王亞國(guó)

（中鐵一局集團(tuán)第四工程有限公司，陜西咸陽(yáng) 712000）

1 工程概況

商合杭鐵路一特大橋跨S325省道采用（60+100+100+60）m連續(xù)梁，梁體采用單箱單室、變高度、變截面直腹板形式。連續(xù)梁主墩為64#，65#，66#，邊墩為63#，67#。連續(xù)梁共設(shè)置10個(gè)球型鋼支座，與連續(xù)梁相鄰的62#—63#墩架設(shè)簡(jiǎn)支梁。具體跨度及支座布置見(jiàn)圖1。其中：①，③為縱向活動(dòng)支座；②，④為多向活動(dòng)支座；⑤為固定支座；⑥為橫向活動(dòng)支座。

圖1 支座布置（單位：m）

63#墩為高低墩，低墩（高13.5 m）側(cè)為連續(xù)梁，高墩（高15.3 m）側(cè)為32.6 m簡(jiǎn)支梁，墩身采用C35鋼筋混凝土澆筑，墊石采用C50鋼筋混凝土澆筑。低墩側(cè)支座采用TJQZ‐通橋8361鐵路橋梁球型支座[1]；高墩側(cè)支座采用TJQZ‐8360鐵路橋梁球型支座[2]。

橋梁驗(yàn)收時(shí)發(fā)現(xiàn)63#墩連續(xù)梁端線路左側(cè)支座上鋼板大小里程方向預(yù)留偏移量均與理論計(jì)算值相差非常大[3]。根據(jù)設(shè)計(jì)要求安裝支座上鋼板時(shí)應(yīng)向小里程側(cè)預(yù)留5.8 cm偏移量。不考慮溫度對(duì)梁體收縮的影響，施工完成時(shí)上鋼板大小里程方向理論偏移量均為17 cm?？紤]目前最高氣溫35℃（合龍時(shí)氣溫10℃），梁體受溫度影響最大伸長(zhǎng)量為4 cm，支座上鋼板小里程側(cè)理論偏移量21 cm，大里程側(cè)理論偏移量13 cm。通過(guò)測(cè)量63#墩連續(xù)梁端線路左側(cè)支座上鋼板小里程側(cè)、大里程側(cè)預(yù)留偏移量分別為10，24 cm。

2 處理方案和技術(shù)要求

2.1 處理方案

針對(duì)63#墩左側(cè)球形支座上鋼板縱向預(yù)留偏移量考慮不足的問(wèn)題，為確保其在極限溫度下正?；魄矣懈挥嗔?，結(jié)合實(shí)際情況，將已安裝的支座上鋼板更換為導(dǎo)向鋼板及不銹鋼板向小里程方向偏移70 mm的異形支座上鋼板（見(jiàn)圖2），其余組件不變。采用PLC（Programmable Logic Controller）同步頂升系統(tǒng)控制大噸位液壓千斤頂[4]，更換已安裝的支座上鋼板。

圖2 支座上鋼板平面圖（單位：mm）

2.2 技術(shù)要求

商合鐵路設(shè)計(jì)為雙線，時(shí)速350 km，線間距5.0 m。設(shè)計(jì)荷載采用ZK活載，采用CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道，軌頂至梁頂0.738 m。鋪設(shè)無(wú)縫線路，鋼軌60 kg/m?，F(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)開(kāi)始聯(lián)調(diào)聯(lián)試，確保運(yùn)營(yíng)安全是最關(guān)鍵的技術(shù)要求。

1）支座安裝縱向預(yù)偏量及梁端補(bǔ)償技術(shù)要求

支座縱向預(yù)偏量指上鋼板偏離理論中心的距離。設(shè)Δδ1為箱梁在預(yù)應(yīng)力、二期恒載和收縮徐變作用下引起的各支座位移量，Δδ2為由于實(shí)際合龍溫度與計(jì)算溫度之差引起的各支座位移量，則各支座的縱向預(yù)偏量Δ=-Δδ1+Δδ2。其中負(fù)號(hào)表示按計(jì)算所得位移反方向設(shè)置預(yù)偏量。本橋設(shè)計(jì)合龍溫度為5～15℃。施工過(guò)程中應(yīng)根據(jù)具體的合龍溫度、混凝土齡期、預(yù)應(yīng)力情況、工期等確定支座預(yù)偏量。各支座Δδ1數(shù)值及方向見(jiàn)表1。

表1 各支座Δδ1數(shù)值及其方向

由預(yù)應(yīng)力、二期恒載和收縮徐變共同作用引起的邊支座位移量為58 mm。施工時(shí)參考該值，再考慮實(shí)際情況對(duì)梁端進(jìn)行補(bǔ)償。

