馬 際

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

1 工程概況

南浦大橋W3 匝道大修工程現(xiàn)狀南浦大橋W3上匝道接地點距董家渡路約50 m，終點接入南浦大橋主引橋，匝道雙車道設計，橋面寬度9.55 m，全長716 m，上部結(jié)構(gòu)為簡支空心板梁，如圖1 所示。該工程大修長度約280 m 橋梁+100 m 擋墻，大修后長度約180 m 橋梁+50 m 擋墻，如圖2 所示。通過取消平坡段并加大縱坡坡度，南浦大橋W3 上匝道接地點南移約170 m，并與外灘隧道快速路連接貫通。橋梁縱坡由原4%+0%+4%改建為5.17%，頂升落梁最大高差為5.59 m，如圖3 所示。

圖1 橫斷面布置圖（單位：mm）

圖2 橋梁大修平面示意圖（單位：m）

圖3 大修橋梁立面布置圖（縱坡為4%+5.17%）

2 施工監(jiān)控的總體目標及關鍵技術問題

2.1 施工方案特點

（1）縱坡最大調(diào)整為0%變?yōu)?.17%，調(diào)整值為5.17%；調(diào)坡過程中橋梁重力的水平分力有所變化，且落梁過程支座磨阻力變小，需要重點監(jiān)控頂升段順橋向和橫橋向的水平位移變化。同時需多方面考慮降落過程中空中姿態(tài)，避免梁體和防撞墻的碰撞。

（2）在頂升分段處存在蓋梁上部結(jié)構(gòu)偏心，且蓋梁在頂升過程中的受力與原設計不同，需要監(jiān)控蓋梁控制斷面的應力。

（3）在降落過程中，由于橋面在水平方向上的投影長度不斷變化，梁與蓋梁之間會產(chǎn)生不可避免的相對位移，在確保墩柱中心線不變的前提下，必須解決梁端位移引起的力系平衡變化問題。

2.2 工程施工監(jiān)控的主要思路

針對該工程特點，施工監(jiān)控的主要目的是保證橋梁在頂升和落梁過程中的安全，以設計的成橋狀態(tài)為目標，按照規(guī)定的各項設計參數(shù)確定每一施工步驟應達到的分目標，測量實際施工中結(jié)構(gòu)的變形和應力等數(shù)據(jù)，分析對比與分目標的偏差，并提出調(diào)整措施。同時預報施工中的不利狀況，確保頂升施工順利進行。

（1）變形控制：監(jiān)測主梁、蓋梁的變位情況，以落梁過程中的調(diào)坡控制為核心。

（2）內(nèi)力控制：控制頂升過程中結(jié)構(gòu)關鍵斷面的應力水平，防止在頂升時出現(xiàn)結(jié)構(gòu)開裂。

2.3 監(jiān)控中需要解決的關鍵技術問題

圍繞上述主要監(jiān)控目標，監(jiān)控中需要解決的關鍵技術問題主要有：主梁頂升過程中梁體空間姿態(tài)測量、頂升過程中結(jié)構(gòu)關鍵斷面應力測試、落梁過程的調(diào)坡監(jiān)測。

2.3.1 空間位移監(jiān)控

在橋梁頂升過程中，最理想的情況是按照設計要求的施工順序和頂升步驟，平緩的將梁體頂升到位，為了保證在頂升過程中梁體位移符合設計要求并防止出現(xiàn)意外變形，應該對頂升梁段的空間位移進行監(jiān)測。

該工程是采用切斷立柱頂升蓋梁的思路進行施工，若在施工中出現(xiàn)不合理的位移，則會在蓋梁和板梁的空間位置的變化反映出來，在監(jiān)控中，建立獨立的坐標系采用全站儀觀測蓋梁和板梁的空間位置，并與千斤頂活塞行程進行比對，一方面可以檢驗施工精度是否滿足設計要求，另一方面對結(jié)構(gòu)頂升過程中可能存在的意外情況及時報警。

2.3.2 關鍵斷面應力監(jiān)控

頂升施工時，結(jié)構(gòu)的受力點是蓋梁翼緣板根部，與蓋梁使用過程中的受力狀態(tài)有明顯區(qū)別：原設計蓋梁是承受板梁傳遞來的荷載并將這些荷載通過橋墩傳遞至承臺，從受力上看，蓋梁、橋墩和承臺構(gòu)成了一個整體進行受力；而在頂升階段，橋墩被切斷導致板梁、蓋梁的荷載都通過蓋梁分配給幾個頂升點，所以蓋梁的受力與原設計有較大的區(qū)別，頂升階段應該控制其應力變化，防止出現(xiàn)開裂。

2.3.3 落梁調(diào)坡監(jiān)測

落梁過程中，由于各個橋墩下降高度不一樣，最大降落高度約5.59 m，各個橋墩下降速率不一致才能實現(xiàn)調(diào)坡，這就導致上部結(jié)構(gòu)主梁在水平面的投影長度會發(fā)生變化，主梁與蓋梁必然發(fā)生相對轉(zhuǎn)角，頂端間隙發(fā)生變化。當墩柱中心線不變的情況下，梁端位移會引起的力系不平衡問題以及支座剪切變形，因此需要對落梁調(diào)坡時的關鍵參數(shù)的進行同步監(jiān)測。

根據(jù)該工程施工的特點并結(jié)合同類工程的建設經(jīng)驗，確定施工監(jiān)控內(nèi)容如下：

（1）橋面線形監(jiān)測；（2）橋墩承臺沉降監(jiān)測；（3）主梁空間姿態(tài)監(jiān)測；（4）橋墩蓋梁應力監(jiān)測；（5）橋墩蓋梁垂直度監(jiān)測；（6）落梁調(diào)坡監(jiān)測。

