高速鐵路特大橋連續梁支座病害整治技術

王亞國

（中鐵一局集團第四工程有限公司，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連續梁，梁體采用單箱單室、變高度、變截面直腹板形式。連續梁主墩為64#，65#，66#，邊墩為63#，67#。連續梁共設置10個球型鋼支座，與連續梁相鄰的62#—63#墩架設簡支梁。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）側為連續梁，高墩（高15.3 m）側為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。低墩側支座采用TJQZ‐通橋8361鐵路橋梁球型支座[1]；高墩側支座采用TJQZ‐8360鐵路橋梁球型支座[2]。

橋梁驗收時發現63#墩連續梁端線路左側支座上鋼板大小里程方向預留偏移量均與理論計算值相差非常大[3]。根據設計要求安裝支座上鋼板時應向小里程側預留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理論偏移量21 cm，大里程側理論偏移量13 cm。通過測量63#墩連續梁端線路左側支座上鋼板小里程側、大里程側預留偏移量分別為10，24 cm。

2 處理方案和技術要求

2.1 處理方案

針對63#墩左側球形支座上鋼板縱向預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?，結合實際情況，將已安裝的支座上鋼板更換為導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 技術要求

商合鐵路設計為雙線，時速350 km，線間距5.0 m。設計荷載采用ZK活載，采用CRTSⅢ型板式無砟軌道，軌頂至梁頂0.738 m。鋪設無縫線路，鋼軌60 kg/m?，F場已經開始聯調聯試，確保運營安全是最關鍵的技術要求。

1）支座安裝縱向預偏量及梁端補償技術要求

支座縱向預偏量指上鋼板偏離理論中心的距離。設Δδ1為箱梁在預應力、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，則各支座的縱向預偏量Δ=-Δδ1+Δδ2。其中負號表示按計算所得位移反方向設置預偏量。本橋設計合龍溫度為5～15℃。施工過程中應根據具體的合龍溫度、混凝土齡期、預應力情況、工期等確定支座預偏量。各支座Δδ1數值及方向見表1。

表1 各支座Δδ1數值及其方向

由預應力、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行補償。

2）同步抬梁技術要求

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，與原標高相差不得超過1 mm[5]。嚴格控制頂升量，頂升時觀察各千斤頂的頂升高度是否同步，發現不同步時及時調整。頂升到位后立即將千斤頂鎖定。

3 支座更換施工流程

3.1 施工準備

1）人員培訓與設備校檢，支座狀態檢查確認，橋梁結構檢查。嚴格培訓操作人員，考核合格才能上崗。對所需施工設備進行校檢標定，保證設備精度達標、性能穩定。

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。經現場調查各個橋墩高度后，確定從64#墩上橋，通過箱梁內部到達63#墩頂。拆卸63#墩連續梁端防落梁擋塊和支座圍板，清理墩頂影響操作的雜物等。為了預防頂起后梁體縱向竄動，在連續梁與簡支梁的梁縫采取限位措施。每個梁縫的左側和右側位置在塑料袋內灌注自流平砂漿進行梁體縱向限位。限制 61#—62#，62#—63#共 2片梁。

3）支座上鋼板滑出平臺搭設，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，在大里程方向搭設上鋼板滑出平臺（圖3）。為避免在頂升作業時橋墩墩頂和連續梁梁底受到破壞，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

根據設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

現場截取千斤頂上下鋼墊板。根據防落梁預埋鋼板尺寸，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。連續梁側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，須對梁底支座預埋鋼板周圍混凝土錯臺采用手持角磨機進行打磨。采用汽車吊將所需的液壓千斤頂吊至墩頂，再滑移至墩頂固定好的平臺上。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滑動現象。放置下鋼墊板前由測量組先定位，并用細砂找平。根據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。

液壓千斤頂的頂升采用PLC液壓同步頂升控制系統。控制系統由PLC液壓控制室、液壓泵站、液壓千斤頂、位移監控系統等組成。控制系統通過力的平衡自動調整各點頂升力。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）橋面測量及監測

