成都市二環(huán)路羊西立交頂升調(diào)坡改造關(guān)鍵技術(shù)

古 銳 ，蔣建軍 ，田 波 ，鄭華奇 ，李 軍

（1.四川省交通運輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計研究院，四川 成都 610041；2.上海先為土木工程有限公司，上海市 200333；3.成都興城投資集團有限公司，四川 成都 610041）

0 引言

為適應社會發(fā)展需要，滿足城市交通快速通暢，順利實現(xiàn)成都市中心城區(qū)緩堵保暢目的，二環(huán)路全線將全部建成立體式交通網(wǎng)絡，全線建成高架橋。本著“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”的目標，以最大限度地利用已有橋梁，經(jīng)綜合研究后，采取對羊西立交引橋簡支梁部分實施頂升利用，使舊橋利用率達到85%以上，對成都已有道路的改擴建起了示范作用[1]。

1 工程概況

成都市二環(huán)路羊西立交橋梁結(jié)構(gòu)全長372.8m，橋跨組成由清水河向火車北站方向依次為：（2×22+4×23）m預制預應力混凝土簡支空心板+（35+50+35）m預應力混凝土連續(xù)箱梁+5×23 m預制預應力混凝土簡支空心板，全橋縱向共計14跨。高架橋分為左右獨立的雙幅橋，中間留3 m的空隙。每幅橋?qū)?3.75m，橋面組成為：2×0.5 m（花池）+2×0.5 m（防撞墻）+11.75 m（車道寬），于2010年底建成通車。引橋橋墩采用薄壁墩，墩頂采用倒“T”型蓋梁，見圖1所示。

圖1 羊西立交引橋標準橫斷面圖（單位：cm）

該項改造頂升羊西立交橋兩端引橋，與新建高架相連接。南側(cè)引橋為2×22 m+4×23 m的簡支梁橋，縱坡為+5%，頂升調(diào)整后為-2.436%，最大頂升高度 5.976 m；中間段主橋保持原樣，僅對邊跨局部進行鋪裝加鋪；北側(cè)引橋為5×23 m預應力混凝土簡支空心板梁，縱坡為-4.322%，頂升調(diào)整后為3.1%，最大頂升高度4.513 m，見圖2所示。

圖2 引橋頂升調(diào)坡縱斷面變化圖（單位：m）

根據(jù)縱坡總體設(shè)計，羊西立交引橋的各墩臺處高程調(diào)整值及方案見表1和表2所列。

表1 南引橋各墩臺處橋面高程調(diào)整值及方案一覽表（單位：m）

表2 北引橋各墩臺處橋面高程調(diào)整值及方案一覽表（單位：m）

2 既有橋梁利用改造的總體思路

根據(jù)羊西立交改造前后的特點和現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的檢測結(jié)果，經(jīng)論證羊西立交跨線橋兩端引橋采用“斷骨增高”方式進行改造，即在支架上設(shè)置千斤頂，然后切斷橋墩，頂升蓋梁及上部梁板，達到標高后再接長橋墩。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 支架基礎(chǔ)加固

橋梁頂升時利用原承臺作為反力基礎(chǔ)，為防止對現(xiàn)有承臺結(jié)構(gòu)造成破壞，需對現(xiàn)有承臺進行加寬加固處理。

1#～6#、9#～13#橋墩處頂升支架考慮在現(xiàn)有橋墩承臺上增設(shè)混凝土牛腿，牛腿寬度為70 cm，采用在現(xiàn)有承臺上植入鋼筋擴大承臺。對承臺擴大后在承臺上布置支撐鋼管，見圖3所示。

圖3 橋墩支架基礎(chǔ)加固圖(單位：cm)

0#、14#橋臺處原布置有3根1.5 m樁基，通過2.5 m高承臺支承橋臺前墻。該項技術(shù)改造在橋臺外側(cè)增加2根1.5 m樁基，樁長15 m,新增加樁基與原樁基通過增加的承臺形成2個三角形新承臺，見圖4所示。

