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        多點同步頂升技術(shù)在空心板梁橫向“扭轉(zhuǎn)”改造中的應(yīng)用

        2021-12-28 13:04:08康慶祥
        福建交通科技 2021年9期
        關(guān)鍵詞:橫坡空心橋面

        ■康慶祥

        (福建省三安建設(shè)有限公司,漳州 363000)

        近年交通事業(yè)的迅速發(fā)展,目前的公路狀況仍無法滿足人們在交通出行方面日益增長的需求。 對現(xiàn)有道路的改造能夠有效的利用現(xiàn)有道路資源,降低改造成本。 PLC 液壓整體同步頂升技術(shù)是一種力和位移綜合控制的科學(xué)頂升方法。 采用先進的多點同步頂升施工技術(shù), 可以保證工程的施工質(zhì)量,降低改造成本[1]。 本工程通過采用多點同步頂升技術(shù),充分利用現(xiàn)有梁片,將預(yù)制空心板梁橋橫坡由“負向”調(diào)整為“正向”,配合公路路線改造工程的實施。采用現(xiàn)場施工監(jiān)控數(shù)據(jù)的反饋, 掌握頂升橋梁狀態(tài),保障結(jié)構(gòu)的安全以及施工質(zhì)量。

        1 工程概況

        某橋位于G324 漳州境內(nèi), 是324 國道南段升級改造控制性工程。 橋梁左幅設(shè)計橋梁全寬10.75 m,布置為: 0.5 m(防撞墻)+9.75 m(行車道)+0.5 m (防撞墻)。 橋梁全長54.04 m,采用3 跨16 m簡支預(yù)應(yīng)力混凝土空心板結(jié)構(gòu),橋梁結(jié)構(gòu)見圖1。上部結(jié)構(gòu)采用16 m 預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心板, 板底預(yù)埋鋼板在空心板底板, 其外露中心厚度為15 mm,距墊石高度底總高度為15 cm。 下部結(jié)構(gòu)橋墩采用雙柱式橋墩,鉆孔灌注樁基礎(chǔ),橋臺為樁基接蓋梁橋臺,鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。 本橋平面位于直線上, 橋面單向橫坡, 橫坡為2%, 縱斷面縱坡為0.069%。 為配合道路升級改造,按一級公路標準分離式雙幅橋建設(shè),需要將原橋梁繞路線走向進行順時針“扭轉(zhuǎn)”。

        圖1 橋梁結(jié)構(gòu)布置示意圖

        2 多點同步頂升技術(shù)的應(yīng)用

        2.1 頂升“扭轉(zhuǎn)”方案

        根據(jù)此次的改造設(shè)計圖紙, 該橋梁單幅采用PLC 同步頂升技術(shù), 將單幅橋面橫坡調(diào)整,橋面系整體抬高,調(diào)整橋面橫向坡比。 橋梁同步頂升后,需要進行橋面橫坡調(diào)整。 原橋面設(shè)計為“橫坡為2%,傾角為橋梁內(nèi)側(cè)”,現(xiàn)調(diào)整為“橫坡為2%,傾角為橋梁外側(cè)”。 單幅橋梁分為3 跨,橋面橫坡采取分跨調(diào)整。 橋面橫坡調(diào)整前后示意圖見圖2、3。

        圖2 原橋面橫坡高程點示意圖

        圖3 橋面橫坡調(diào)整后高程點示意圖

        2.2 頂升準備工作

        2.2.1 支撐點位置選取

        現(xiàn)場橋蓋梁與梁底的有效操作空間為15 cm,千斤頂不需要搭設(shè)額外的支撐支架。 為了確保項目開展過程中各頂升點處的位移同步,真正實現(xiàn)同步頂升,每個墩柱處的千斤頂頂升力應(yīng)能夠單獨調(diào)控而不受其他墩柱處千斤頂調(diào)控的影響。 支撐點選擇在腹板下方,防止梁底頂裂。 為防止破壞鉸縫,千斤頂不能布置在鉸縫處(圖4)。

        圖4 千斤頂支撐點選取

        2.2.2 千斤頂選型

        各支撐點理論支反力的最大值按照梁體恒載(自重+鋪裝) 來計算, 計算結(jié)果應(yīng)考慮一定的富余度,應(yīng)不小于計算值的1.5 倍用于配置千斤頂噸位[2]。通過計算, 獲得支點反力:16 m 空心板一塊板板端支點最大反力:邊板反力為恒載240 kN;中板反力為恒載192 kN。 現(xiàn)場選用可調(diào)節(jié)頭自鎖型千斤頂;每片梁下方布置2 個50 t 千斤頂,安全系數(shù)為>1.5,滿足規(guī)范安全系數(shù)要求。