3 頂升施工主體步驟

（1）封閉交通：封閉交通后，對橋面瀝青進行銑刨，拆除老橋伸縮縫和橋面連續(xù)縫，增設頂升聯(lián)縱向臨時連接裝置。

（2）老橋承臺加固：對頂升聯(lián)所涉及的橋墩承臺上土方進行開挖，露出老橋承臺，對老橋承臺進行加固處理。

在該施工階段，要在加固承臺時在新承臺頂部布置沉降觀測點，并在承臺加固后測量初始值。

（3）搭設頂升支撐體系：在完成加固的承臺上搭設支撐體系，準備頂升施工。

在該施工階段，要完成主梁空間姿態(tài)和落梁調(diào)坡等監(jiān)測點的布置。并在頂升前測讀初始值。

（4）頂升階段：待頂升支撐體系搭設完成后，正式進入橋梁頂升施工程序。

在該施工階段，要隨著施工的進度對橋墩的空間位移、關鍵截面應力、承臺沉降進行觀測，并提供監(jiān)測報表。

（5）落梁階段：待墩身切割完成后，正式進入橋梁落梁施工程序。在該施工階段，要隨著施工的進度對落梁調(diào)坡監(jiān)測點進行連續(xù)觀測，并提供監(jiān)測報表。

4 監(jiān)控安全預警及監(jiān)測數(shù)據(jù)分析控制

落梁過程以控制結(jié)構(gòu)安全為主要目標，以應力為直接指標，同時位移指標能更準確的反映落梁過程的穩(wěn)定性，根據(jù)相關設計文件及監(jiān)控技術要求，特制定本項目監(jiān)控過程中的預警值，見表1。

5 監(jiān)控結(jié)果總結(jié)

5.1 落梁完成狀態(tài)監(jiān)控結(jié)果

5.1.1 落梁高度監(jiān)控結(jié)果

各墩柱落梁高度見表2。

由落梁高度監(jiān)控結(jié)果可以得出，落梁高度與設計值差值最大值為2 mm，空心板梁兩側(cè)高差最大值為2mm，均滿足施工監(jiān)控技術指標要求。

表1 監(jiān)控預警值及措施

表2 落梁高度監(jiān)控結(jié)果 mm

表3 水平位移監(jiān)控結(jié)果 mm

5.1.2 水平位移監(jiān)控結(jié)果

各墩柱水平位移監(jiān)控結(jié)果見表3。

由水平位移監(jiān)控結(jié)果可知，22 號蓋梁橫橋向累計位移最大，為9 mm；27 號蓋梁順橋向位移最大，為8 mm；K20 跨與K21 跨空心板梁橫橋向位移最大，均為10 mm。水平位移監(jiān)控結(jié)果滿足施工監(jiān)控技術指標要求。

5.1.3 應力監(jiān)控結(jié)果

最大應力監(jiān)控結(jié)果見表4。

由表可以看出，該落梁完成狀態(tài)下應力值均小于限值1.39 MPa，蓋梁不會出現(xiàn)裂縫。

5.1.4 傾斜監(jiān)控結(jié)果

傾斜監(jiān)控結(jié)果見表5。

由傾斜監(jiān)控結(jié)果可知，24 號墩柱累計傾斜變化最大，為2.0 mm/m，傾斜方向為東，其傾斜累計變化量滿足監(jiān)控技術指標要求。

5.1.5 承臺監(jiān)測結(jié)果

承臺沉降監(jiān)測結(jié)果見表6。

表5 傾斜監(jiān)控結(jié)果

由表可以看出，落梁施工過程中承臺未出現(xiàn)沉降。

5.2 結(jié)論

落梁施工過程中，部分空心板梁兩側(cè)落梁速率有差異，落梁過程未完全實現(xiàn)同步落梁，部分蓋梁、空心板梁水平位移超限。落梁完成時，21～28 號墩落梁均到達指定位置，且與目標值差值最大不超過2 mm。

施工過程監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，落梁過程中各項監(jiān)測指標均基本滿足施工監(jiān)控技術要求，對于施工過程中部分超限監(jiān)測參數(shù)，后續(xù)施工過程中均進行了調(diào)整，調(diào)整后的監(jiān)控參數(shù)均滿足施工監(jiān)控技術指標要求。落梁完成后，主梁線形滿足設計線形要求。

6 結(jié) 語

按照南浦大橋引橋改造工程W3 匝道橋梁頂升施工監(jiān)測預案要求，確保方案能順利進行，應做好以下工作。

（1）在具體測試中安排固定測試人員、測試儀器、固定時間按基本相同的路線測試以最大可能減少測量誤差。

（2）測試儀器在投入使用以前，均應由法定計量單位進行校驗，經(jīng)檢驗合格并在有效期內(nèi)方可使用。

（3）對工作中使用的基準點、工作點、監(jiān)測點用醒目標志進行標識的同時，對現(xiàn)場作業(yè)的工人進行宣傳；盡量避免人為沉降和偏移，對變化異常的測點除進行復測外，若發(fā)現(xiàn)已遭破壞，應立即進行重新埋設。

（4）數(shù)據(jù)處理以后匯成報告必須經(jīng)過專項測試人員自檢并及時整理分析，測試數(shù)據(jù)發(fā)生異常時，應及時作出應對并協(xié)商解決方案。

南浦大橋W3 匝道大修工程已于2017 年8 月建成通車。目前，通車接近兩年，運行平穩(wěn)，通行高效。該工程施工期間的監(jiān)測方案為工程的順利實施起到了保駕護航的作用，可為以后遇到同類問題的工程提供參考。

表6 承臺沉降監(jiān)測結(jié)果 m