圖4 橋臺支架基礎(chǔ)加固圖（單位：cm）

3.2 斷柱整體頂升

羊西立交用斷柱整體頂升的方法進行頂升，利用改造后的承臺作為頂升反力基礎(chǔ)，將頂升著力點設(shè)在蓋梁底面，切斷墩柱后，通過頂升蓋梁來抬高橋面。

斷柱整體頂升技術(shù)的主要流程見圖5所示。

圖5 頂升步驟流程圖

采用該頂升方法的主要優(yōu)點有：頂升著力點設(shè)置于蓋梁中部底面增設(shè)的分配梁上，下部采用鋼管支架支撐，具有很好的整體穩(wěn)定性；頂升蓋梁沒有改變橋面系的受力狀態(tài)，不會造成對橋面結(jié)構(gòu)的損傷和破壞。

為了簡化頂升作業(yè)、節(jié)省工期，羊西立交采用了“同步頂升，逐級到位”的控制技術(shù)，除了即將到位的一跨橋梁外，其余各跨橋梁均平行向上頂升，使得每個行程各橋墩處頂升高度相同。

3.3 蓋梁加寬改造

墩柱切割后，頂升著力點設(shè)在蓋梁底面，為保證頂升過程中，蓋梁不產(chǎn)生變形，需在蓋梁底部設(shè)置有足夠的剛度、強度及穩(wěn)定性的分配梁。該分配梁直接承擔上部梁體的重量，并將力轉(zhuǎn)移給千斤頂。

羊西立交橋分配梁采用混凝土澆筑于蓋梁側(cè)面和底部，分配梁與蓋梁用鑿毛和植筋連接。蓋梁分配梁橫橋向?qū)挾葹? m，順橋向兩側(cè)各加厚0.2 m，蓋梁底部加厚0.15 m，如圖6所示。

圖6 蓋梁分配梁構(gòu)造圖(單位：cm)

3.4 墩臺頂升支架與限位

頂升支架的主要作用是承擔上部結(jié)構(gòu)橋梁及蓋梁和部分墩柱的重量，相當于“臨時墩柱”結(jié)構(gòu)。支架系統(tǒng)由型鋼分配梁、支撐墩、加高鋼管及臨時墊塊，以及連系桿等組成。橋墩支架體系采用16根鋼管支撐，對于橋臺支架為10根鋼管支撐組成。鋼管支撐下部通過植入化學錨栓與承臺連接，上下兩節(jié)鋼管間通過法蘭連接；鋼管支撐間采用14a槽鋼作為聯(lián)系桿件進行連接，并在外側(cè)設(shè)置穩(wěn)定鋼管支架形成三角形格構(gòu)柱；整個鋼支撐體系通過槽鋼作為水平連系桿及剪刀撐及外部穩(wěn)定支架連接成一個格構(gòu)柱，形成穩(wěn)定體系，確保頂升施工安全，見圖7所示。

圖7 橋墩頂升支架實景

由于橋梁反坡頂升過程中，橋梁可能會出現(xiàn)微小的位移。為保證頂升系統(tǒng)的安全及梁體的結(jié)構(gòu)安全，需設(shè)置平面限位裝置，限制縱橫向可能發(fā)生的位移和保證結(jié)構(gòu)的受力安全。

墩柱縱、橫向限位采用在橋墩上錨固卡槽，對應的支撐鋼管處，焊接方鋼形成滑槽，當千斤頂將橋梁頂升時，方鋼只能在卡槽中上升，從而限制頂升時橋墩的縱橫向變位，見圖8所示。

圖8 墩柱限位裝置實景

調(diào)坡頂升，板梁水平投影長度伸長，因此設(shè)置橋面牽拉式限位裝置來控制伸長量。角鋼之間通過對拉螺栓連接，這樣橋面系既可滿足調(diào)坡頂升板梁自由轉(zhuǎn)動的需要，又可在縱向位移變大時，通過擰緊螺栓起到縱向限位的作用，見圖9所示。

