冉隆波

(北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司，北京 100068)

1 工程概況

1.1 新興橋西北異形板

新興橋(原名公主墳立交)建于1994年，位于北京市西三環(huán)與復(fù)興路交叉處，主線橋南北走向，主線橋共21跨，全長528 m。

西北異形板板厚0.76 m,橋面鋪裝為8 cm厚瀝青混凝土,板頂設(shè)防水層。17-1號(hào)、17-3號(hào)、17-4號(hào)墩均采用1.2 m×0.9 m的矩形墩柱，墩柱下接6.5 m×3.0 m×2.5 m的兩樁承臺(tái)，承臺(tái)下接人工挖孔擴(kuò)底樁，樁基直徑1.5 m，樁長8.5 m；17-2號(hào)、17-5號(hào)～17-8號(hào)1.2 m×0.9 m的矩形墩柱，墩柱下接6.5 m×3.0 m×2.5 m的兩樁承臺(tái)，承臺(tái)下接人工挖孔擴(kuò)底樁，除17-2號(hào)墩西側(cè)樁基直徑1.3 m外，其余樁基直徑1.5 m，樁長均為7.5 m。

西北異形板新增墩柱、承臺(tái)、樁基礎(chǔ)，分別為17-2′，17-3′，柱頂安裝調(diào)高支座。對(duì)西北異形板的部分墩柱進(jìn)行支頂頂升，消除部分沉降。頂升后加墊鋼板，頂升施工全過程中實(shí)時(shí)自動(dòng)化第三方監(jiān)測。西北板頂升工程總平面圖見圖1。

1.2 異形板頂升主要工程內(nèi)容

西北異形板頂升主要工程內(nèi)容見表1。

2 頂升方案

2.1 施工流程

支架準(zhǔn)備→頂升設(shè)備準(zhǔn)備→頂升系統(tǒng)調(diào)試→預(yù)頂升→正式頂升→塞墊鋼板。

2.2 主要施工方案

2.2.1支架準(zhǔn)備

1)承臺(tái)開挖。

利用墩柱承臺(tái)作頂升立柱基礎(chǔ)。根據(jù)現(xiàn)況新興橋承臺(tái)尺寸，由測量人員放出基坑開挖邊線，開挖邊坡按1∶0.33考慮。首先沿開挖邊線拆除原地面鋪設(shè)的步道磚，用風(fēng)鎬破除二灰結(jié)構(gòu)層，然后人工開挖土方至承臺(tái)頂面，清理干凈。

表1 西北異形板頂升主要工程內(nèi)容

2)支架立柱基礎(chǔ)施工。

采用在現(xiàn)況承臺(tái)上植筋作為支架立柱的固定錨栓，通過法蘭盤與支架立柱連接，現(xiàn)況承臺(tái)即為立柱基礎(chǔ)。經(jīng)初步勘察及計(jì)算現(xiàn)況承臺(tái)滿足立柱安裝需求。

3)頂升支架安裝。

本次頂升設(shè)計(jì)支頂系統(tǒng)必須支承于承臺(tái)頂面。頂升支架采用45號(hào)φ406無縫鋼管焊接，為L=2.0 m和L=1.5 m模數(shù)式，現(xiàn)場根據(jù)實(shí)際高度進(jìn)行現(xiàn)場拼裝。上下設(shè)法蘭盤，并設(shè)耳板，以方便栓接，各節(jié)鋼管之間用高強(qiáng)螺栓栓接，每組鋼管間則以L8×10角鋼聯(lián)結(jié)。將千斤頂放置于支架頂端法蘭盤的上墊鋼板上，厚度30 mm。

為加強(qiáng)17-2,17-2′，頂升鋼立柱受力整體性，在現(xiàn)有立柱基礎(chǔ)上增設(shè)輔助聯(lián)結(jié)鋼立柱，并相鄰立柱采用角鋼聯(lián)結(jié)，輔助聯(lián)結(jié)鋼立柱僅起聯(lián)結(jié)作用不作為頂升使用。