2）同步抬梁技術(shù)要求

箱梁頂升速率不得大于3 mm/min；箱梁落頂速率不得大于2 mm/min；同步頂升誤差不得超過(guò)3 mm。落梁就位后，與原標(biāo)高相差不得超過(guò)1 mm[5]。嚴(yán)格控制頂升量，頂升時(shí)觀察各千斤頂?shù)捻斏叨仁欠裢?，發(fā)現(xiàn)不同步時(shí)及時(shí)調(diào)整。頂升到位后立即將千斤頂鎖定。

3 支座更換施工流程

3.1 施工準(zhǔn)備

1）人員培訓(xùn)與設(shè)備校檢，支座狀態(tài)檢查確認(rèn)，橋梁結(jié)構(gòu)檢查。嚴(yán)格培訓(xùn)操作人員，考核合格才能上崗。對(duì)所需施工設(shè)備進(jìn)行校檢標(biāo)定，保證設(shè)備精度達(dá)標(biāo)、性能穩(wěn)定。

2）確定上橋位置，防落梁擋塊拆除，支座圍板拆除，梁體縱向限位。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查各個(gè)橋墩高度后，確定從64#墩上橋，通過(guò)箱梁內(nèi)部到達(dá)63#墩頂。拆卸63#墩連續(xù)梁端防落梁擋塊和支座圍板，清理墩頂影響操作的雜物等。為了預(yù)防頂起后梁體縱向竄動(dòng)，在連續(xù)梁與簡(jiǎn)支梁的梁縫采取限位措施。每個(gè)梁縫的左側(cè)和右側(cè)位置在塑料袋內(nèi)灌注自流平砂漿進(jìn)行梁體縱向限位。限制 61#—62#，62#—63#共 2片梁。

3）支座上鋼板滑出平臺(tái)搭設(shè)，墩頂、梁底鋼板固定。由于支座為縱向活動(dòng)支座，待更換的上鋼板必須順橋沿大里程方向滑移脫落。為確保安全拆除，在大里程方向搭設(shè)上鋼板滑出平臺(tái)（圖3）。為避免在頂升作業(yè)時(shí)橋墩墩頂和連續(xù)梁梁底受到破壞，分別在千斤頂頂部和底部鋪墊厚25 m的鋼板（圖4）。

圖3 支座上鋼板滑出平臺(tái)

圖4 千斤頂頂部和底部鋪墊鋼板

4）千斤頂布置

根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的支點(diǎn)反力（表2）以及支座豎向承載力，63#墩頂升時(shí)配置6臺(tái)600 t液壓千斤頂[6]。

表2 橋墩頂支點(diǎn)反力

現(xiàn)場(chǎng)截取千斤頂上下鋼墊板。根據(jù)防落梁預(yù)埋鋼板尺寸，鋼墊板面積不小于0.16 m2。橋墩液壓千斤頂布置如圖5所示。連續(xù)梁側(cè)2臺(tái)千斤頂通過(guò)一個(gè)傳感器控制，故采用一個(gè)編號(hào)。

圖5 63#墩液壓千斤頂布置（單位：cm）

為保證支座上鋼板順利取出和安裝，安裝千斤頂前，須對(duì)梁底支座預(yù)埋鋼板周圍混凝土錯(cuò)臺(tái)采用手持角磨機(jī)進(jìn)行打磨。采用汽車吊將所需的液壓千斤頂?shù)踔炼枕?，再滑移至墩頂固定好的平臺(tái)上。在液壓千斤頂頂帽與梁底之間加墊薄橡膠板，防止在頂升過(guò)程中出現(xiàn)滑動(dòng)現(xiàn)象。放置下鋼墊板前由測(cè)量組先定位，并用細(xì)砂找平。根據(jù)千斤頂位置提前在下鋼墊板上刻畫中心線，千斤頂放置時(shí)與鋼墊板中心線對(duì)齊。

液壓千斤頂?shù)捻斏捎肞LC液壓同步頂升控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)由PLC液壓控制室、液壓泵站、液壓千斤頂、位移監(jiān)控系統(tǒng)等組成?？刂葡到y(tǒng)通過(guò)力的平衡自動(dòng)調(diào)整各點(diǎn)頂升力。各點(diǎn)所需的頂升力與實(shí)際提供值相符。在連續(xù)梁頂升過(guò)程中，為保證橫橋向兩點(diǎn)同步，布置位移傳感器時(shí)注意每個(gè)傳感器盡可能靠外側(cè)且在同一直線上，且該直線要與液壓千斤頂平行。