圖9 橋面牽拉式限位裝置實景

3.5 繩鋸切割

當頂升的土建工程完成以后，千斤頂及液壓系統(tǒng)安裝完畢后，頂升準備工作到位后，對橋墩進行切割。墩柱切割采用新型無震動直線切割設(shè)備，切割位置一般在承臺以上0.6 m處，如圖10所示。這種切割設(shè)備具有體積輕巧、切割能力強的特點。切割采用水冷卻，無粉塵噪音污染，切口平順。

圖10 墩柱切割中之實景

3.6 同步頂升PLC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、計算機控制系統(tǒng)等幾個部分組成。液壓系統(tǒng)由計算機控制，可以全自動完成同步移位，實現(xiàn)力和位移控制、操作閉鎖、過程顯示、故障報警等多種功能。PLC控制液壓同步頂升是一種力和位移綜合控制的頂升方法，這種力和位移綜合控制方法，建立在力和位移雙閉環(huán)的控制基礎(chǔ)上。整個操縱控制都通過操縱臺實現(xiàn)，操作臺全部采用計算機控制，工程的安全性和可靠性得到保證，施工的條件也大大改善。

3.7 施工監(jiān)控

橋梁頂升過程是一個動態(tài)過程，隨著梁的頂升，梁的頂升高度、縱橫向偏差等會發(fā)生較大變化，梁的支承點的相對變化對梁受力狀態(tài)將會發(fā)生變化。為此，在羊西立交的頂升過程中對蓋梁控制截面的應力、變形、頂升位移，橋面的標高及水平位移，承臺控制點的沉降，鋼管支架的應力及偏位進行了實時監(jiān)控，并要設(shè)定必要的預警值和極限值，以便將姿態(tài)數(shù)據(jù)反饋給施工加載過程。

空心板梁的鉸縫是薄弱環(huán)節(jié)，頂升過程中不允許發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，同時各千斤頂與分配梁之間為鉸接，因此該橋在頂升過程中的精度要求極其嚴格，見表3所列。

表3 頂升過程中的精度控制一覽表

3.8 墩柱接長與加固

墩柱接長分三大步驟進行：

（1）斷柱接頭部位人工鑿除30 cm左右高度的混凝土，使主筋出露，并將立柱新老混凝土結(jié)合部分進行表面鑿毛處理，以利于新老混凝土的連接。

（2）采用焊接或機械連接墩柱豎向受力筋，綁扎箍筋并立模，混凝土澆筑前用高壓水槍對結(jié)合面清洗干凈，采用自密實微膨脹混凝土澆筑，見圖11所示。

圖11 墩柱接長施工現(xiàn)場實景

（3）墩柱頂升時，受梁體水平投影長度變化影響，蓋梁和上半截墩柱會發(fā)生水平偏位與旋轉(zhuǎn)，造成上下鋼筋連接十分困難，為減小鋼筋連接質(zhì)量對結(jié)構(gòu)受力的影響，在墩柱接高施工完成后，對接高墩柱外包20 cm厚混凝土。

4 結(jié)語

羊西立交引橋調(diào)坡頂升改造工程，最大頂升高度5.976 m，南側(cè)6跨同步頂升，北側(cè)5跨同步頂升，且橋梁為簡支結(jié)構(gòu)，頂升過程中整體性差，頂升改造具有極大的難度。頂升改造總工期為6個月。

頂升完成后，對該橋進行了全面綜合的檢測，經(jīng)評定羊西立交現(xiàn)狀良好，各項檢測指標均滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

羊西立交引橋調(diào)坡頂升改造的順利完成，對既有道路的改擴建起到了示范作用。

[1]四川省交通運輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計研究院.成都市中心城區(qū)緩堵保暢“兩快兩射兩環(huán)”項目二環(huán)路西段工程EPC3合同段羊西立交改造工程引橋頂升施工圖設(shè)計文件[R].成都：2012.