高速公路互通立交橋匝道復(fù)位施工探析

王勤豐

（德興市投資控股集團(tuán)有限公司，江西 德興 334200）

0 引言

高速公路互通立交糾偏復(fù)位時(shí)通常在墩柱四周增設(shè)大型糾偏反力支架，這種處理方法費(fèi)用高、工期長(zhǎng)。結(jié)合橋梁下部構(gòu)造和實(shí)際操作空間，設(shè)計(jì)小型輕便反力架糾偏裝置是高速公路互通立交匝道復(fù)位的未來(lái)發(fā)展方向?；诖?，本文主要提出兩種糾偏復(fù)位設(shè)計(jì)思路，一類是將豎向千斤頂安裝在蓋梁頂滑移體系上以形成復(fù)位體系，滑移系統(tǒng)主要包括上下底板和四氟滑板。在具體運(yùn)行時(shí)，主要以蓋梁頂墊石作為反力點(diǎn)，借助頂推千斤頂施加橫向糾偏力，并充分利用四氟滑板摩擦系數(shù)差異，最終達(dá)到橋梁滑移及糾偏復(fù)位的目的。另一類是結(jié)合箱梁底寬和無(wú)蓋梁雙柱墩外側(cè)寬度較為接近的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，增設(shè)橫縱向反力架糾偏裝置，在單根墩柱上自平衡錨固環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼絞線，在上系梁頂臨近墩柱的位置布置豎向千斤頂，并將剛性支撐增設(shè)于上系梁底，確保豎向力直接傳遞至基礎(chǔ)[1]。此外，還應(yīng)將滑道設(shè)置在墩柱頂部，以便將剛性支撐頂升至滑道面，實(shí)現(xiàn)滑移。

1 工程概況

某高速公路楊家寨互通立交處于較厚軟基段，橋面鋪裝采用C30 混凝土，墩臺(tái)、蓋梁、樁基則采用C25混凝土，鋪裝層水泥混凝土和瀝青混凝土設(shè)計(jì)厚度均為8cm。在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，該橋梁左側(cè)新建某水泥廠，水泥廠長(zhǎng)期施工導(dǎo)致周圍地表壓力及軟基水壓力均較大，在持續(xù)擠壓下造成該互通立交匝道橋墩發(fā)生樁基偏位，造成其 G6～G9 聯(lián)和 G6～H1～H4 聯(lián)橋面發(fā)生橫向偏位，最大偏位值達(dá)到0.1m，且上下部結(jié)構(gòu)偏移并非同步發(fā)生。為保證該匝道橋梁安全運(yùn)行，必須分別進(jìn)行兩聯(lián)整體頂升及糾偏復(fù)位處理。發(fā)生樁基偏位的兩聯(lián)中，G6～G9聯(lián)和G6～H1～H4聯(lián)均為4×20m連續(xù)現(xiàn)澆箱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，橋梁重量均為1 600t，匝道也均位于平面曲線上，匝道橋上部結(jié)構(gòu)橫斷面具體見圖1。根據(jù)互通立交匝道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及可能操作空間，設(shè)計(jì)出兩種糾偏復(fù)位體系和同步頂升滑移系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)梁體滑移并實(shí)現(xiàn)梁體糾偏復(fù)位所需的主動(dòng)糾偏力主要借助頂推千斤頂提供。

圖1 匝道橋上部結(jié)構(gòu)橫斷面（單位：cm）

2 復(fù)位施工方案設(shè)計(jì)

