葉劍偉 周 盛

寧波市建設(shè)集團(tuán)股份有限公司 浙江 寧波 315000

1 工程概況

環(huán)城南路東段（河清路—東外環(huán)路）快速化改造工程位于寧波市鄞州區(qū)，西起河清路東側(cè)，東至東外環(huán)路，全長3.5 km，采用高架橋結(jié)構(gòu)。環(huán)城南路與東外環(huán)路交叉口處原為立交橋，本次實施時予以保留，并通過新建匝道橋、地下通道等結(jié)構(gòu)，將東外環(huán)路原有橋梁結(jié)構(gòu)與新建環(huán)城南路高架橋結(jié)構(gòu)連接成新的立交區(qū)。

立交區(qū)改建時，需要新建一座地下通道，新建地下通道與原東外環(huán)立交EN匝道相交，并與原EN13#、EN14#墩柱位置沖突，連續(xù)箱梁的2個中墩須拆除以避讓地道（圖1）。EN匝道橋?qū)?.0 m，上部為整體現(xiàn)澆四跨一聯(lián)混凝土連續(xù)箱梁，下部為Y形獨柱式橋墩，鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)，考慮采取托換基礎(chǔ)的改建方式，即保留上部現(xiàn)澆箱梁結(jié)構(gòu)，拆除現(xiàn)狀獨柱式中墩，改用門墩形式（橫向跨越地道）支撐上部結(jié)構(gòu)。

2 技術(shù)特點

圖1 EN匝道托換施工橋墩布置

采用托換技術(shù)施工，可以在不拆除橋梁上部結(jié)構(gòu)的情況下拆除下部墩柱，清除現(xiàn)狀障礙物，為新建地下通道打開工作面。一次托換施工時，充分利用現(xiàn)狀承臺及樁基的承載力，利用臨時鋼支撐將梁體荷載傳遞至現(xiàn)狀基礎(chǔ)，為拆除現(xiàn)狀墩柱創(chuàng)造條件。二次托換施工時，將梁體荷載傳遞至新建蓋梁，順利完成高架橋改造[1-2]。

為減少汽車動載對托換施工的安全影響，應(yīng)臨時封閉橋上交通。若施工期間需要保持交通，則各項施工環(huán)節(jié)需充分考慮汽車動載帶來的不利影響。

3 施工方案

3.1 施工流程

先完成新蓋梁的4根立柱及承臺的施工，待養(yǎng)護(hù)期滿后，對現(xiàn)狀橋墩采用主動托換法施工：在原EN13#、EN14#現(xiàn)狀承臺上同步安裝第1次托換支撐及設(shè)備，通過PLC（可編輯控制器）液壓同步控制系統(tǒng)控制千斤頂進(jìn)行支撐，將上部現(xiàn)澆箱梁的梁體荷載轉(zhuǎn)換至千斤頂支撐上，并鎖定千斤頂；然后進(jìn)行現(xiàn)狀墩柱的切割拆除工作；待拆除完成后，進(jìn)行新建蓋梁施工；蓋梁施工完成且混凝土強度達(dá)到設(shè)計要求后，在箱梁與蓋梁之間安裝二次托換設(shè)備，利用二次托換設(shè)備進(jìn)行荷載轉(zhuǎn)換，將上部荷載通過蓋梁傳遞至新建的墩柱上；荷載轉(zhuǎn)換完成后，拆除原有承臺，施工其他工作內(nèi)容；最后騰挪出場地，施工地下通道。

其中，高架橋改建采用主動托換法施工，其主要施工流程如下：臨時鋼支撐安裝→千斤頂分組安裝→托換系統(tǒng)（PLC同步控制系統(tǒng)）安裝→托換系統(tǒng)調(diào)試→一次托換施工→現(xiàn)狀墩柱拆除→新蓋梁施工及養(yǎng)護(hù)→二次托換施工（梁體荷載二次轉(zhuǎn)換施工）→支座安裝→拆除一次托換設(shè)備、現(xiàn)狀承臺。

3.2 臨時鋼支撐安裝

1個墩柱臨時托換支撐采用6根φ 609 mm鋼筒（圖2），并在其上各布置1臺200 t液壓自鎖千斤頂，共計6臺。在托換時，為了保證鋼筒支撐的穩(wěn)定性，托換支撐通過型鋼連接成格構(gòu)體系，保證托換支撐體系的抗壓穩(wěn)定性；鋼筒與現(xiàn)狀承臺通過螺栓連接，與千斤頂采用專用轉(zhuǎn)換接頭連接。

圖2 臨時鋼支撐體系

現(xiàn)狀墩柱位置需要新增橫橋向的現(xiàn)澆混凝土蓋梁，因此，臨時托換支撐的鋼筒位置、格構(gòu)體系的橫向加固支撐位置等除了需要考慮現(xiàn)狀承臺尺寸、承載力、整體穩(wěn)定性等要求外，還需充分考慮后期新建蓋梁的施工空間，滿足現(xiàn)澆蓋梁的施工要求。