5）橋面測(cè)量及監(jiān)測(cè)

①測(cè)量施工區(qū)段軌道溫度。為防止鋼軌溫度過(guò)高時(shí)松開(kāi)扣件對(duì)鋼軌產(chǎn)生影響，頂升之前安排專人對(duì)鋼軌溫度進(jìn)行測(cè)量。溫度達(dá)到35℃以下時(shí)松開(kāi)63#墩梁縫大小里程各2塊軌道板長(zhǎng)度范圍內(nèi)的扣件，頂升施工完成后再恢復(fù)。

②63#和64#墩差異沉降監(jiān)測(cè)。頂升前安排人員對(duì)63#，64#墩的標(biāo)高進(jìn)行初始測(cè)量，頂升過(guò)程中更換支座上鋼板時(shí)、落梁后進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，并與初始標(biāo)高進(jìn)行比較。

③梁體、無(wú)砟軌道測(cè)量及監(jiān)測(cè)。更換63#墩連續(xù)梁端線路左側(cè)支座上鋼板前，在62#—64#墩區(qū)段無(wú)砟軌道上布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)并編號(hào)，采用全站儀進(jìn)行測(cè)量，記錄初始平面坐標(biāo)和標(biāo)高；上鋼板更換完成后再次測(cè)量，并和初始測(cè)量結(jié)果對(duì)比，對(duì)不符合要求的進(jìn)行精調(diào)，以滿足軌道平順性要求。

④營(yíng)業(yè)線路封鎖。按照聯(lián)調(diào)聯(lián)試指揮部要求提前呈報(bào)營(yíng)業(yè)線施工計(jì)劃書(shū)，寫明需要封鎖施工的段落和時(shí)間，嚴(yán)格按照批復(fù)的營(yíng)業(yè)線施工計(jì)劃進(jìn)行封鎖施工。計(jì)劃在1個(gè)天窗內(nèi)完成支座更換，封鎖時(shí)間控制在240 min以內(nèi)，詳見(jiàn)表3。施工期間設(shè)置防護(hù)人員進(jìn)行防護(hù)。

表3 單個(gè)支座更換時(shí)間

3.2 支座頂升施工

根據(jù)對(duì)中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司在京津城際、京福高速鐵路支座病害數(shù)據(jù)的處理和分析，頂升過(guò)程中在確保橋梁四點(diǎn)同步頂升偏差不超過(guò)±0.5 mm的前提下梁體最大頂升量為15 mm。

根據(jù)連續(xù)梁施工圖，計(jì)算得知63#—64#墩梁體豎向撓度最大限值為34 mm。

橋梁四點(diǎn)同步頂升作業(yè)步驟如下：

1）使用PLC同步頂升系統(tǒng)分級(jí)同步加壓，頂升連續(xù)梁。

2）封鎖施工[7]命令下達(dá)后，先將63#墩待更換支座上鋼板螺栓全部拆除，松開(kāi)63#墩梁縫大小里程各2塊軌道板長(zhǎng)度范圍內(nèi)的鋼軌扣件，其余3個(gè)支座上鋼板螺栓僅需擰出15 mm的長(zhǎng)度（便于支座與箱梁正常脫離），然后將液壓千斤頂完全貼合于梁底，開(kāi)始試頂升（頂升上限設(shè)置為10 mm、速率設(shè)置為1 mm/min）。試頂升時(shí)要時(shí)刻觀察顯示屏上各點(diǎn)的位移數(shù)據(jù)、橋墩支座的脫離情況、千斤頂受力部位有無(wú)異常等，待達(dá)到設(shè)置值后，如無(wú)異常則可以開(kāi)始頂升，直至達(dá)到頂升高度。

3）打開(kāi)〈同步監(jiān)控〉程序，進(jìn)入〈頂升設(shè)置〉頁(yè)面。選定頂升各點(diǎn)將其打開(kāi)，然后進(jìn)入〈頂升監(jiān)控〉頁(yè)面，設(shè)定好各點(diǎn)的貼合壓力。打開(kāi)總按鈕，將單動(dòng)開(kāi)關(guān)撥至左邊位置，然后按下〈貼合〉按鈕，各點(diǎn)開(kāi)始頂升，此時(shí)〈貼合〉燈閃爍，當(dāng)〈貼合〉燈常亮?xí)r，表示千斤頂和梁體貼合結(jié)束（圖6）。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)指揮確認(rèn)各工序準(zhǔn)備就緒后，總指揮下達(dá)開(kāi)始命令，現(xiàn)場(chǎng)指揮通過(guò)對(duì)講機(jī)下達(dá)頂升指令，操作人員按下〈上升〉按鈕。四點(diǎn)千斤頂開(kāi)始運(yùn)動(dòng)（圖7），當(dāng)四點(diǎn)千斤頂?shù)奈灰七_(dá)到需要的頂升量時(shí)，按下〈停止〉按鈕即可。

