馮 浩

（中國鐵路蘭州局集團(tuán)有限公司蘭州西工務(wù)段，甘肅 蘭州730050）

為確保高速鐵路高平順性和高穩(wěn)定性，我國高速鐵路橋梁大量采用了常用跨度預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁結(jié)構(gòu)。受施工安裝誤差、橋梁上部結(jié)構(gòu)彎曲變形等因素的影響[1]，運(yùn)營后的橋梁支座出現(xiàn)轉(zhuǎn)角超限等局部病害，嚴(yán)重影響橋梁的安全使用。根據(jù)《高速鐵路橋隧建筑物修理規(guī)則》[2]（TG/GW114-2011）關(guān)于支座劣化等級評定的規(guī)定，支座實(shí)際轉(zhuǎn)角超出設(shè)計(jì)值20%以上評定為A1級，即：構(gòu)件的結(jié)構(gòu)性能嚴(yán)重劣化，進(jìn)一步發(fā)展會危及行車安全，需大修或及時進(jìn)行更新改造整治。

1 概述

蘭新高鐵某特大橋設(shè)計(jì)最高時速250km/h,橋梁全長1001m,孔跨布置為7×24m+25×32m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱支座板四角高差超出安裝允許偏差、轉(zhuǎn)角超限病害，其中5號墩ZX支座上下支座板水平高差25mm、實(shí)測轉(zhuǎn)角0.031rad，超出設(shè)計(jì)值55%；23號墩ZX支座上下支座板水平高差31mm、實(shí)測轉(zhuǎn)角0.039rad，超出設(shè)計(jì)值95%。5號、23號墩上部結(jié)構(gòu)為32m預(yù)應(yīng)力混凝土雙線簡支箱梁，支座采用CKPZ-III-5000客運(yùn)專線盆式橡膠支座，設(shè)計(jì)地震動峰值加速度≤0.2g，轉(zhuǎn)角0.02rad。支座病害情況如圖1所示。

圖1 5號墩ZX支座病害圖

2 整治方案及施工參數(shù)分析

2.1 整治方案

因該線路為運(yùn)營線路，為確保施工過程中橋梁結(jié)構(gòu)的安全，綜合考慮線路運(yùn)行條件、維修天窗時間及作業(yè)空間等因素，采用液壓千斤頂同步頂升箱梁的方法進(jìn)行超限支座調(diào)整施工。

2.2 施工技術(shù)參數(shù)分析

1)頂升安全性分析。由于橋梁結(jié)構(gòu)為簡支箱梁，兩端受力，梁的頂升只是支點(diǎn)的位置發(fā)生了變化，并不改變其結(jié)構(gòu)狀態(tài)；每孔梁上的軌道板為6.5m單元板結(jié)構(gòu)，兩個單元板間設(shè)置寬100mm的伸縮縫，橋梁欄桿、電纜槽等均在梁端處斷開，頂升過程中僅鋼軌伸縮變形產(chǎn)生較小的附加力，可以忽略不計(jì)。因此，對橋墩基礎(chǔ)來說，頂升過程中沒有增加附加荷載，橋梁結(jié)構(gòu)安全。

2)頂升設(shè)備選用及布設(shè)。根據(jù)設(shè)計(jì)資料可知32m跨度箱梁平均自重約830T、二期橫載512T，每孔梁設(shè)支座4個、每端2個，則豎向支座反力約為335T。

頂升設(shè)備選用應(yīng)綜合考慮各種不利因素的影響，原則上取計(jì)算頂升重量的1.2倍以上作為選取的依據(jù)[3]。根據(jù)支座反力以及墩臺的作業(yè)空間，選用6臺型號為QFB-200的千斤頂，油缸外徑245mm、內(nèi)徑200mm，單臺頂力2000kN。在每個支座緊靠支承墊石處布置3臺千斤頂，并在梁端底部采用300×300×20mm的分布鋼板，防止局部應(yīng)力過大，破壞梁體混凝土。千斤頂布置如圖2所示。則梁端單側(cè)頂升能力為200T/臺×6=1200T，頂升安全系數(shù)為 1200T÷（335T×2）≈1.8 倍，滿足頂升要求。

圖2 千斤頂布置示意圖(cm)

