王成伟
中交一公局第六工程有限公司 天津市 300000
摘要：在既有高速公路改扩建工程中，由于多数既有结构物净空不满足车辆通行，需对大量构造物进行改造设计与施工。因旧桥涵上部梁板损坏严重，通常设计以旧板拆除，改造台帽以抬高标高的设计方式保证改建桥涵净空要求。本文结合某高速改扩建工程实例，着重对既有桥涵台帽改造、利用技术进行探讨。
关键词：改扩建工程；既有桥涵台帽；改造利用
1．引言
某高速公路改扩建工程合同段全线桥涵结构物49个，其中21个通涵改扩建形式为：拆除上部梁板、抬高台帽标高、重新浇筑现浇板。施工期间必须确保下穿高速公路通道横向通行，故必须优化台帽改造设计及施工方案，以保障工程质量、提高工效。
2．既有台帽改造方式
项目部分小桥、通道桥因台帽尺寸、标高因不满足承载力要求需要进行上部结构拆除重建。通道、涵洞因净空不足且旧梁板损坏严重需进行改造台帽、重新浇筑现浇板。通涵跨径分别为4m、6m、8m三种，交角从45°～135°不等，其中4m跨径的通涵现浇板底部不设支座，6m、8m跨径的通道台帽顶设置支座垫石、安装圆形橡胶支座。
为保证工程施工质量、提高旧结构物改造工效，经过设计及施工方案共同优化，提出以下四种台帽改造方案：
方案1：主要针对于既有台帽不满足承载力及尺寸要求的桥涵。优化改造工艺为：测量定位弹线→混凝土切缝→台帽破除→台身顶部植筋→钢筋绑扎→模板安装→浇筑混凝土。
方案2：主要针对于标高抬高超过35cm的4m、6m、8m跨径通涵。优化改造工艺：混凝土表面凿毛→绑扎钢筋（背墙植筋、预埋垫石钢筋）→模板安装→浇筑调坡混凝土→浇筑混凝土垫石。
方案3：主要针对于标高抬高不超过35cm的6m、8m跨径通涵。优化改造工艺：测量放样垫石中心→垫石植筋→钢筋网片绑扎→模板安装→浇筑混凝土垫石。
方案4：主要针对于标高抬高不超过35cm的4m跨径通涵。优化改造工艺：台帽顶层清理→盖板支架及模板搭设→改造盖板端部结构形式→钢筋加工及安装→浇筑盖板混凝土→完成改造。
3．台帽改造工艺关键点
3.1 方案1中台帽拆除重建
因台帽尺寸过小不能满足现有标准的荷载要求，则施工时根据设计调整的标高在台身顶部进行定位划线切缝，采用小型机械辅以人工进行拆除，避免对原墙身顶部造成损坏。拆除时在通道被交路两侧设置警示标志，施工期间禁止通行以保证施工安全。凿除台帽混凝土，遇有钢筋时采用氧割进行割除后继续进行，使旧台帽与台身完全脱离，凿除过程中需明确台帽与台身的分界线。采用风镐作业时限制风镐同时使用数量（不超过10台），避免产生共振，减少对台身混凝土整体稳定产生的影响。
新建台帽与台身之间采用植筋拼接的刚性固结形式。植筋技术是一项针对混凝土结构较方便、有效的连接与锚固技术。在原通道的台身顶部设计位置使用冲击钻钻孔，达到20cm深度后清孔处理，采用植筋胶将钢筋锚固在植筋孔内，加强新旧结构物的连接性，之后按正常台帽施工工序进行新建。（如下图1）
图1 台帽植筋改造
3.1.1施工关键点
3.1.1.1根据现场实际情况，保证植筋孔径、孔深符合技术要求。
3.1.1.2用清洁毛刷将孔壁的碎屑进行清理，配合空压机吹孔，重复清孔至合格。
3.1.1.3胶枪套筒装进胶并安上混合器，然后装上手动注胶器，从孔底部由慢速到快速进行注胶。
3.1.1.4将钢筋按顺时针的方向缓慢旋进孔内，确保植入深度，留有足够的时间植筋胶完全固化。
3.2 方案2中利用既有台帽、标高抬高大的结构物改造工艺
通涵结构物既有台帽无损坏，但根据新调整路线纵坡对比，该类型台帽标高抬升较高，本着节约工程成本、提高工效原则，采取利用既有台帽，接高背墙和台帽的方式进行改造。
3.2.1施工关键点
施工前对混凝土结合面进行彻底凿毛清理。背墙受水平冲击力影响较大，故背墙位置植入门形钢筋进行接高改造。台帽标高抬高过高则受正压力及水平力的合成力影响，故按设计位置植入门型钢筋，其余部分绑扎架立钢筋，加强整体性。顶部每20cm一层绑扎横向钢筋形成钢筋网片，防止台帽顶部混凝土开裂，模板安装完毕后浇筑背墙及台帽部位调坡混凝土。若顶部设置橡胶支座，则需提前预埋垫石钢筋，后续及时进行浇筑。（见图2、图3）
