頂推法施工中鋼箱梁的施工監(jiān)測(cè)
2017-06-19
0 引言
隨著公路工程建設(shè)速度的加快，上跨橋的施工對(duì)跨下交通的影響不可避免，為了降低對(duì)交通的干擾，頂推鋼箱梁中對(duì)線型、臨時(shí)墩位移沉降、導(dǎo)梁下擾都要進(jìn)行施工監(jiān)測(cè)，來(lái)保證施工的質(zhì)量和安全。本文以梅家山立交橋項(xiàng)目為例，對(duì)頂推法施工中鋼箱梁的施工監(jiān)測(cè)進(jìn)行了分析。
1 工程概述
梅家山立交主線橋第四聯(lián)主線橋連接雄楚大街與鸚鵡洲大橋延長(zhǎng)線，跨越白沙洲高架橋，主線橋鋼箱梁設(shè)計(jì)起點(diǎn)位于津水路，里程樁號(hào)K13+760，終點(diǎn)位于原武泰閘水產(chǎn)大市場(chǎng)拆遷舊址，里程樁號(hào)K13+896，主線橋全長(zhǎng)約136m。
梅家山立交主線橋第四聯(lián)為（36.95m+62m+36.95m）三跨鋼箱梁，其標(biāo)準(zhǔn)段橋面寬度為26.04m。主線橋橋頂面和底面均設(shè)1.5%的雙向橫坡，通過(guò)梁體頂板形成，梁體頂、底板平行設(shè)置。
本橋三跨鋼箱梁位于ZW211～ZW214#墩之間，并跨越白沙洲高架橋，總重量1800t，為本工程施工重點(diǎn)。ZW211～ZW214#墩線路平面為直線，縱斷面沿道路前進(jìn)方向的縱坡依次為1.68%（距離約5763mm）和R=2500m豎曲線。圖1為鋼箱梁分段圖。
2 施工測(cè)量控制方法
在梅家山項(xiàng)目中，鋼箱梁頂推施工過(guò)程中施工監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容有以下幾個(gè)方面：①臨時(shí)墩、頂推拼裝平臺(tái)放樣及安裝過(guò)程中的施工控制測(cè)量；②鋼箱梁制作過(guò)程中在胎架上的線形控制測(cè)量；③鋼箱梁在頂推平臺(tái)上的拼裝定位線形測(cè)量（含導(dǎo)梁、鋼箱梁母梁、待拼梁段等）；④鋼箱梁在頂推過(guò)程中必須的其他控制內(nèi)容（含主墩、臨時(shí)墩、導(dǎo)梁、鋼箱梁等）；⑤鋼梁梁頂推完成后的線形測(cè)量。
2.1 臨時(shí)墩、頂推拼裝平臺(tái)放樣及安裝過(guò)程中的施工控制測(cè)量
在鋼箱梁進(jìn)行頂推作業(yè)前，首先應(yīng)完成臨時(shí)墩及頂推拼裝平臺(tái)的放樣安裝測(cè)量工作（含平面和高程測(cè)量）。
2.1.1 臨時(shí)墩的放樣、安裝測(cè)量及拖拉過(guò)程中的監(jiān)測(cè)
在對(duì)臨時(shí)墩的結(jié)構(gòu)物�M行測(cè)量放樣時(shí)，應(yīng)控制好各個(gè)鋼管樁的中心偏位及樁頂高程，要求誤差在10mm之內(nèi)，再進(jìn)行連結(jié)系、樁頂縱橫向分配梁、滑道分配梁的安裝，由于臨時(shí)墩在后期頂推過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生沉降，因此其滑道梁頂高程放樣時(shí)應(yīng)考慮預(yù)抬值。
拖拉施工須沿順橋向設(shè)置七處臨時(shí)墩。所有滑道梁頂面橫橋方向均設(shè)1.5%的坡，縱橋方向滑道梁頂面與水平面的夾角從ZW215至ZW212依次為：1.89°、1.63°、1.3°、0.91°、0.38°、-0.8、1°。全橋自重約1800t，用兩套ZLD200-300型自動(dòng)連續(xù)拖拉系統(tǒng)進(jìn)行拖拉施工。單連續(xù)千斤頂拖拉力180t，正常拖拉速度約7m/h。兩套連續(xù)頂布置在ZW213#墩的臨時(shí)墩上，連續(xù)頂支座分別焊接在滑道梁內(nèi)側(cè)面。梁體頂推過(guò)程中，測(cè)量控制因素主要是：梁體中心線及各墩頂偏位。