王亞國

（中鐵一局集團(tuán)第四工程有限公司，陜西咸陽 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個球型鋼支座，與連續(xù)梁相鄰的62#—63#墩架設(shè)簡支梁。具體跨度及支座布置見圖1。其中：①，③為縱向活動支座；②，④為多向活動支座；⑤為固定支座；⑥為橫向活動支座。

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]。

橋梁驗收時發(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算值相差非常大[3]。根據(jù)設(shè)計要求安裝支座上鋼板時應(yīng)向小里程側(cè)預(yù)留5.8 cm偏移量。不考慮溫度對梁體收縮的影響，施工完成時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℃（合龍時氣溫10℃），梁體受溫度影響最大伸長量為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。通過測量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題，為確保其在極限溫度下正?；魄矣懈挥嗔?，結(jié)合實際情況，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)計為雙線，時速350 km，線間距5.0 m。設(shè)計荷載采用ZK活載，采用CRTSⅢ型板式無砟軌道，軌頂至梁頂0.738 m。鋪設(shè)無縫線路，鋼軌60 kg/m?，F(xiàn)場已經(jīng)開始聯(lián)調(diào)聯(lián)試，確保運(yùn)營安全是最關(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為由于實際合龍溫度與計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)號表示按計算所得位移反方向設(shè)置預(yù)偏量。本橋設(shè)計合龍溫度為5～15℃。施工過程中應(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。施工時參考該值，再考慮實際情況對梁端進(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3 mm。落梁就位后，與原標(biāo)高相差不得超過1 mm[5]。嚴(yán)格控制頂升量，頂升時觀察各千斤頂?shù)捻斏叨仁欠裢?，發(fā)現(xiàn)不同步時及時調(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)場調(diào)查各個橋墩高度后，確定從64#墩上橋，通過箱梁內(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，在連續(xù)梁與簡支梁的梁縫采取限位措施。每個梁縫的左側(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搭設(shè)，墩頂、梁底鋼板固定。由于支座為縱向活動支座，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（圖3）。為避免在頂升作業(yè)時橋墩墩頂和連續(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

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)計單位提供的支點反力（表2）以及支座豎向承載力，63#墩頂升時配置6臺600 t液壓千斤頂[6]。

表2 橋墩頂支點反力

現(xiàn)場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臺千斤頂通過一個傳感器控制，故采用一個編號。

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，須對梁底支座預(yù)埋鋼板周圍混凝土錯臺采用手持角磨機(jī)進(jìn)行打磨。采用汽車吊將所需的液壓千斤頂?shù)踔炼枕敚倩浦炼枕敼潭ê玫钠脚_上。在液壓千斤頂頂帽與梁底之間加墊薄橡膠板，防止在頂升過程中出現(xiàn)滑動現(xiàn)象。放置下鋼墊板前由測量組先定位，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，千斤頂放置時與鋼墊板中心線對齊。

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)通過力的平衡自動調(diào)整各點頂升力。各點所需的頂升力與實際提供值相符。在連續(xù)梁頂升過程中，為保證橫橋向兩點同步，布置位移傳感器時注意每個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）橋面測量及監(jiān)測

①測量施工區(qū)段軌道溫度。為防止鋼軌溫度過高時松開扣件對鋼軌產(chǎn)生影響，頂升之前安排專人對鋼軌溫度進(jìn)行測量。溫度達(dá)到35℃以下時松開63#墩梁縫大小里程各2塊軌道板長度范圍內(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。頂升前安排人員對63#，64#墩的標(biāo)高進(jìn)行初始測量，頂升過程中更換支座上鋼板時、落梁后進(jìn)行連續(xù)測量，并與初始標(biāo)高進(jìn)行比較。

③梁體、無砟軌道測量及監(jiān)測。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)段無砟軌道上布設(shè)監(jiān)測點并編號，采用全站儀進(jìn)行測量，記錄初始平面坐標(biāo)和標(biāo)高；上鋼板更換完成后再次測量，并和初始測量結(jié)果對比，對不符合要求的進(jìn)行精調(diào)，以滿足軌道平順性要求。

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

表3 單個支座更換時間

3.2 支座頂升施工

根據(jù)對中國鐵道科學(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，頂升過程中在確保橋梁四點同步頂升偏差不超過±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，計算得知63#—64#墩梁體豎向撓度最大限值為34 mm。

橋梁四點同步頂升作業(yè)步驟如下：

1）使用PLC同步頂升系統(tǒng)分級同步加壓，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63#墩梁縫大小里程各2塊軌道板長度范圍內(nèi)的鋼軌扣件，其余3個支座上鋼板螺栓僅需擰出15 mm的長度（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）。試頂升時要時刻觀察顯示屏上各點的位移數(shù)據(jù)、橋墩支座的脫離情況、千斤頂受力部位有無異常等，待達(dá)到設(shè)置值后，如無異常則可以開始頂升，直至達(dá)到頂升高度。

3）打開〈同步監(jiān)控〉程序，進(jìn)入〈頂升設(shè)置〉頁面。選定頂升各點將其打開，然后進(jìn)入〈頂升監(jiān)控〉頁面，設(shè)定好各點的貼合壓力。打開總按鈕，將單動開關(guān)撥至左邊位置，然后按下〈貼合〉按鈕，各點開始頂升，此時〈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)場指揮確認(rèn)各工序準(zhǔn)備就緒后，總指揮下達(dá)開始命令，現(xiàn)場指揮通過對講機(jī)下達(dá)頂升指令，操作人員按下〈上升〉按鈕。四點千斤頂開始運(yùn)動（圖7），當(dāng)四點千斤頂?shù)奈灰七_(dá)到需要的頂升量時，按下〈停止〉按鈕即可。

4）各觀測點人員仔細(xì)觀察百分表，約1 min后頂升高度達(dá)到1 mm停止頂升。通過對講機(jī)確認(rèn)各部位正常后，現(xiàn)場指揮下達(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）頂升過程中各監(jiān)控人員密切監(jiān)視各測量設(shè)備，有突變情況及時通過對講機(jī)向現(xiàn)場指揮報告監(jiān)測情況?，F(xiàn)場指揮根據(jù)情況判斷是否終止施工。

6）頂升高度達(dá)到10 mm時支座上鋼板可以移動，此時千斤頂總負(fù)荷1 396.6 t，各個千斤頂之間位移最大相差0.2 mm，見表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形自鎖裝置，四點千斤頂同步下降，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)的臨時存放平臺并用吊車吊至橋下。再將新支座上鋼板吊至平臺上，滑入原位置，螺絲孔對位，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)松開的扣件，并對軌道進(jìn)行精調(diào)；拆除支座上鋼板存放平臺，安裝拆卸下來的支座圍板、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

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

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

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范圍。

5 結(jié)論

針對一跨省道特大橋（60+100+100+60）m連續(xù)梁縱向活動支座上鋼板預(yù)留偏移量不足問題，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)場實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。

2）采用PLC同步頂升系統(tǒng)控制大噸位液壓千斤頂對支座上鋼板進(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)營外力作用下可正常滑動，確保了高速鐵路運(yùn)營安全。