根據(jù)對(duì)該橋梁實(shí)際病害情況的勘察，其下部構(gòu)造分為過(guò)渡墩和連續(xù)墩兩種類型。過(guò)渡墩有伸縮縫側(cè)主要為有蓋梁墩柱，其側(cè)梁底與蓋梁頂之間的距離為0.3～0.35m，且梁底平行于蓋梁頂，在梁底和蓋梁頂均增設(shè)調(diào)平墊塊；而連續(xù)墩側(cè)則為無(wú)蓋梁雙柱墩，墩柱間存在1道上系梁結(jié)構(gòu)，梁底增設(shè)橫坡，借助調(diào)平墊塊達(dá)到調(diào)平的目的；梁底和墩柱頂之間的距離為0.2～0.25m，上系梁比墩柱頂?shù)?.1～0.34m，雙柱墩外側(cè)邊緣和箱梁底寬度均為4.5m。G6#伸縮縫處第二聯(lián)橋面系比第一聯(lián)向外位移0.1m，第一聯(lián)橋面不存在偏移，第二聯(lián)橋面則存在偏移；H1#～H4#墩柱處橋面存在0.08～0.15m偏移。

2.1 同步頂升系統(tǒng)

該互通立交匝道橋復(fù)位施工所使用的同步頂升系統(tǒng)為工控機(jī)、液壓控制系統(tǒng)、可編程控制器等部分構(gòu)成的分布式控制系統(tǒng)，專用于橋梁支座更換及凈空頂升，通過(guò)分散布置執(zhí)行機(jī)構(gòu)和集中操作，可在多液壓缸載荷不均情況下實(shí)現(xiàn)同步升降，并能同時(shí)監(jiān)測(cè)梁體頂升過(guò)程中各點(diǎn)位移、壓力、應(yīng)力等參數(shù)。就硬件方面而言，該同步頂升系統(tǒng)主要包括監(jiān)控主機(jī)，主從站及千斤頂，壓力、位移、應(yīng)力傳感器等部件。監(jiān)控主機(jī)主要提供人機(jī)交互界面，并具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。從軟件方面來(lái)看，該同步頂升系統(tǒng)主要包括無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)等，測(cè)量精度及抗干擾能力極高。

主站從監(jiān)控主機(jī)接收到指令后控制油路總通斷及流量等的分配，發(fā)揮著千斤頂同步頂升及下降主控站的作用。主泵站則屬于獨(dú)立性的集成化動(dòng)力傳動(dòng)裝置，主要控制著油流動(dòng)方向。為推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)各項(xiàng)規(guī)定動(dòng)作及工作循環(huán)的實(shí)施與完成，壓力和流量主要以輸出可調(diào)整直線的方式循環(huán)往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。主站系統(tǒng)主要由變頻電機(jī)、電磁換向閥、液控單向閥節(jié)流截止閥等部分構(gòu)成，電磁換向閥的兩個(gè)電磁鐵輪流通電、斷電操作，以保證各項(xiàng)規(guī)定動(dòng)作和操作的實(shí)現(xiàn)。

從站主要負(fù)責(zé)分配所屬千斤頂油路、采集信號(hào)及接收PLC 主控箱命令，以實(shí)現(xiàn)所控千斤頂升降操作。PLC通常安裝在液壓泵頂罩中，以無(wú)線方式操控，主要解釋并執(zhí)行計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令，控制液壓站閥組開關(guān)，接收主控基站發(fā)出的操作命令，向電磁鐵發(fā)送控制信號(hào)；采集位移及油壓傳感器信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)值后向計(jì)算機(jī)反饋。為保證制動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行可靠，從站還增設(shè)有液壓控制單向閥裝置，確保液壓管線爆裂后自動(dòng)鎖閉。

2.2 豎向千斤頂

按照糾偏復(fù)位方案設(shè)計(jì)思路，結(jié)合反力值要求及梁底和蓋梁頂之間的實(shí)際高度，應(yīng)在伸縮縫過(guò)渡墩側(cè)蓋梁頂增設(shè)2 臺(tái)YD400-50 型千斤頂頂升裝置，該裝置公稱頂推力3 960kN、公稱油壓31.5MPa、回程油壓小于25MPa、頂舉行程50mm、頂舉活塞面積1.257×10-1m2，回程活塞面積3.487×10-2m2，整機(jī)質(zhì)量為305kg、外形尺寸為?480×580×221mm。在連續(xù)墩側(cè)墩柱上系梁頂增設(shè)4 臺(tái)YD400-100型千斤頂頂升裝置，該裝置公稱力為4 000kN、行程為100mm、活塞桿直徑為150mm、公稱油壓為50MPa、整機(jī)質(zhì)量為400kg、外形尺寸為?430×360×220mm。