3)混凝土局部承壓強(qiáng)度檢算。根據(jù)設(shè)計(jì)資料，梁體為C50預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，橋墩頂帽為C35鋼筋混凝土，為保證結(jié)構(gòu)安全，檢算過程中混凝土強(qiáng)度取值按C35混凝土計(jì)算。

每個千斤頂?shù)氖芰镹=3350kN÷3≈1120kN；既有橋墩頂帽為 C35混凝土[4]，[σc]=9.3MPa。千斤頂油缸外徑為245mm，布設(shè)如圖2所示，根據(jù)《鐵路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[4]（TB10092-2017）計(jì)算面積，則有

計(jì)算底面半徑為：300+245/2=422.5mm

計(jì)算底面積為：A=3.14×0.42252=0.561m2

局部承壓計(jì)算底面積：

AC=πr=3.14×（0.245÷2）2=0.0471m2

混凝土局部承壓提高系數(shù)：

混凝土局部承壓應(yīng)力為：

滿足局部承壓強(qiáng)度要求。

(4)頂升高度控制

橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范要求，簡支梁相鄰兩支點(diǎn)基礎(chǔ)不均勻沉降不大于10mm；文獻(xiàn)[3]研究表明，簡支箱梁的梁體的最大頂升量是由混凝土軌道結(jié)構(gòu)的拉應(yīng)力控制的。根據(jù)實(shí)際作業(yè)需要，設(shè)定最大頂升量為6mm。

3 施工流程及關(guān)鍵工序

主要施工工藝流程為：施工準(zhǔn)備→搭設(shè)施工平臺→安裝調(diào)試千斤頂→松開無砟軌道扣件、支座錨固螺栓→預(yù)頂升→頂梁→安裝臨時支撐→拆除傾支座→鑿除墊石自流平砂漿、調(diào)整地腳螺栓→重新安裝調(diào)平支座→拆除臨時支撐、落梁→安裝模板、支座灌漿→恢復(fù)無砟軌道扣件→拆除頂升設(shè)備→軌道精調(diào)。

3.1 施工準(zhǔn)備

1)施工前詳細(xì)測量支座各項(xiàng)參數(shù)及超限數(shù)據(jù)，確保預(yù)制的異型板技術(shù)參數(shù)滿足現(xiàn)場實(shí)際需要。

2)施工前一日提前清理墩頂及支座墊石表面雜物，封鎖前1h對支座上下板臨時連接，并將頂升設(shè)備安裝調(diào)試到位，節(jié)省天窗作業(yè)時間。

3)在每孔梁靠近頂升端底部設(shè)置橫向和縱向位移觀測點(diǎn)各2個，監(jiān)控梁體縱橫向位移。

3.2 梁體頂升

1)解除約束，頂升前以調(diào)整支座處的梁端縫為中心，松開前后各20m范圍內(nèi)的線路扣件，并撤出軌下6mm橡膠墊板；采用專用管鉗將超限支座上下座板錨固螺栓全部拆除。

2)試頂升，頂升之前必須進(jìn)行試頂升，檢查千斤頂、油管是否有漏油，梁體、墩臺是否有壓裂等異常情況。

3)梁體頂升采用計(jì)算機(jī)控制多點(diǎn)同步液壓頂升系統(tǒng)，確?？刂贫帱c(diǎn)同步頂升，各千斤頂同步位移差≤±0.5mm，并準(zhǔn)確控制梁體頂升高度[5]。頂升過程應(yīng)采用分級頂升，每一級行程的最大位移控制在2mm以內(nèi)，發(fā)現(xiàn)異常情況立即停止頂升并分析原因，排除問題后方可繼續(xù)頂升。

4)在頂升達(dá)到設(shè)定高度6mm后，停止加載，進(jìn)行千斤頂保壓，及時增設(shè)臨時支撐墊實(shí)梁體，并采集液壓表各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

5)頂升過程中設(shè)置專人對梁體的橫向、縱向位移進(jìn)行監(jiān)測，一旦超出限定值，立及通知負(fù)責(zé)人停止頂升。

3.3 支座調(diào)整

1)拆除支座。臨時支撐安裝穩(wěn)定后，根據(jù)既有支座位置在墊石上標(biāo)出支座十字交又中心線，用電鎬鑿除支座四周的灌漿層，將支座沿預(yù)設(shè)軌道移出梁底，并及時清理支座位置及周圍雜物。