        2.2.3 千斤頂布置位置處理

        在進行支座更換前要對支座及蓋梁頂進行外觀檢查, 對支座支撐位置的病害進行頂升前修復(fù),主要有:(1)對支座上方的預(yù)埋鋼板進行除銹防腐處理,如果預(yù)埋不水平,需要加工楔形鋼板進行調(diào)平處理;(2)對支座墊石混凝土缺陷(包括蜂窩,空洞及有雜物)進行耐久性修復(fù)工作;(3)對于存在鋼筋出露缺陷的,在對外露的鋼筋表面進行除銹處理后,刷一層防銹涂層進行防腐,然后采用高強度混凝土進行耐久性處治;(4)頂升之前,要解除縱向橋面連續(xù)或伸縮縫位置連接約束,護欄等在墩頂位置需切割斷開。

        2.3 扭轉(zhuǎn)工程技術(shù)路線及難點措施

        施工的主要內(nèi)容包括橋梁坡面調(diào)整, 同步頂升、支座墊石加固、支座安裝、落梁及撤除千斤頂,技術(shù)路線見圖5。

        圖5 扭轉(zhuǎn)工程技術(shù)路線

        2.4 施工關(guān)鍵控制要點

        2.4.1 橋面橫向“扭轉(zhuǎn)”的關(guān)鍵性處理

        原橋面橫坡為2%,傾角為橋梁內(nèi)側(cè),現(xiàn)調(diào)整為橫坡為2%,傾角為橋梁外側(cè)。 單幅橋梁分為3 跨,橋面橫坡采取分跨調(diào)整。 每跨為8 片梁,每片梁每端下方布設(shè)2 個千斤頂。 千斤頂位置位于支座處(千斤頂不能布置在鉸縫處)。 確定各個點的頂升垂直位移量。在同步頂升過程中,當(dāng)頂升至其中最低點時。 關(guān)鎖該點千斤頂油路,關(guān)閉控制器。 通過控制點復(fù)測,反復(fù)同步頂升調(diào)整,直至符合設(shè)計要求為止。

        2.4.2 各個同步頂升控制點高程控制

        橋面橫坡調(diào)整分為8 個階段,但每階段同步頂升高度均需要進行對其橋面高程測量復(fù)核,現(xiàn)場各個同步頂升控制點高差及分級頂升高程見表1。 如果各個控制點對應(yīng)的橋面高程不符合,將進一步輕微調(diào)整。 當(dāng)高程低于設(shè)計高程時,將計算出高差,確定頂升高度后再進行同步頂升;當(dāng)高程高于設(shè)計高程時,先落梁,再計算出高差,確定頂升高度后再進行同步頂升。 同步頂升每階段均要確保其頂升最低點對應(yīng)的高程符合設(shè)計要求。

        表1 各個同步頂升控制點高度差及分級頂升高程(單位:m)

        2.4.3 鉸縫的完整性控制

        為保證施工過程中空心板鉸縫不被破壞,在千斤頂與梁體之間墊一塊鋼板梁(圖6),使上部結(jié)構(gòu)處于整體“扭轉(zhuǎn)”姿態(tài),保證梁體之間無錯位高差,保護鉸縫不受破壞。

        圖6 千斤頂頂升現(xiàn)場布置情況

        2.4.4 頂升到位后梁底調(diào)平處治措施

        由于本工程不同于常見的豎向頂升,是空間上的扭轉(zhuǎn)。 頂升到位后,梁底存在一定的斜度,對支座是具有一定角度的偏心受壓,是不允許的,因此需要對梁底進行調(diào)平。 本方案中采用預(yù)制楔形上鋼板的方法,將一定角度的楔形鋼板安裝在梁底,保證主梁的荷載垂直作用在支座上。 楔形鋼板角度需要通過計算提前加工預(yù)制。

        2.4.5 支座墊石處治措施

        頂升到位后,結(jié)構(gòu)的全部荷載轉(zhuǎn)換至臨時支撐及千斤頂上。 對于墊石標高超過設(shè)計標高的,鑿除現(xiàn)有墊石,鋪設(shè)水泥砂漿,安裝滿足標高要求的預(yù)制墊石塊;對于墊石標高不夠的,將原墊石上破損部位鑿除并清理干凈。 新鋪設(shè)一定厚度水泥砂漿,安裝新預(yù)制的支座墊石、支座等,確保落梁后支座接觸密實,以免出現(xiàn)脫空或局部承壓等現(xiàn)象[3]。

        2.5 施工方案安全性分析

        本項目采用多點同步頂升,方案從頂升的位置確定、千斤頂量程的安全系數(shù)、頂升位置的局部加強以及對頂升過程每階段的高程控制值進行細化,保障頂升全過程的安全性滿足要求。

        3 多點同步頂升過程監(jiān)測

        橋梁扭轉(zhuǎn)過程是一個動態(tài)過程,在扭轉(zhuǎn)過程中橋梁處于一種空間變化的狀態(tài), 梁片的縱橫向偏移、板梁鉸縫的完整性等都會發(fā)生變化,同時橋梁梁體本身的受力也會發(fā)生變化[4]。 為了保證扭轉(zhuǎn)過程中施工以及梁體的安全性,要做好施工過程中的監(jiān)測工作, 以便能夠及時將橋梁狀態(tài)反饋給施工,指導(dǎo)控制頂升過程[3]。