2.2.2頂升設(shè)備準(zhǔn)備

為保證頂升中橋梁結(jié)構(gòu)的安全，采用PLC控制液壓同步頂升系統(tǒng)，PLC控制液壓同步系統(tǒng)由液壓系統(tǒng)(油泵、油缸等)、檢測傳感器、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等幾個(gè)部分組成。

1)頂升油缸。

采用ENERPAC300t雙作用自鎖式液壓千斤頂油缸共計(jì)20支。

2)液壓泵站。

同步頂升系統(tǒng)配備2臺(tái)12點(diǎn)同步泵站；電動(dòng)液壓泵用于為系統(tǒng)提供動(dòng)力源，同步閥組用于油缸動(dòng)作控制，電控箱用于系統(tǒng)的電源控制、壓力和位移傳感器的信號(hào)采集與處理以及同步閥組的動(dòng)作控制等。

3)同步控制系統(tǒng)。

PLC液壓同步控制系統(tǒng)由液壓系統(tǒng)(含檢測傳感器)、計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)兩個(gè)部分組成，該系統(tǒng)能全自動(dòng)完成同步位移，實(shí)現(xiàn)力和位移控制、操作閉鎖、過程顯示、故障報(bào)警等多種功能。該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):a.具有友好Windows用戶界面的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；b.整體安全可靠，功能齊全；c.操作控制集中，所有油缸既可同時(shí)控制，也可單獨(dú)控制；d.同步控制點(diǎn)數(shù)量可根據(jù)需要設(shè)置，適用于大體積結(jié)構(gòu)物的同步位移；e.各控制點(diǎn)同步偏差極小，結(jié)構(gòu)物的移位精確[2]。

同步頂升系統(tǒng)采用觸摸屏主控操作方式，用于頂升油缸的動(dòng)作控制、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集與顯示、報(bào)警與故障信息顯示等。主控制觸摸屏通過總線與泵站通訊。系統(tǒng)配置12個(gè)位移和壓力傳感器，用于控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集當(dāng)前位移值和壓力值，監(jiān)控負(fù)載和位移狀態(tài)，形成閉環(huán)控制。系統(tǒng)配置高壓軟管，用于油缸與泵站的連接。高壓軟管配有快速接頭，方便現(xiàn)場快速連接與拆卸。系統(tǒng)配置有相應(yīng)的信號(hào)線，用于現(xiàn)場壓力和位移信號(hào)的采集，如圖2所示。

2.2.3頂升系統(tǒng)調(diào)試

1)液壓系統(tǒng)檢查。

油缸安裝牢固正確；泵站與油缸之間的油管連接正確、可靠；油箱液面達(dá)到規(guī)定高度；液壓系統(tǒng)運(yùn)行是否正常，油路有無堵塞或泄漏；液壓油是否需要通過空載運(yùn)行過濾清潔。

2)控制系統(tǒng)檢查。

系統(tǒng)安裝就位并已調(diào)試完畢；各路電源，其接線、容量和安全性都符合規(guī)定：控制裝置接線、安裝正確無誤；保證數(shù)據(jù)通訊線路正確無誤；PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行是否正常，液壓系統(tǒng)對(duì)控制指令反應(yīng)是否靈敏；各傳感器系統(tǒng)，保證信號(hào)正確傳輸；系統(tǒng)能否升降自如；拉線傳感器的工作情況；各種閥的工作狀況是否正常，是否需要更換等。

2.2.4預(yù)頂升

同步頂升采用全局位移同步，載荷實(shí)時(shí)控制的施工方案。預(yù)頂升過程中實(shí)時(shí)荷載新墩柱不大于180 t，原墩柱不大于350 t，頂升過程中異形板變形預(yù)警值不超過2 mm。為了觀察和考核整個(gè)頂升施工系統(tǒng)的工作狀態(tài)，在正式頂升之前，進(jìn)行預(yù)頂升。預(yù)頂升2次測試設(shè)備準(zhǔn)備情況，復(fù)核頂力與梁體位移的關(guān)系，觀察梁體與支撐之間是否密合。