2)鑿除灌漿層。支座移出后，沿支座底面以下12mm劃線刻槽，確保鋼筋保護(hù)層，然后用電鎬快速鑿除混凝土墊石表面的灌漿層。

3)割除預(yù)埋套筒。根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)，用切割機(jī)將下底座板地腳螺栓預(yù)埋套筒打磨平整，并清洗混凝土表面。

4)支座調(diào)整。對支座上底板傾斜的調(diào)整，采用預(yù)制的異型上支座板更換原有支座板進(jìn)行調(diào)整，預(yù)制異型上支座板需提前對問題支座進(jìn)行準(zhǔn)確測量并提供數(shù)據(jù)。在專業(yè)技術(shù)人員的指導(dǎo)下，將預(yù)制的異型上支座板與下支座板進(jìn)行組裝調(diào)平，使得支座球體完全吻合。同時根據(jù)安裝時的溫度設(shè)置好偏移量[6]，用鋼筋將上下支座板臨時焊接固定，再將組裝好的支座移至原設(shè)計(jì)位置，安裝錨固螺栓。

對支座下底板傾斜的調(diào)整，首先鑿除灌漿層，待支座移出后快速鑿除墊石表面的灌漿層，采用切割機(jī)將下底座板地腳螺栓預(yù)埋套筒打磨平整，同時在支座板底部加墊不同厚度規(guī)格的鋼板進(jìn)行調(diào)平，安裝新的地腳螺栓，確保支座平整度控制在1mm之內(nèi)。

3.4 落梁

1)落梁時，先頂升梁體1mm左右，拆除臨時支撐，開始緩慢落梁（速度控制在1mm/min左右），落梁過程要保持梁體整體平穩(wěn)，直到梁體落實(shí)為止?？稍诜缆淞号c墊石間加塞硬木，防止梁體發(fā)生橫向位移。

2)梁體就位后，對支座上鋼板與梁底的密貼情況、支座下鋼板與墊石的密貼情況進(jìn)行檢查，確保支座與梁底、墊石密貼。

3)落梁過程中專人對梁體的橫向、縱向位移進(jìn)行監(jiān)測記錄，一旦超出限定值，立刻通知負(fù)責(zé)人停止落梁作業(yè)。若梁體產(chǎn)生橫向位移，可采用10T千斤頂利用防落梁進(jìn)行糾偏。

3.5 支座灌漿

落梁到位后，安裝支座灌漿層模板，進(jìn)行支座灌漿。灌漿采用重力式灌漿法，材料嚴(yán)格按照配合比進(jìn)行拌制，并留好試塊，強(qiáng)度達(dá)到20MPa以上時，方可回油退頂。

3.6 拆除頂升設(shè)備、恢復(fù)線路

拆除頂升系統(tǒng)，清理施工作業(yè)現(xiàn)場。及時恢復(fù)無砟軌道軌道扣件，并組織對調(diào)整支座前后200m范圍內(nèi)線路進(jìn)行檢查，對超限處所及時組織進(jìn)行精調(diào)，確保軌道幾何尺寸符合列車放行標(biāo)準(zhǔn)。支座調(diào)整施工全部結(jié)束后，對線路進(jìn)行測量精調(diào)，逐級恢復(fù)線路允許速度。

4 結(jié)束語

該橋梁支座病害經(jīng)過維修整治后，經(jīng)過近半年的運(yùn)營實(shí)踐，無砟軌道底座板、軌道板沒有出現(xiàn)離縫，軌道恢復(fù)后幾何尺寸狀態(tài)良好，線路條件安全可控，達(dá)到了預(yù)期的效果。從實(shí)踐效果表明，采取大噸位千斤頂多點(diǎn)同步頂升方法進(jìn)行支座的維修調(diào)整，能有效解決高速鐵路簡支梁橋支座轉(zhuǎn)角超限病害，同時為運(yùn)營高速鐵路無砟軌道橋梁支座維修整治積累更多的經(jīng)驗(yàn)。