[分享]松浦大桥拓宽改造与加固工程的经验之谈

在我国，从20世纪初至改革开放初期，在许多重要河道上建设了大量的铆接钢桁桥，这些桥梁多作为公路、铁路运输网中过江过河的重要通道，在路网中具有重要意义，部分建设时间较早的桥梁已经被文物部门列为不同级别的不可移动文物。经过几十年甚至上百年的使用，虽然运营过程中定期进行养护，但是目前这些桥梁都已出现不同程度的病害，对桥梁的运营安全造成影响，而且通过日常养护难以解决这些病害，因此这些钢桁桥已经陆续进入大修期。

通过对钢桁桥的大修改造，不仅可以消除病害、延长桥梁使用寿命，而且可以通过改造优化，提高桥梁的使用功能，使这些老桥焕发出新的活力，因此，这类钢桁桥的大修改造是很有必要，也很有意义的。本文结合上海市黄浦江第一桥——松浦大桥的大修工程进行总结分析，希望为后续的钢桁桥大修改造提供一些参考。

松浦大桥是黄浦江上的第一座桥梁，于1976年建成，主桥是一座上层2车道公路，下层单线铁路的双层钢桁架桥。本次大修主桥部分通过更换上层桥面板，从双向2车道改建成双向6车道，即由12m拓宽至24.5m；下层新建桥面系从原来的铁路改建成人非通道。上层引桥通过两侧结构拼宽，实现从双向2车道改建成双向6车道；下层原铁路桥通过顶升调坡，实现原铁路改建成非机动车道。

图1 主桥大修断面示意图

目前，通过对钢桁桥的大修改造，可以达到以下几个目的：

通过对旧构件、节点的更换和加固等手段，改善和提高桥梁结构受力性能，消除安全隐患的同时，可以提高桥梁的承载能力延长使用寿命。

老桥的通行断面大多已经不能适应目前的交通需求，在大修改造中可以通过对桥梁通行断面的优化改造，提高交通通行能力，优化桥梁使用功能。

图2 大修后的松浦大桥效果图

早期建设的桥梁，通常通航净空较小，对于不能满足目前航道规划的桥梁，可以在大修改造过程中采取桥梁整体或部分顶升方式，改善桥下通航净空，满足通航要求。

随着社会的发展，老桥的抗震功能、环保功能、安全设施、景观功能大多不能满足目前的需求，在大修改建过程中，通过更换支座、增设相关附属设施等手段，可以全面提升桥梁的综合功能。

通过本次大修改建，能从多角度实现松浦大桥整体功能及形象的提升。通过上层桥梁的从2车道到6车道的拓宽，大幅提升上层公路的通行能力。通过将下层原铁路桥改建为人非通道，首次在黄浦江上实现非机动车专用过江通道，避免目前的机非混行状况，很好地改善非机动车通行安全条件。通过既有桥梁的维修、涂装、景观照明等施工，提升松浦大桥的整体景观形象，更好地融入黄浦江及松江区整体规划中，重新焕发黄浦江第一桥的风采。

图3 主桁涂装全封闭移动工装

钢桁桥大修改造的设计施工方案，需要以桥梁的检测报告为依据，但是由于钢桁架的空间结构较为复杂，在桥梁使用状态下很难对其进行全面的检测，尤其是桁架节点部位，内部的连接状况以及钢构件的锈蚀程度，目前的检测手段难以全面真实的反映，这就给钢桁桥的设计施工带来了很大的难度。需要在桥梁大修过程中随着桥梁的拆除、节点的打开，分别根据不同的病害情况确定大修方案，因此会导致工程量的增加和工期延长。

另一方面，由于钢结构病害情况不能完全掌握，如果在大修改造过程中需要对钢结构进行整体移运，或者在受力状态下进行，会增加钢桁架移运和大修过程中的安全风险。

目前很多钢桁桥都是公路、铁路路网中的重要节点，交通作用难以替代。因此钢桁桥的大修经常需要在通车条件下进行施工。根据交通需求，经常需要分阶段进行大修改造，施工作业难以大规模开展，而且在通车（火车、汽车、非机动车、行人等）条件下作业安全风险大，经常需要针对防护对象和施工需求，单独设计施工工装、防护棚架等设施，防护难度高、投入大。