3.3 千斤頂分組安裝

千斤頂根據(jù)老橋支座反力計算選用。千斤頂均配有機械鎖，防止任何形式的系統(tǒng)及管路失壓問題，從而保證負(fù)載有效支撐；本工程第1次托換施工選用高425 mm、底座直徑275 mm、行程140 mm、頂力2 000 kN的液壓千斤頂；千斤頂布置在鋼支撐上，每個墩柱設(shè)置6臺千斤頂。千斤頂?shù)怪冒惭b在分配梁上，使千斤頂頂端與頂帽連接，頂帽的法蘭盤與鋼支撐的法蘭盤連接，使頂升支架體系更穩(wěn)定。第2次托換施工選用高150 mm、底座直徑210 mm、行程40 mm、頂力為1 000 kN液壓千斤頂，千斤頂布置在新建的蓋梁上，每根蓋梁上布置10臺千斤頂。

需要注意的是，在第1次托換施工時，考慮原支座底部采用環(huán)氧砂漿注漿處理過，支座底部與立柱的黏結(jié)力較大，千斤頂將承擔(dān)黏結(jié)力和支點反力，若在頂升過程中出現(xiàn)頂力不滿足設(shè)計要求的情況，則須更換為4 000 kN千斤頂，以為頂升施工提供滿足要求的頂升力。

3.4 托換系統(tǒng)（PLC同步控制系統(tǒng)）安裝

每個墩柱的千斤頂分為4組進(jìn)行控制，其中每組布設(shè)1臺拉線式位移傳感器，全橋共計8個，利用PLC同步液壓控制系統(tǒng)對梁體進(jìn)行托換。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)力和位移的同步控制。PLC液壓同步控制系統(tǒng)由液壓系統(tǒng)（油泵、油缸等）、檢測傳感器、計算機控制系統(tǒng)等幾個部分組成。托換控制界面中包含了油源壓力、位移等數(shù)據(jù)。液壓系統(tǒng)由計算機控制，可以全自動完成同步位移，實現(xiàn)力和位移控制、操作閉鎖、過程顯示、故障報警等多種功能。

托換施工前需要對托換系統(tǒng)進(jìn)行檢查，主要檢查元件的可靠性、液壓油的清潔度、系統(tǒng)的可靠性、力閉環(huán)的穩(wěn)定性、位置閉環(huán)的穩(wěn)定性等項目。同時要進(jìn)行托換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)檢查、調(diào)試，做好保壓試驗，測定每個托換點處的實際荷載。

3.5 一次托換施工

按照設(shè)計要求托換梁體，托換高度應(yīng)滿足設(shè)計要求，達(dá)到設(shè)計高度后將截止閥關(guān)閉，利用千斤頂自鎖功能鎖死千斤頂，防止千斤頂回落（圖3）?？紤]工作持續(xù)時間較長，安裝千斤頂套箍作為臨時支座，防止千斤頂失效回落。為使荷載轉(zhuǎn)換到托換支撐后的前期沉降量趨于穩(wěn)定，采用逐級增大10%油源壓力的方式加壓，加壓到理論重力的100%，同時將該狀態(tài)保持一定時間，直到托換支撐的沉降趨于穩(wěn)定時結(jié)束。其間要做好觀察、測量、數(shù)據(jù)校核、數(shù)據(jù)分析、調(diào)整等工作。

圖3 一次托換千斤頂布置

3.6 現(xiàn)狀墩柱拆除

為保證原墩柱拆除時，橋梁上部結(jié)構(gòu)的安全性，擬采取先切割、后拆除的方案，減少鑿除振動對上部結(jié)構(gòu)的影響。在原墩柱截斷托換時，采用金剛石繩鋸切割，在上部結(jié)構(gòu)保持平衡的前提下，逐級截墩，縫隙需用厚8 mm鋼板及時充墊，截墩過程中應(yīng)根據(jù)監(jiān)控量測結(jié)果及時調(diào)整千斤頂?shù)捻斄?，以保證上部結(jié)構(gòu)高程保持不變，待監(jiān)測結(jié)果趨于穩(wěn)定后，再實施墩柱拆除施工。為不影響二次蓋梁的澆筑，先切割墩柱頂部3 m位置的混凝土墩柱，其他剩余的墩柱待二次托換完成后進(jìn)行破除。

臨時支撐上千斤頂加載完畢之后，在原橋墩破除過程中，應(yīng)加強監(jiān)測。發(fā)現(xiàn)橋梁沉降達(dá)到報警時應(yīng)頂升橋梁，使橋梁結(jié)構(gòu)始終處于安全的沉降范圍以內(nèi)。

3.7 新蓋梁施工及養(yǎng)護(hù)

新蓋梁施工的支架、模板、鋼筋可以按常規(guī)方法施工。需要關(guān)注的是，由于蓋梁在6根臨時支撐鋼管柱中穿過，故在該段模板、鋼筋安裝時，應(yīng)加強管理與交底，不得碰撞臨時支撐鋼管柱。