4）各觀測(cè)點(diǎn)人員仔細(xì)觀察百分表，約1 min后頂升高度達(dá)到1 mm停止頂升。通過(guò)對(duì)講機(jī)確認(rèn)各部位正常后，現(xiàn)場(chǎng)指揮下達(dá)指令給操作人員，頂升高度2 mm和3 mm分別停止頂升，再次檢查設(shè)備和工裝情況。若正常則繼續(xù)頂升。

圖6 貼合界面

圖7 頂升界面

5）頂升過(guò)程中各監(jiān)控人員密切監(jiān)視各測(cè)量設(shè)備，有突變情況及時(shí)通過(guò)對(duì)講機(jī)向現(xiàn)場(chǎng)指揮報(bào)告監(jiān)測(cè)情況?，F(xiàn)場(chǎng)指揮根據(jù)情況判斷是否終止施工。

6）頂升高度達(dá)到10 mm時(shí)支座上鋼板可以移動(dòng)，此時(shí)千斤頂總負(fù)荷1 396.6 t，各個(gè)千斤頂之間位移最大相差0.2 mm，見(jiàn)表4。

表4 千斤頂最終位移、負(fù)荷

7）同步頂升系統(tǒng)將梁體頂起10 mm時(shí)梁底與待更換支座上鋼板脫離。首先在液壓千斤頂伸出活塞部位插入U(xiǎn)形自鎖裝置，四點(diǎn)千斤頂同步下降，利用U形自鎖裝置支撐連續(xù)梁。然后采用2 t倒鏈、滾杠、小撬棍等輔助機(jī)具順橋向?qū)⒋鼡Q支座上鋼板滑至橋墩處搭設(shè)的臨時(shí)存放平臺(tái)并用吊車吊至橋下。再將新支座上鋼板吊至平臺(tái)上，滑入原位置，螺絲孔對(duì)位，調(diào)整四角高差[8]。

8）同步頂升連續(xù)梁，拆除U形自鎖裝置，同步下降連續(xù)梁，讓其支座完全受力，緊固支座上鋼板螺栓，再次檢查支座四角高差。

9）施工完成后恢復(fù)松開(kāi)的扣件，并對(duì)軌道進(jìn)行精調(diào)；拆除支座上鋼板存放平臺(tái)，安裝拆卸下來(lái)的支座圍板、防落梁擋塊；使用清理工具將橋墩范圍內(nèi)清理干凈。

4 施工注意事項(xiàng)

1）控制四點(diǎn)頂升力，單點(diǎn)頂升力與四個(gè)支點(diǎn)頂升力的平均值相差不超過(guò)5%為宜[9]，防止千斤頂受力不均勻。

2）施工現(xiàn)場(chǎng)前要對(duì)施工平臺(tái)、護(hù)欄等進(jìn)行安全隱患排查。橋梁頂升過(guò)程中派人觀察相鄰橋墩、橋面各部位的變化情況，及時(shí)向現(xiàn)場(chǎng)指揮匯報(bào)。

3）千斤頂卸壓要保持同步，液壓油路安裝一定要可靠，不得泄漏。

4）頂升前仔細(xì)分析頂升區(qū)段軌道情況，充分考慮63#墩支座頂升高度，合理安排鋼軌扣件松開(kāi)范圍。

5 結(jié)論

針對(duì)一跨省道特大橋（60+100+100+60）m連續(xù)梁縱向活動(dòng)支座上鋼板預(yù)留偏移量不足問(wèn)題，提出更換支座上鋼板方案。施工技術(shù)總結(jié)如下：

1）結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況將已安裝的支座上鋼板更換為導(dǎo)向鋼板及不銹鋼板向小里程偏移70 mm的異形支座上鋼板，保證了支座在極限狀態(tài)下能夠正常滑動(dòng)。

2）采用PLC同步頂升系統(tǒng)控制大噸位液壓千斤頂對(duì)支座上鋼板進(jìn)行更換，確保各千斤頂同步頂升、同步受力，避免損壞梁體。

3）更換支座上鋼板后，梁體在熱脹冷縮和運(yùn)營(yíng)外力作用下可正?；瑒?dòng)，確保了高速鐵路運(yùn)營(yíng)安全。