        3.1 頂升和落梁行程控制

        本項目采取標高和油壓雙控行程頂升,操作人員接收統(tǒng)一的操作指令,將梁同步頂升至脫離支座時第一行程停止,觀察頂升支撐接觸面混凝土有無局部受壓破損情況。 千斤頂持荷靜置幾分鐘若無異常出現(xiàn),繼續(xù)頂升一個行程后再停止,觀察千斤頂持荷是否穩(wěn)定。 現(xiàn)場監(jiān)測人員要復(fù)核梁體各處頂升高度是否一致,若一切正常再重復(fù)上述操作,直至同步落梁至支座上。 頂升或落梁過程中若發(fā)觀問題,因立即停止頂升行程操作,待解決后重試,直至一切正常。

        3.2 裂縫的觀察與控制

        在全頂升行程中,應(yīng)設(shè)置裂縫觀測點,對現(xiàn)有裂縫的變化情況進行實時觀測。 如遇裂縫異常開展等情況立即停止頂升,查找原因,經(jīng)采取措施和查出原因后,才能繼續(xù)下一行程。 對各頂升點的支撐情況實時觀測,如有松動或移位立即停止。

        3.3 局部鋼板脫空觀測

        現(xiàn)場應(yīng)配備不同厚度的鋼板,在空心板整體頂升變坡后, 局部梁底于鋼梁之間容易產(chǎn)生脫空,造成受力不均勻,頂升行程不協(xié)調(diào)。 需加墊鋼板,保證頂升到位。

        3.4 同步頂升監(jiān)控技術(shù)

        (1)現(xiàn)場采用全數(shù)字控制技術(shù)實現(xiàn)液壓同步頂升-下放-位移顯示;(2)同步精度可達±0.1 mm 或更高,重復(fù)精度高;(3)控制器上設(shè)有急停按鈕,實現(xiàn)緊急停止;(4)預(yù)設(shè)液壓油缸頂升位置控制精度,并可隨時調(diào)整;(5)負載所有受控點的位移實時顯示在屏幕上。

        3.5 同步頂升監(jiān)控系統(tǒng)的質(zhì)量控制

        (1)液壓系統(tǒng)的泵、閥及接頭等主要部件均選用符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品,保證系統(tǒng)的可靠性和密封性能;(2)現(xiàn)場備用一套液壓同步頂升系統(tǒng),若出現(xiàn)設(shè)備損壞,將啟用備用設(shè)備,確保施工安全和工程進度;(3)控制功能完善,可實現(xiàn)手動控制,自動控制,可任意選擇受控點,任意輸入控制值;(4)本系統(tǒng)可防止偏載,即當(dāng)頂升或下放過程中,如果某一點不受力,系統(tǒng)可以迅速發(fā)現(xiàn)并控制虛點頂升使全部油缸均勻受力。

        3.6 安全要求

        (1)整個頂升行程需統(tǒng)一聽從總指揮的調(diào)度,各分項工程應(yīng)配置協(xié)調(diào)指揮人員,千斤頂操作人員必須是技術(shù)熟練工人,每個頂升點配置一位技術(shù)人員,嚴格控制頂升高度和梁體變化情況;(2)頂升控制系統(tǒng)和千斤頂?shù)男谐桃凶銐虻目煽啃?;?)頂升的信息傳遞工具宜采用手持對講機,頂升前應(yīng)統(tǒng)一調(diào)頻為施工當(dāng)?shù)匚唇沟念l道作為信息傳遞渠道;(4)頂升前應(yīng)對每個參加頂升的人員進行現(xiàn)場技術(shù)交底以及安全教育, 強調(diào)作業(yè)安全的必要性、嚴格性和責(zé)任性;(5)頂升前應(yīng)認真檢查防側(cè)移裝置及限位裝置,保證該裝置具有足夠強度、剛度和穩(wěn)定性。

        4 結(jié)語

        本項目積累的施工、監(jiān)測經(jīng)驗值得在同類項目中參考借鑒。 (1)同步頂升系統(tǒng)在橋梁橫向“扭轉(zhuǎn)”改造工程中具有較高的適用性,能夠較準確的完成橋梁結(jié)構(gòu)的“空間扭轉(zhuǎn)變形”;(2)制定頂升方案時,應(yīng)該把握工程項目的關(guān)鍵點,本工程項目中橋面橫向“扭轉(zhuǎn)”的空間姿態(tài)調(diào)整過程是項目的難點;(3)大型多點同步頂升工程,應(yīng)考慮多方面的安全影響因素,確保頂升過程的安全性、可靠性;(4)做好監(jiān)測方案,實施完善的監(jiān)控作業(yè),是保證橋梁結(jié)構(gòu)“扭轉(zhuǎn)”變形的施工安全性的前提。

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