2.3 一類糾偏復(fù)位裝置

下底板設(shè)置在蓋梁上，下底板一端與鋼墊板焊接，以確保頂推千斤頂作用荷載面能均勻施加至墊石側(cè)；將四氟乙烯滑板設(shè)置在豎向頂?shù)酌嫔舷碌装逯g，在上底板處焊接鋼牛腿用于千斤頂頂推反力點(diǎn)；并將楔形鋼板找平裝置分別設(shè)置在豎向頂頂?shù)撞浚浞纸柚姆蚁┗褰档湍Σ料禂?shù)的特性，保證豎向頂能夠順利橫向滑移。

2.4 二類糾偏復(fù)位裝置

將橫向反力架糾偏裝置設(shè)置在單個(gè)墩柱側(cè)面。在單根墩柱上錨固5 根預(yù)應(yīng)力鋼絞線，鋼絞線一端為P 錨錨固的固定端，另一端為夾片錨固的張拉端。橫向糾偏反力架裝置為鋼板和型鋼拼裝焊接而成，并通過(guò)弧形鋼墊板與墩柱側(cè)面支撐處過(guò)渡，確保支撐反力向墩柱側(cè)面均勻傳遞。將橡膠墊和弧形鋼墊板增設(shè)在環(huán)向鋼絞線轉(zhuǎn)向位置，以防止其與墩柱接觸處應(yīng)力過(guò)度集中。

按照4 孔一聯(lián)連續(xù)現(xiàn)澆箱梁構(gòu)建模型，取G6#墩、H1#墩、H2#墩、H3#墩、H4#墩頂升位移分別為6mm、6mm、4mm、4mm 和4mm 的頂升工況，恒載工況驗(yàn)算符合設(shè)計(jì)要求。

3 復(fù)位施工方案實(shí)施

3.1 搭設(shè)施工平臺(tái)

將兩排腳手架平臺(tái)搭設(shè)在墩柱四周，腳手架橫縱距均為1.5m，步距為1.8m。施工平臺(tái)面與梁底的距離為1.7m，平臺(tái)寬1.0m，并沿著蓋梁通長(zhǎng)布置。通過(guò)連接桿將腳手架、施工平臺(tái)和橋墩柱牢固連接。將伸縮縫處護(hù)欄及附屬構(gòu)件橫縱向約束等全部解除，同時(shí)清除梁端及伸縮縫處雜物。

3.2 安裝千斤頂及墊板

徹底清理蓋梁頂處的千斤頂放置混凝土基面，并將其打磨平整后均勻涂抹高強(qiáng)砂漿找平。此外，將木塊或薄鋼板填塞在過(guò)渡墩擋塊和箱梁間隙內(nèi)，該間隙寬度約為3mm，以便在頂升復(fù)位過(guò)程中發(fā)揮限位作用。

3.3 試頂

試頂開始前，必須徹底檢查蓋梁頂混凝土破損程度及蓋梁底，重點(diǎn)檢查支撐部位和限位擋塊位置，如果存在混凝土嚴(yán)重破損，必須采取相應(yīng)措施處理。采用紅油漆將支座設(shè)計(jì)位置及各墩箱梁和蓋梁、墩柱間相對(duì)位置等標(biāo)出，同時(shí)通過(guò)經(jīng)緯儀觀測(cè)墩柱初始垂直度和墩頂在施工期間的位移量，標(biāo)記各墩頂初始位置，并以墩頂位移預(yù)警值為依據(jù)實(shí)施復(fù)位施工過(guò)程控制。

