否合适，是否存在杂物附着以及变形等状况。4.2 切割开槽作业高速公路桥梁过渡段的平整度直接影响伸缩缝施工质量，应严格控制槽面的平整度。在进行切割开槽工序前，应确认开槽尺寸，确保切割线整齐笔直。如果切割过程中遇到混凝土松动等问题，应及时进行修整4。切割伸缩缝前必须检测沥青路面平整度，根据平整度情况考虑是否适当扩大切割面的宽度（要求一边最多比设计要求加宽30 cm），如果加宽切割后路面平整度仍达不到伸缩缝安装要求，则需要对路面进行返工处理，再进行伸缩缝施工，避免因沥青面层不平整而影响伸缩缝的施工质量。平整度达标后应根据施工图纸确定开槽宽度，准确放样，画线并用切割机割缝，锯缝线以外的沥青混凝土路面用贴胶带纸或加盖塑料布进行保护，防止锯缝时产生的石粉污染路面，锯缝要求整齐且顺直。切缝后应立即用清水将石粉清除干净，保证过渡段的干净整洁。一般情况下，伸缩缝开槽的深度需要在10 cm以上，如果普通切割机无法切割至底部，可以利用风镐辅助开槽施工。如果切缝是直接干切，则应立即用鼓风机吹干，否则难以清洗造成路面污染。一般情况下，第一次切缝时不会切够宽度，需要两边各预留 5 cm距离，待后续伸缩缝安装好后浇筑伸缩缝混凝土，再将预留部分切除，以此防止安装伸缩缝时破坏桥梁过渡段的边缘部分，避免切割缝不顺直的现象5。4.3 伸缩缝装置安装在综合考虑施工现场外界环境的基础上，对伸缩缝装置的尺寸与槽缝尺寸进行匹配，确保二者之间的偏差不超过1.8 mm。要判断伸缩缝定位空隙值，并合理调整使其符合设计要求。受车辆行驶影响，部分预埋钢筋可能会出现变形或折断损伤，需要将其及时校正并按焊缝要求做好补焊操作，确保钢筋符合伸缩装置安装要求。由于桥梁伸缩缝装置整体较长，在吊装过程中容易产生变形缺陷，应采用槽钢将其焊接制作成“口”字形进行4点吊装。安装作业前需要对槽内进行检查，确认已清理干净杂物。再将伸缩缝装置放入槽缝中，使装置的中心线与槽缝的中心线重叠，借助吊架等装备调整伸缩缝装置的标高，以分层式焊接方式将各伸缩缝装置焊接。为避免各段装置之间发生偏移现象，采用对焊技术将其固定，固定之后作业人员仔细审核伸缩缝装置安装的各项数据，避免产生误差。伸缩缝装置的焊缝长度控制在12 cm左右，防止发生漏焊等情况6。在伸缩缝装置焊接结束后应及时检测其稳固性，符合标准后才可以进行下一道工序。4.4 注浆加固作业为增加高速公路桥梁过渡段伸缩缝的抗震性能，降低裂缝出现的概率，需要在伸缩缝中注入填充材料，让填充材料与伸缩缝装置之间充分连接，提升过渡段伸缩缝的稳定性，结构如图1所示。图1 过渡段伸缩缝结构断面图综合考虑伸缩缝的抗压强度与抗震性能，施工中选用聚合物改性混凝土作为填充材料。其具有良好的变形能力，可以适应过渡段的变位现象，而且其耐磨、耐久性极佳，符合高速公路桥梁伸缩缝施工要求。在使用该填充材料进行注浆加固时，需要提前在路面铺设一层塑料布，在伸缩缝两侧同时进行注浆作业，在此期间需要使用插入式振捣棒将气泡及时排出，再通过平板将填充材料压实以起到抗震加固的效果，保障桥梁过渡段的平整度。5 施工质量检测伸缩缝施工结束后需要对其综合性能进行检测评估。一般情况下，需要对伸缩缝进行拉伸、压缩，纵133总655期2023年第25期（9月 上）向、竖向以及横向错位试验，以了解其水平摩阻力与变位均匀性；对中梁、支承横梁及其连接部件应力、应变值情况，应根据实际受力荷载测定并对试样进行振动冲击试验，还要检测橡胶密封带的严密性。结合高速公路桥梁过渡段伸缩缝的工作特性，主要采用层次分析法评估其综合性能，以定性与定量相结合的方式对伸缩缝综合状态进行质量检测。通过评估伸缩缝的表观、渗水程度以及车辆通过时的抗震效果，综合评定高速公路桥梁过渡段伸缩缝的综合状态。结合公路桥涵养护规范（JTG 51202021）和相关资料，将各评估指标划分为3个级别，如表1、2、3所示。表1 伸缩缝表观评估表等级状态伸缩缝与过渡段结构粘接较少伸缩缝有部分缺陷伸缩缝表观良好定量等级()1.0,0,0()0,1.0,0()0,0,1.0表2 伸缩缝渗水程度评估表等级状态有严重渗水现象有轻微渗水现象无渗水现象定量等级()1.0,0,0()0,1.0,0()0,0,1.0表3 伸缩缝抗震效果评估表等级状态车辆通过时有较大的震动车辆通过时有较小的震动车辆通过时无震动定量等级()1.0,0,0()0,1.0,0()0,0,1.0因无法给出验收结果的精准数值，通过向量X1()100、X2()010、X3()003表示伸缩缝定性评估指标优、良、差这三个等级的定量指标，本次高速公路桥梁过渡段伸缩缝施工的具体检测结果如表4所示。表4 伸缩缝检测结果表指标表观渗水程度抗震效果检测结果伸缩缝表观良好有轻微渗水现象车辆通过无震动等级在表4基础上，结合各指标的权重值，利用式（3）获得过渡段伸缩缝的综合性能评估值：P=X=()0.9,0.7,0.9（3）式（3）中：P为伸缩缝综合性能评估值；为伸缩缝评价指标的权重矩阵；X为伸缩缝定量等级矩阵。参考最大隶属度原则可知，伸缩缝综合性能评估结果()0.9,0.7,0.9表示评估等级为级，由此可以说明，该高速公路过渡段伸缩缝整体结构的工作状态良好，符合工程质量要求。6 结束语公路桥梁工程是我国高速公路建设中的重要组成部分，伸缩缝就是桥梁结构安全性和稳定性的重要保障。本文根据实际工程情况，分析了高速公路过渡段伸缩缝的施工技术应用，希望能够为同类施工提供参考。参考文献：1 邢欣欣，陶强.冻融环境中桥梁伸缩缝混凝土的施工技术J.公路，2021，66（2）：375-378.2 王维敏.公路桥梁过渡段路面压实度的变异性与施工控制技术J.公路工程，2020，45（2）：128-132.3 彭建锋，肖礼鹏，马春桃，等.预埋装配式伸缩缝高精度悬吊调平定位系统施工技术J.施工技术，2021，50（4）：33-34，38.4 张忠，杨延新，岳伦泉，等.大位移公路桥梁伸缩缝的动力定位耦合数值模拟研究J.公路工程，2020，45（1）：205-211.5 刘焕举，武隽，刘宁，等.精细微观车流-桥梁耦合系统构建及伸缩缝纵向变形分析J.中国公路学报，2021，34（12）：115-128.6 吴伟弘，刘国坤，梁波，等.地震作用下连续梁桥伸缩缝处单边碰撞效应研究J.中外公路，2020，40（4）：162-165.134