3.8 二次托換施工（梁體荷載二次轉(zhuǎn)換施工）

新建蓋梁施工完成且強度達(dá)到設(shè)計要求后，在蓋梁與箱梁之間安裝二次轉(zhuǎn)換千斤頂（圖4）。二次轉(zhuǎn)換千斤頂采用低高度千斤頂，然后使用PLC液壓同步控制系統(tǒng)控制低高度千斤頂進(jìn)行荷載轉(zhuǎn)換，將橋梁的上部荷載由原來的鋼支撐上轉(zhuǎn)換到新建蓋梁與墩柱上。

圖4 二次托換千斤頂布置

在二次托換過程中，先頂升加壓原設(shè)計值的20%，將第1次托換系統(tǒng)緩緩降壓20%；再加壓原設(shè)計值的40%，將第1次托換系統(tǒng)緩緩降壓40%。通過沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，使二次托換全部受力后，通過沉降觀測數(shù)值進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)整。

3.9 支座安裝

一次托換穩(wěn)定后進(jìn)行下墊石的制作，下墊石預(yù)埋鋼板比設(shè)計標(biāo)高低3～5 mm，墊石澆筑需保證其密實性，故選用高強支座灌漿料（強度要求不小于70 MPa）。待高強支座灌漿料達(dá)到強度要求且完成蓋梁二次張拉后，進(jìn)行千斤頂同步回落，達(dá)到設(shè)計要求標(biāo)高后，查看支座是否與預(yù)埋鋼板密實，若密實且能完成力的轉(zhuǎn)換，則將預(yù)埋鋼板與支座進(jìn)行焊接連接；若不密實、有縫隙，則視縫寬情況采用灌漿料、薄層鋼板或兩者組合使用進(jìn)行填充，當(dāng)填充密實且完成力的轉(zhuǎn)換后，再將預(yù)埋鋼板與支座進(jìn)行焊接連接。待完成支座與預(yù)埋鋼板的連接后，將連接支座上下蓋板的型鋼解除，完成支座安裝。

3.10 其他項目施工

在荷載二次轉(zhuǎn)換完成后，進(jìn)行其他項目的施工。其他項目施工包括拆除第1次托換設(shè)備、拆除原有承臺、新建地下通道等。

4 施工監(jiān)測

施工監(jiān)測的最基本要求是保證橋梁上部結(jié)構(gòu)的安全和確保施工結(jié)束后的橋梁整體狀況符合要求。結(jié)構(gòu)托換過程是一個改變荷載傳遞的過程，在托換前的預(yù)加頂升階段、切割斷柱階段以及沉降調(diào)整階段，各托換點的高程控制是保證橋梁結(jié)構(gòu)安全的決定性因素。因此，在施工過程中對橋梁每個托換點及其整體進(jìn)行沉降監(jiān)控非常必要，其目的是保證施工過程的安全以及橋梁的沉降在施工過程中和施工結(jié)束后能滿足設(shè)計的要求。為此，要設(shè)置一整套監(jiān)測系統(tǒng)，將姿態(tài)數(shù)據(jù)反饋給托換系統(tǒng)，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)指導(dǎo)托換施工，做到信息化施工。

監(jiān)測的基準(zhǔn)點設(shè)置在不施工的EN12#墩柱的橋面上，分別設(shè)置靜力水準(zhǔn)儀基準(zhǔn)點和精密水準(zhǔn)儀測量基準(zhǔn)點。精密水準(zhǔn)儀配備有測微器，可以估讀到0.01 mm，由專業(yè)測量人員對橋體的沉降進(jìn)行測量；靜力水準(zhǔn)儀在EN13#、EN14#橋墩相對應(yīng)的橋面上各安裝4個監(jiān)控點，嚴(yán)格監(jiān)測沉降，控制沉降值為3 mm，設(shè)置報警值為2 mm。

5 結(jié)語

托換施工技術(shù)可以在保留高架橋主體結(jié)構(gòu)不變的情況下完成荷載轉(zhuǎn)換，達(dá)到橋梁改造的目的。托換施工要嚴(yán)格遵循施工方案的要求，做好監(jiān)測管理工作，成立以專業(yè)測量工程師為首的測量專業(yè)隊伍，配足配齊測量儀器、人員及車輛，保證測量工作的正常開展。加強測量復(fù)核制度，保證測量成果的正確。加強測量儀器管理、檢定和測量資料的整理保管工作。

項目管理人員應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際情況隨時調(diào)整，針對即將出現(xiàn)或可能出現(xiàn)的問題及時作出反應(yīng)，采取措施控制，確保橋梁結(jié)構(gòu)托換穩(wěn)定。

寧波市環(huán)城南路東段EN匝道橋托換施工的成功，得到了有關(guān)專家的肯定，并編制了企業(yè)級工法推廣，具有一定的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 王東然,李惠平,孔祥利.城市高架橋墩柱基礎(chǔ)托換施工技術(shù)及監(jiān)控 [J].鐵道建筑,2007(12):10-12.

[2] 朱云.明挖地鐵車站下穿高架橋樁基托換施工關(guān)鍵技術(shù)[J].交通世 界,2019(26):27-28.