①測量施工區段軌道溫度。為防止鋼軌溫度過高時松開扣件對鋼軌產生影響，頂升之前安排專人對鋼軌溫度進行測量。溫度達到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的扣件，頂升施工完成后再恢復。

②63#和64#墩差異沉降監測。頂升前安排人員對63#，64#墩的標高進行初始測量，頂升過程中更換支座上鋼板時、落梁后進行連續測量，并與初始標高進行比較。

③梁體、無砟軌道測量及監測。更換63#墩連續梁端線路左側支座上鋼板前，在62#—64#墩區段無砟軌道上布設監測點并編號，采用全站儀進行測量，記錄初始平面坐標和標高；上鋼板更換完成后再次測量，并和初始測量結果對比，對不符合要求的進行精調，以滿足軌道平順性要求。

④營業線路封鎖。按照聯調聯試指揮部要求提前呈報營業線施工計劃書，寫明需要封鎖施工的段落和時間，嚴格按照批復的營業線施工計劃進行封鎖施工。計劃在1個天窗內完成支座更換，封鎖時間控制在240 min以內，詳見表3。施工期間設置防護人員進行防護。

表3 單個支座更換時間

3.2 支座頂升施工

根據對中國鐵道科學研究院集團有限公司在京津城際、京福高速鐵路支座病害數據的處理和分析，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。

根據連續梁施工圖，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步驟如下：

1）使用PLC同步頂升系統分級同步加壓，頂升連續梁。

2）封鎖施工[7]命令下達后，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（頂升上限設置為10 mm、速率設置為1 mm/min）。試頂升時要時刻觀察顯示屏上各點的位移數據、橋墩支座的脫離情況、千斤頂受力部位有無異常等，待達到設置值后，如無異常則可以開始頂升，直至達到頂升高度。

3）打開〈同步監控〉程序，進入〈頂升設置〉頁面。選定頂升各點將其打開，然后進入〈頂升監控〉頁面，設定好各點的貼合壓力。打開總按鈕，將單動開關撥至左邊位置，然后按下〈貼合〉按鈕，各點開始頂升，此時〈貼合〉燈閃爍，當〈貼合〉燈常亮時，表示千斤頂和梁體貼合結束（圖6）。經現場指揮確認各工序準備就緒后，總指揮下達開始命令，現場指揮通過對講機下達頂升指令，操作人員按下〈上升〉按鈕。四點千斤頂開始運動（圖7），當四點千斤頂的位移達到需要的頂升量時，按下〈停止〉按鈕即可。

4）各觀測點人員仔細觀察百分表，約1 min后頂升高度達到1 mm停止頂升。通過對講機確認各部位正常后，現場指揮下達指令給操作人員，頂升高度2 mm和3 mm分別停止頂升，再次檢查設備和工裝情況。若正常則繼續頂升。

圖6 貼合界面

圖7 頂升界面

5）頂升過程中各監控人員密切監視各測量設備，有突變情況及時通過對講機向現場指揮報告監測情況。現場指揮根據情況判斷是否終止施工。

6）頂升高度達到10 mm時支座上鋼板可以移動，此時千斤頂總負荷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、負荷

7）同步頂升系統將梁體頂起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梁。然后采用2 t倒鏈、滾杠、小撬棍等輔助機具順橋向將待更換支座上鋼板滑至橋墩處搭設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，調整四角高差[8]。

8）同步頂升連續梁，拆除U形自鎖裝置，同步下降連續梁，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）施工完成后恢復松開的扣件，并對軌道進行精調；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）施工現場前要對施工平臺、護欄等進行安全隱患排查。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）頂升前仔細分析頂升區段軌道情況，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 結論

針對一跨省道特大橋（60+100+100+60）m連續梁縱向活動支座上鋼板預留偏移量不足問題，提出更換支座上鋼板方案。施工技術總結如下：

1）結合現場實際情況將已安裝的支座上鋼板更換為導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下能夠正?；瑒?。

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