2.2.5正式頂升

同步頂升過程中，全局位移同步，載荷實(shí)時(shí)控制的施工方案。頂升過程中相鄰墩柱頂升高度差不得大于3 mm，同一墩柱上的千斤頂位移差不超過0.5 mm，實(shí)時(shí)荷載新墩柱不大于180 t，原墩柱不大于350 t。為控制墩柱上方千斤頂位移差，頂升過程中每次頂升的位移為0.5 mm。頂升過程中，應(yīng)對(duì)異形板位移、板底裂縫、橋面系、伸縮縫、欄桿進(jìn)行觀測、監(jiān)測，確保橋梁安全。西北異形板兩兩串聯(lián)控制油缸布置見圖3。

3 豎向變形自動(dòng)化監(jiān)測

3.1 監(jiān)測點(diǎn)布置

新興橋西北異形板豎向位移變形監(jiān)測采用LVDT位移傳感器自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)，將位移計(jì)通過表座支架將傳感器側(cè)桿頂針直接頂在異形板下方，需要避免加固粘貼鋼板干擾。

本工程在每個(gè)支頂墩柱上方四個(gè)方向各布設(shè)一個(gè)位移傳感器。同時(shí)，在每個(gè)頂升墩柱上布設(shè)一個(gè)靜力水準(zhǔn)傳感器，消除由于墩柱受壓引起的墩柱沉降誤差，得到了異形板的絕對(duì)位移，西北異形板共布設(shè)20個(gè)豎向位移測點(diǎn)。

3.2 傳感器技術(shù)要求

LVDT位移傳感器內(nèi)置軸承，增強(qiáng)探頭穩(wěn)定性，大大提高回彈式位移傳感器的精度。直徑20 mm，不銹鋼304外殼，回彈式，直流單電源供電，內(nèi)置高性能信號(hào)解調(diào)器，如表2所示。

表2 LVDT位移傳感器主要技術(shù)指標(biāo)

利用150 mm×150 mm×10 mm的鋼板將磁性表座固定在墩柱上方，平整為主，將表座鎖住，傳感器通過表座支架將傳感器側(cè)桿頂針直接頂在異形板下方。用現(xiàn)場智能終端，獲取初始讀數(shù)調(diào)零即可,如圖4所示。

3.3 數(shù)據(jù)采集

現(xiàn)場采集終端和傳感器通過485總線連接傳感器，傳感器安裝固定好后進(jìn)行初始值調(diào)零。現(xiàn)場頂升過程中實(shí)時(shí)顯示變化量。數(shù)據(jù)通過GPRS同步傳輸至計(jì)算機(jī)，并生成自動(dòng)化報(bào)表。采集設(shè)備最大連線距離為400 m，如圖5所示。

信息管理系統(tǒng)由臺(tái)式計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)采集管理軟件組成。臺(tái)式計(jì)算機(jī)用作監(jiān)控主機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測并用于監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理和監(jiān)測成果的輸出等功能。

4 頂升成果

通過表3，各支座都順利加墊鋼板，不同程度消除沉降，基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)。

表3 西北異形板最終頂升成果

續(xù)表

5 結(jié)語

隨著全國公路網(wǎng)的快速建設(shè)，橋梁修建的也越來越多，許多早期建設(shè)的橋梁支座開始出現(xiàn)橡膠老化、剪切變形、鋼板外露等病害，有必要對(duì)老橋橡膠支座進(jìn)行“手術(shù)”——取出舊支座，更換新支座，橋梁頂升施工工藝也就應(yīng)運(yùn)而生。因此，我們要加強(qiáng)橋梁頂升技術(shù)的研究，促進(jìn)橋梁工程的發(fā)展。