橋梁整體同步頂升及監(jiān)測(cè)技術(shù)

肖宏宇，劉薇

(江西省瑞尋高速公路有限責(zé)任公司， 江西 會(huì)昌 342600)

橋梁整體同步頂升技術(shù)在既有橋梁提高通航凈空、調(diào)整橋梁縱向線形等改造工程中應(yīng)用較多，相比拆除重建，該技術(shù)在施工周期、造價(jià)、交通組織等方面優(yōu)勢(shì)明顯。浙江省湖州市長(zhǎng)興縣港口村長(zhǎng)和公路上港口大橋整體同步頂升3.0 m,高度較大，施工、監(jiān)測(cè)方案的制訂及實(shí)施關(guān)系到項(xiàng)目質(zhì)量、安全能否達(dá)到目標(biāo)要求。

1 工程背景

港口大橋原橋長(zhǎng)471 m，主橋?yàn)?45+80+45) m預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁，兩側(cè)引橋?yàn)?0 m簡(jiǎn)支板梁和30 m先簡(jiǎn)支后連續(xù)組合箱梁結(jié)構(gòu)，全橋配跨為3×20 m+2×30 m+(45+80+45) m+6×30 m。主橋主墩采用群樁基礎(chǔ)加承臺(tái)，下部結(jié)構(gòu)采用實(shí)體橋墩；引橋基礎(chǔ)采用單排樁基礎(chǔ)，無(wú)承臺(tái)，下部結(jié)構(gòu)為雙柱橋墩加蓋梁，橋臺(tái)采用樁接蓋梁式臺(tái)。

該橋上跨長(zhǎng)湖申線航道，目前通行凈空不能滿足Ⅲ級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)。為此，將全橋整體同步頂升3.0 m，兩岸各增設(shè)3跨20 m空心板梁橋接順引道。同步頂升重量見表1，工藝流程見圖1。

表1 港口大橋全橋同步頂升重量

圖1 全橋整體同步頂升施工流程

2 各墩頂升千斤頂布置與荷載托換方案

2.1 主橋主墩6#、7#墩

主墩采用直接頂升法，利用承臺(tái)作為反力基礎(chǔ)，在承臺(tái)與梁底之間安裝液壓千斤頂、交替機(jī)械千斤頂、支撐系統(tǒng)進(jìn)行頂升。在梁底安裝鋼分配梁，鋼分配梁采用雙拼36a工字鋼，調(diào)平后固定。鋼分配梁與梁底間縫隙采用高強(qiáng)度灌漿料填充，強(qiáng)度40 MPa。單墩布置200 t墩頂升千斤頂和交替機(jī)械千斤頂各20臺(tái)(見圖2、圖3)。

圖2 主橋主墩頂升布置立面圖(單位：cm)

圖3 主橋主墩頂升布置平面圖(單位：cm)

2.2 主引橋過(guò)渡墩5#、8#墩

主引橋過(guò)渡墩采用直接頂升法，過(guò)渡墩兩側(cè)分屬2個(gè)施工段。利用承臺(tái)作為反力基礎(chǔ)，在承臺(tái)與梁底之間安裝液壓千斤頂、交替機(jī)械千斤頂、支撐系統(tǒng)進(jìn)行頂升。在梁底安裝鋼分配梁，調(diào)平后固定，鋼分配梁與梁底間縫隙采用高強(qiáng)灌漿料填充。引橋一側(cè)布置200 t頂升頂和交替機(jī)械千斤頂各4臺(tái)，主橋一側(cè)布置200 t頂升頂和交替機(jī)械千斤頂各4臺(tái)(見圖4～7)。

圖4 引橋側(cè)頂升布置正立面圖(單位：cm)

2.3 引橋橋墩

引橋橋墩采用斷柱頂升法，由于基礎(chǔ)未設(shè)置承臺(tái)，在橋墩適當(dāng)高度澆筑鋼筋砼抱柱梁，為頂升提供反力，在抱柱梁與蓋梁之間安裝液壓千斤頂、交替機(jī)械千斤頂、支撐結(jié)構(gòu)，切斷橋墩完成荷載托換，蓋梁倒角植筋澆筑砼找平。箱梁?jiǎn)味詹贾?00 t墩頂升千斤頂和400 t交替機(jī)械千斤頂各4臺(tái)，板梁?jiǎn)味詹贾?00 t墩頂升千斤頂和200 t交替機(jī)械千斤頂各4臺(tái)(見圖8)。