松浦大桥大修工程分阶段施工，第一阶段上层不封交情况下进行下层改造及主桁涂装施工。因此专门设计了主桁全封闭移动式涂装工装，在工装内进行喷砂除锈及涂装施工。一方面可以保护周边环境，另一方面可以保证涂装施工的温湿度，控制工程质量。第二阶段上层封交拆除桥面，下层通行非机动车，因此专门设计了模块式移动防护棚架，既能保证下层通行安全，又能作为上层施工的操作平台。

图4 松浦大桥模块化移动防护棚

钢桁桥老桥的钢构件多采用铆接工艺连接，而且建造较早的钢桁桥使用的钢材成分与现在不同，不一定适用焊接工艺。因此钢桁桥大修改造中，根据不同情况经常会使用铆接、栓接、焊接等多种连接工艺。由于钢桁桥的空间结构复杂，结构加固难度很高，尤其是在受力情况下对于节点部位的加固，由于节点不能完全打开，一个节点加固经常需要经历：部分铆钉拆除-摩擦面处理-钢板定位-打孔固定-铆（栓）接-涂装。通过这一系列工序的反复操作才能完成。为保证施工质量，对施工精度的控制、对每道工序的验收检查都至关重要。

图5 对施工完成的铆钉逐个进行质量检查

对于铆接这种目前已经接近淘汰的施工工艺，需要把老工艺与现代设备相结合，采用全固态感应加热炉等设备，通过工艺试验确定加热温度、施铆温度等技术参数，并通过实验，确定不同板厚条件下所需要的铆杆长度，作为施工依据。

钢桁桥大修改造，由于经常需要边设计边施工，且工程量、施工工期都具有不确定性，因此，这类项目的招投标宜采用设计施工总承包（EPC）模式，交给具有相关施工经验的设计施工单位进行实施，可以有效降低项目风险，提高工程效率。

对于桥梁规模较小，且有条件移位至专用场地进行大修改造的钢桁桥，宜采用整体移运的方式进行维修。移位后，可以采用多点支撑的方式，使钢桁架在近似“无应力”状态下进行杆件更换和加固，更有利于新老构件的共同受力。可以多点同时作业，有效保证维修过程中桥梁的结构安全。对于桥梁规模较大或没有条件整体移运进行维修的钢桁桥，宜在需要拆除的结构（如老桥面铺装等）卸载完成后，分步进行杆件和节点的加固，保证钢桁架的整体受力性能，有条件的宜在原位合理增加钢桁架的支撑点数量。

要特别注重开工前的工程总体策划工作。技术策划中应该优先考虑施工前期尽早对拆除附属物后的桥梁进行全面的检查，发现前期桥梁检测难以检测部位的病害情况，复核老桥实际结构与设计图纸是否一致。发现问题及时反馈给设计部门，并与设计部门共同确定合理的维修方案。对于在通车条件下的维修工程，防护设施工程量大、成本高，应根据防护和作业的实际需求，提前设计安全、经济、便捷的施工防护棚和操作平台，可以有效地节约成本并提高工作效率。

图6 松浦大桥改造后鸟瞰效果图

细节决定成败，钢桁桥的维修加固是一项犹如刺绣的细活，每一道工序都需要严格控制。杆件、节点板上的铆钉、螺栓的每一个孔位都要精确对位；每一颗铆钉都要检查，保证不能松动；每一道涂装都要做好基面处理，保证施工温湿度条件；每一处节点部位都要做好防水、排水措施。只有具备这样一丝不苟的工匠精神，才能做出质量优秀的钢桁桥大修改造工程。

相信通过设计、施工单位的精心设计、精细施工，我国的这些使用多年的老钢桁桥都能焕发新的活力，为我国的交通事业和经济发展继续做出贡献。