為消除支撐結(jié)構(gòu)非彈性變形和沉降，必須進(jìn)行試頂，試頂開始后啟動(dòng)同步液壓頂升系統(tǒng)，將各墩同步頂升1.0mm 后檢查管路密封程度和液壓設(shè)備的可靠程度，并在主梁尚未完全頂起時(shí)停止，停放0.5～1.0h后觀察各墩具體情況，無(wú)異樣后進(jìn)行正式頂升。

3.4 正式頂升

連接好千斤頂和油泵油管后準(zhǔn)備正式頂升，頂升采用分級(jí)加載，每級(jí)為1mm，第一級(jí)持壓5min，其余級(jí)均持壓10min，末級(jí)則按照最終頂起量控制加壓值。頂升期間應(yīng)安排1名指揮人員進(jìn)行各油泵操作過(guò)程的統(tǒng)一指揮。具體而言，由指揮人員通過(guò)對(duì)講機(jī)下達(dá)命令，各油泵操作員則將油泵開啟，緩慢頂梁，每頂起1mm為一級(jí)，待千斤頂頂升至設(shè)計(jì)高程（即梁體離開原支座5mm 左右）時(shí)停止，并將若干鋼墊板或鋼筋混凝土預(yù)制塊放置在梁端合適位置，以形成臨時(shí)支撐點(diǎn)，并增大接觸點(diǎn)及面積，保證頂升系統(tǒng)穩(wěn)定及梁體結(jié)構(gòu)安全。待全部千斤頂均到達(dá)同一高程后，指揮人員則向油泵操作員發(fā)出下一級(jí)操作指令。重復(fù)以上步驟，直至梁體全部頂升至設(shè)計(jì)高度。

同墩臺(tái)上部梁體結(jié)構(gòu)正式頂升時(shí)，多臺(tái)千斤頂在1臺(tái)液壓泵站的控制下等高頂舉，確保頂起的同一墩頂梁體同步提升，梁體頂升高差控制在2mm 以內(nèi)，采取頂升力和頂升量雙指標(biāo)[3]控制方式，保證頂升過(guò)程穩(wěn)定、安全、同步進(jìn)行。若條件允許，應(yīng)將厚度2cm左右的模板或橡膠板墊墊設(shè)在梁底和千斤頂接觸部位，密合接觸，以起到頂升過(guò)程中保護(hù)梁底的作用。

3.5 復(fù)位及落梁就位

待將梁體同步頂升至設(shè)計(jì)高度后，通過(guò)頂推千斤頂進(jìn)行橫向移位，并將橫向移位誤差控制在《公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T J23—2008）允許范圍內(nèi)。各墩測(cè)點(diǎn)初始偏移及復(fù)位偏移量統(tǒng)計(jì)結(jié)果具體見表1。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，梁體復(fù)位后各墩測(cè)點(diǎn)復(fù)位偏移量較小，且均符合規(guī)范要求。

表1 各墩測(cè)點(diǎn)初始偏移及復(fù)位偏移量

待復(fù)位驗(yàn)收合格后，還應(yīng)使千斤頂緩慢勻速卸落至初始位置，同時(shí)采用逆頂升法[4]緩慢落梁。落梁過(guò)程應(yīng)采用與頂升過(guò)程相同的分級(jí)緩慢下落方式，保證梁體準(zhǔn)確就位，并與支座結(jié)構(gòu)密貼。

4 結(jié)語(yǔ)

該高速公路互通立交匝道復(fù)位糾偏工程施工充分利用梁體下方千斤頂布置，將梁體同步頂升至滑移體系面，并設(shè)計(jì)出兩種糾偏復(fù)位體系，充分利用橫向千斤頂所提供的糾偏力實(shí)現(xiàn)梁體滑移、橫向糾偏及復(fù)位。工程結(jié)果表明，本工程所采用的復(fù)位糾偏工藝能充分利用原匝道橋梁結(jié)構(gòu)空間，無(wú)需增設(shè)頂升反力支架，簡(jiǎn)化頂升復(fù)位操作，工期短，經(jīng)濟(jì)性好，對(duì)于類似匝道橋梁工程糾偏復(fù)位具有借鑒參考價(jià)值。