圖5 主橋側(cè)頂升布置正立面圖(單位：cm)

圖6 過(guò)渡墩頂升側(cè)立面圖(單位：cm)

圖7 過(guò)渡墩頂升平面圖(單位：cm)

圖8 引橋橋墩頂升立面圖(單位：cm)

2.4 引橋橋臺(tái)

如圖9所示，橋臺(tái)采用直接頂升法，在承臺(tái)跨內(nèi)側(cè)施工10根靜壓錨桿樁，在樁頂施工鋼筋砼地基梁作為頂升反力基礎(chǔ)。在梁底安裝鋼分配梁作為頂升受力點(diǎn)，在地基梁與鋼分配梁之間安裝千斤頂進(jìn)行頂升。單臺(tái)布置200 t墩頂升千斤頂和交替機(jī)械千斤頂各4臺(tái)；靜壓錨桿樁采用300 mm×300 mm砼方樁，單臺(tái)布置10根。

圖9 橋臺(tái)頂升立面圖(單位：cm)

2.5 千斤頂配置(見表2)

表2 千斤頂配置

3 施工監(jiān)測(cè)

橋梁頂升過(guò)程中由于縱、橫向各支點(diǎn)理論上無(wú)法達(dá)到完全同步施工，還存在縱、橫向位移的可能性，給橋梁頂升施工帶來(lái)一定風(fēng)險(xiǎn)。加上該橋施工頂升力和位移均較大，為保證施工安全和質(zhì)量，對(duì)主橋(6～8跨)進(jìn)行施工監(jiān)測(cè)。

3.1 監(jiān)測(cè)方案

(1) 位移及線形監(jiān)測(cè)。該橋頂升設(shè)計(jì)維持原設(shè)計(jì)縱坡，整體頂升3.0 m。頂升前對(duì)既有橋梁進(jìn)行全面測(cè)量，獲得線形初始值，以此為基準(zhǔn)計(jì)算線形控制目標(biāo)值。梁體整體脫空離開原支座后，以位移控制為主，頂升過(guò)程中保持頂升的同步性，隨時(shí)監(jiān)測(cè)梁體頂升過(guò)程中的位移。橋面植入膨脹釘布置測(cè)點(diǎn)，梁底及墩頂布置小棱鏡、LXW精密拉繩位移傳感器測(cè)點(diǎn)。

(2) 高程監(jiān)測(cè)。橋梁的高程控制即控制頂升過(guò)程中高差是施工控制重點(diǎn)，其目標(biāo)是保證橋梁頂升過(guò)程的同步性和穩(wěn)定性，確保安全并達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。

(3) 應(yīng)力監(jiān)測(cè)。根據(jù)理論計(jì)算分析，應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置本著“少而精”的原則。對(duì)于頂升施工的連續(xù)梁橋，施工過(guò)程中主梁中支點(diǎn)的彎矩最大，且在不同施工工序下主梁頂、底板應(yīng)力變化幅度最大，故選擇中支點(diǎn)截面作為主要應(yīng)力測(cè)試斷面；由于邊跨2/3位置截面高度小，當(dāng)邊支點(diǎn)頂升過(guò)程中位移誤差較大時(shí)，該截面的應(yīng)力變化幅度也較大，在此處設(shè)置應(yīng)力測(cè)試斷面可輔助判斷結(jié)構(gòu)的受力情況；跨中合龍段作為連續(xù)梁橋的關(guān)鍵節(jié)段，有必要進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測(cè)。應(yīng)力監(jiān)測(cè)從頂升開始，逐段監(jiān)測(cè)，一直到頂升到位、支座安裝完成。

3.2 監(jiān)測(cè)頻率(見表3)

表3 頂升施工監(jiān)測(cè)頻率 次/d

3.3 監(jiān)測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)

建立該橋主橋連續(xù)梁有限元計(jì)算模型，計(jì)算理論控制值(見表4)。

表4 監(jiān)測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)測(cè)值

3.4 監(jiān)測(cè)結(jié)論

全橋頂升共歷經(jīng)11 d，累計(jì)頂升高度為3.0 m，監(jiān)測(cè)結(jié)果見表4。該橋頂升高度為國(guó)內(nèi)較高值，頂升施工完成后未發(fā)現(xiàn)新增橋梁結(jié)構(gòu)病害，施工過(guò)程中監(jiān)測(cè)實(shí)測(cè)值在理論值控制范圍內(nèi)。