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桥梁顶升技术在高速公路改造中的应用

 技术科研     广州胜特加固     220     2009-03-27

 

 桥梁顶升技术在高速公路改造中的应用


  林飞  吴如军

 

1.引言

随着公路、河道运输的高速发展,原来建设的高速公路、跨河桥梁由于某些原因,已不能满足交通发展的要求,因此需要进行改造处理。其中不少桥梁的净空高度达不到桥下道路通车、河道通船的要求。在不能改变道路、河道规划的前提下,要通过必要的措施来达到通车(船)的条件,这时采用桥梁整体顶升技术是其中一项解决方法之一。下面就以某道桥的整体顶升来介绍桥梁顶升技术的具体应用。

 

2.工程概况

某道桥分为南北两匝,一匝为五跨,六桥台,全长约1400简支梁结构,一匝为八跨,九桥台全长约2100简支梁结构;上部构造采用预应力混凝土空心板,下部构造采用桩柱式墩,钻孔灌注桩基础。设计荷载:汽车—超20级,挂车—120

由于桥下高度不能满足规划中的道路需要,需将某匝道桥整体抬升一定高度以达到设计通车要求,经过现场勘察和计算,需要采用整体顶升技术将匝道桥不同桥台顶升 0.3m到约2m不等。

 

3.桥梁整体同步顶升方案设计

3.1 墩柱顶升施工流程图

  

 

3.2 总体施工工艺流程

 

3.3 依据顶升桥梁现状不同,设计方案分以下三类情况:

3.3.1依据现场考察情况,需顶升的桥梁,如果方便在桥梁墩柱两侧直接搭设支架进行整体顶升作业的,则支架基础经过处理后,可采用此方法进行施工。

3.3.2若桥梁为下部结构为桩柱式基础,且桥台下有锥坡,直接搭设支架不便,施工时可采取以下方案:采用上——下抱柱梁顶升力系的方法,将顶升着力点设在抱柱梁底面,再将墩柱切断后,通过顶升抱柱梁来改变桥面标高,顶升完成后连接并加强墩柱。

3.3.3如果桥梁下有河流经过,中断水流又较为困难,可以采取在桥墩(台)帽梁外侧植筋安装牛腿作为反力墩进行桥梁整体顶升作业。

3.4 因本工程为桩柱式基础,无承台。故采用上—下抱柱梁顶升力系的方法。施工方法如下:

3.4.1 反力基础:经检算本工程承台结构不能满足顶升要求,所以拟采用对墩柱浇注钢筋混凝土抱柱梁结构(称之为下抱柱梁结构),并以抱柱梁结构作为反力基础。钢筋砼抱柱梁是进行柱托换的一种可靠且安全的形式。在建筑物、构筑物移位、抬升和部分桥梁顶升等施工中多次采用这种托换形式,在我公司的设计与施工实践中均获得成功。

3.4.2 顶升上部结构:所以钢筋混凝土抱柱梁作为顶升用的上部结构,称之为上抱柱梁结构。采用顶升上抱柱梁而不是原帽梁的方法实现桥梁的整体抬升。为了便于今后拆除且不损坏帽梁的外观,上抱柱梁上顶面与帽梁下底面间涂抹隔离剂。

3.4.3 顶升控制系统:采用PLC液压同步顶升控制系统,该系统已在天津狮子林桥顶升工程、天津北安桥顶升工程、莘奉金高速公路(A4高速)颛兴路跨线钢桥顶升、上海(A5一期)吴淞江大桥顶升工程等多项抬升工程中成功运用;

3.4.4 千斤顶选用:采用200吨千斤顶(如下图),千斤顶均配有液压锁,可防止任何形式的系统及管路失压问题,从而保证负载有效支撑;

 

3.4.5 千斤顶分组:每个桥墩分为两组;

3.4.6 顶升行程监测:采用精度为0.01mm的光栅尺;

3.4.7顶升采用全桥同步、整体顶升、逐墩到位的方法顶升。

3.4.8 支撑体系:由钢垫板、精加工的钢管支撑等组成。采用φ500×12mm专用钢垫块作为临时支撑,钢垫块长度与千斤顶的行程相适应,支撑间通过法兰连接;支撑布置在立柱中心位置,安装前要对立柱的切割面进行找平施工;

3.4.9 限位:为避免顶升过程中桥梁产生水平位移,应设置可靠的限位装置。


 

4. 总体施工布署及进度安排

4.1 施工临时设施布置

4.1.1 场地安排

在指定的用地范围内搭设临建,堆放材料、设备及机具。

4.1.2 施工临时水源、电源均自己想法解决,用电也可考虑自备发电机组。

4.1.3 混凝土施工时采用人工搅拌砼。

4.2 施工队伍及劳力安排

4.2.1分成两个施工队伍,一个施工队伍进行桥梁顶升作业,另一个施工队伍进行桥梁维修与病害加固作业。

4.2.2施工高峰期计划安排劳力40人,其中电焊工5人,架子工5人,顶升操作工10人,泵站操作组5人,其它工作人员15人,必要时各作业班组进行调配。

4.3 施工组织机构

根据本工程的施工特点,结合我公司的施工能力,专业特点即有施工任务等实际情况,本着精干、高效、专业化施工的原则,组织本工程的施工。

4.4 工期安排

4.4.1施工工期

总工期:3个月。

4.4.2工期保证措施

为确保工期,施工中拟采取如下措施:

合理安排工期,改善工序衔接关系,保证施工总工期。认真做好生产作业计划,及时调整机械及人员力量,加强动态管理,把施工任务落实到班组。根据工程特点,合理地组织工程必须的施工人员及施工机械,满足工程施工需要,并做好人力、材料、设备、机械的后勤保证工作。

每天检查工程进展情况,并对照计划及时调正,做到落实。为了保证进度,节假日合理安排,使工作有连续性。

 

5.过程应急措施及注意事项

在桥梁的顶升施工中,首先应制定安全可靠、技术可行的施工方案,确保桥梁的结构安全及施工的顺利进行,避免异常情况的发生。但桥梁同步顶升技术含量高,有一定的风险,顶升过程中有一定的不确定性。因此针对顶升过程中的关键环节,假定某种意外情况的发生并制定相应的应对措施,方能在紧急情况下有的放矢,及时正确的处理问题。现根据本项目的施工特点及以往的施工经验,由项目部牵头成立应急预案小组,由总工程师、桥梁专家、电脑专家、液压系统专家、机械专家及经验丰富的技术人员等组成。

具体应急措施如下:

5.1电脑控制系统故障

5.1.1电脑控制系统因意外撞击而造成系统故障(死机、重启或者程序无反映等等):首先将系统设定一旦没有电脑信号,整个系统处于保压状态,并且发出警报,千斤顶锁死;其次,设置专门的空间安放电脑;再次,电脑操作室只允许技术人员或者相关人员进入,并为电脑资料作备份。

5.1.2在操作界面上面设定专门的应急操作按钮。可以在紧急情况下启动该程序,使整个工程进入事先设定的闭锁状态,经过故障处理后,由总工程师决定是否继续开工。

5.1.3断电事故处理:为主控电脑配置专用的UPS,提供不间断电源;在开机前,UPS至少保证具有稳定运行半个小时的主控室用电量。由专业电工处理电线电路方面的问题。

5.1.4系统故障:立即由专业工程师对系统进行检查,尽快排除故障,现场应有足够的备品、备件。

5.2液压设备故障

5.2.1泵站由于断电等原因不能正常提供动力:千斤顶具有自锁功能,关闭截止阀可由千斤顶内部的压力来支撑系统应用。

5.2.2千斤顶不能正常提供压力:事先多预备千斤顶和垫块,可先用垫块支撑,然后由液压工程师维修或者更换千斤顶。

5.2.3千斤顶压力异常处理:部署专人看管液压系统压力部分,发现问题,立即报告主控室,由主控室操作人员决定是否关闭截止阀,如果问题严重,应停止整个系统,解决具体事宜后,再行开机调试。

5.2.4系统故障:立即由专业工程师对系统进行检查,尽快排除故障,现场应有足够的备品、备件。

5.3传力梁检测值超限

5.3.1传力梁两侧顶升速度不一致:立即停止顶升,组织人员分析原因。使传力梁一侧(较高处)千斤顶保持压力不动,另一侧缓慢加压,使其上升;当传力梁处于平衡位置时,停止“纠偏”,根据分析原因,两边同时加压,压力适当调整。

5.3.2梁体出现结构变形或者细微裂缝:立即暂停或者停止施工,组织有关人员对出现的异常情况进行评价分析,查找原因,根据评价结论采取相应的处理措施,同时加强监测;

5.4恶劣气候

遭遇大风、暴雨或者雷电:立即停止施工。由应急小组作出临时加固措施,将千斤顶锁死,在盖梁底部与承台底部用钢丝对拉,保证其不会产生水平位移。

6.结束语

6.1 顶升施工应符合下列要求:

6.1.1 施工时应先封闭交通,同时采取避免或减少损伤原结构的措施;

6.1.2施工中发现原结构或相关工程隐蔽部位的构造有严重缺陷时,应暂停施工,在会同加固设计单位采取有效措施处理后方可继续施工;

6.1.3 当可能出现倾斜、开裂或倒塌等不安全因素时,施工前应采取安全措施。

6.2顶升工程施工工艺较特殊,建议必须对施工单位进行综合考察,施工单位必须有综合实力,并由特种结构补强资质并有丰富的施工经验。

6.3 桥梁的顶升技术越来越成熟,顶升是保证道路、河道发展,城市规划顺利进行的措施之一。随着顶升技术的不断应用,在优化道路、河道建设,改善交通,满足城市规划的需求等方面发挥着必不可少的作用。