3.3 方案3中利用既有台帽、标高抬高较少的结构物改造工艺
通涵中既有台帽无损坏，但纵段标高抬升较少结构物改造工艺如下。现浇板底部设橡胶支座，则台帽顶部需设垫石。经优化设计及施工方案，充分利用植筋技术，加强垫石与台帽的刚性连接，采取浇筑混凝土垫石的方式进行改造，此种方法提高工效显著。
图4 台帽顶部设垫石改造方式施工图
施工关键点：
3.3.1施工关键点
3.3.1.1支座垫石位置必须放样准确，严格控制标高。
3.3. 1.2混凝土结合部位凿毛彻底，采用优质的植筋胶，保证植筋质量。
3.3. 1.3 设置人字形锚栓，钻孔位置准确，安设后放好钢套筒，约束现浇板位移。
3.3. 1.4保证垫石平面尺寸大于垫石高度，提高抗倾覆力，做好垫石混凝土养护。
3.4 方案4中标高抬高不超过35cm、不设置支座的台帽改造工艺
旧路横坡原设计为1.5%，改扩建后更改为2%，则台帽顶部横坡需进行调整。设计图纸中小跨径通涵结构物台帽顶不设置垫石，现浇板与台帽之间只设置一层橡胶垫。根据设计标高对比，部分台帽标高抬高较少，但仍需要对台帽进行横坡调整。
3.4.1施工质量控制难点
4m跨径通道改扩建方式为：旧板拆除、抬高标高、下部拼宽、上部重建，台帽横坡由1.5%调整为2%。旧通道部位从旧路中心线至拼宽接口处抬高高度不等。若抬高高度较少，则台帽调坡混凝土层很薄。
施工时需要用冲击钻或风镐对原台帽顶面及背墙侧面进行彻底凿毛，而且需要对原台帽进行植筋，加设钢筋网片以防裂。因调坡层混凝土薄，且凿毛设备对原台帽扰动大，难以保证新浇筑混凝土强度及新旧混凝土结合质量。
优化设计方案：根据箱涵设计思路，对标高抬高不大于35cm的结构在现有台帽顶直接做现浇板。结合设计验算，现浇板端部设置1：1大倒角，增设Ф16倒角钢筋，防止应力集中、抗裂，提高倒角处抗剪能力，保证工程质量、加快施工进度。（见图5）
图5 通过改造盖板形式达到台帽改造目的设计
3.4.2施工注意事项
3.4.2.1既有台帽若有损坏则及时进行加固处理。
3.4.2.2台帽顶部清理干净，不得有杂物、混凝土碎块，防止现浇板与台帽接触面受力不均匀引起后期破坏。
3.4.2.3倒角筋严格按规范进行绑扎、加固，底部设纵向连接钢筋形成网片形式增加混凝土面抗剪及抗压能力。
3.4.2.4模板安装过程控制错台、安装牢固，防止混凝土浇筑时模板变形影响外观质量。
此种改造工艺虽未直接对既有台帽进行改造，但通过对现浇板结构形式的优化，达到了标高抬高、横坡调整的目的。
通过对比分析，结合改扩建项目的旧结构物改造施工实例，方案3及方案4的改造技术对节约工期和造价有显著作用。通过合理采用新技术、新工艺，在充分利用现有工程、节约工程造价的基础上，达到了保证质量、满足安全及使用功能的目的。建议类似改扩建项目设计与施工前对全线构造物进行归类分析和现场调查，进行必要的研究、论证，充分注重结构的耐久性和可靠性要求，同时考虑施工的可实施性和便利性，为选择合理可行的设计及施工技术方案提供充分依据。
5．结语
高速公路改扩建项目正逐步兴起，旧桥涵结构型式、承载能力、破损程度、使用状况千差万别，改造利用难度大。旧桥涵改造时必须认真研究各种影响因素，合理采用四新技术，加强科学研究，积极采用新结构，做好改造方案的比选。笔者在设计结合施工实践的基础上，本着“充分利用既有桥涵、节约工程造价、打造低碳工程”的原则来进行桥涵台帽改造技术阐述，满足其安全使用功能，为改扩建项目的设计、施工提供参考。
参考文献：
[1]《公路桥涵施工技术规范》 （JTG/T F50-2011）
[2]《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）
[3]《公路涵洞设计细则》 （JTG/T D65-04-2007）
[4]《改扩建工程施工设计图》
论文作者:王成伟
论文发表刊物:《防护工程》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/30
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