隨著梁體的推進(jìn)，側(cè)向限位控制其中心線偏位在10mm以內(nèi)，嚴(yán)格控制各千斤頂同步頂推，各墩頂?shù)钠痪谠O(shè)計(jì)要求范圍之內(nèi)。箱梁頂進(jìn)時(shí)，測(cè)量人員跟蹤監(jiān)測(cè)各墩的偏位及梁體中心線位置，當(dāng)中心線偏移時(shí)，及時(shí)利用側(cè)向限位調(diào)整，然后將其鎖定。在頂推過(guò)程中對(duì)墩頂瞬間偏位的觀測(cè)尤為重要，一旦墩頂瞬間偏位超過(guò)設(shè)計(jì)值需立即停止施力，重新調(diào)整各墩頂施力分布，以保證各墩的偏位滿足設(shè)計(jì)要求。拖拉過(guò)程中，各臨時(shí)墩允許偏位最大值見(jiàn)表1。
2.1.2 頂推拼裝平臺(tái)的放樣、安裝測(cè)量
鋼梁頂推（拼裝）平臺(tái)主要功能有兩個(gè)：一是作為鋼箱梁節(jié)段拼焊場(chǎng)地，二是作為頂推的起點(diǎn)。依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，依次對(duì)頂推平臺(tái)的上下部管樁中心進(jìn)行放樣，要求管樁中心偏位不超過(guò)10mm，樁頂高程不超過(guò)10mm。以上測(cè)量?jī)?nèi)容施工完成后，應(yīng)分別安裝縱橫向樁間聯(lián)結(jié)系、腳手平臺(tái)、樁頂分配梁、滑道分配梁等。
滑道安裝時(shí)要求所有橫向相鄰滑道的高程一致，豎曲線頂推要求滑道在一個(gè)理想的圓弧曲線內(nèi)。而且所有滑道在安裝前必須調(diào)整到位，保證頂推過(guò)程中箱梁、滑板、滑道板之間均為面接觸。所以頂推對(duì)滑道標(biāo)高及水平度的控制要求相當(dāng)高，不允許出現(xiàn)差錯(cuò)和過(guò)大測(cè)量誤差。根據(jù)頂推拼裝平臺(tái)構(gòu)造，由于滑道直接支承鋼箱梁，其線形可較準(zhǔn)確地反映鋼箱梁支承情況，故選擇滑道梁線形進(jìn)行頂推平臺(tái)線形監(jiān)測(cè)。每肢滑道梁的線形測(cè)點(diǎn)擬布設(shè)7處，各測(cè)點(diǎn)縱向位置示意圖如圖2，分別對(duì)應(yīng)各臨時(shí)墩中心線，橫向位置對(duì)應(yīng)相應(yīng)滑道梁的中心線。 鋼梁在頂推平臺(tái)上的線形調(diào)整，豎向調(diào)整采用4臺(tái)150t千斤頂。調(diào)整完畢后轉(zhuǎn)換由鋼支墩受力。橫向調(diào)整采用5t手拉葫蘆或32t機(jī)械千斤頂配合調(diào)整橫向坐標(biāo)。
2.2 鋼箱梁制作過(guò)程中在胎架上的線形控制測(cè)量
由于鋼箱梁在拼裝焊接過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生變形，為保證其橫橋向及順橋向安裝完成后的線形準(zhǔn)確，因此在胎架放樣時(shí)應(yīng)考慮由此數(shù)據(jù)產(chǎn)生的影響。
另外在對(duì)胎架、鋼箱底板及頂板（長(zhǎng)度、寬度、標(biāo)高）進(jìn)行驗(yàn)收時(shí)，應(yīng)盡量選擇在溫度恒定的條件下時(shí)進(jìn)行，所測(cè)量數(shù)據(jù)均應(yīng)換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（鋼箱梁設(shè)計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)為20攝氏度）后再與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)比較。
2.3 鋼箱梁在頂推平臺(tái)上的拼裝定位線形測(cè)量（含導(dǎo)梁、鋼箱梁母梁、待拼梁段等）
2.3.1 導(dǎo)梁的安裝及頂推測(cè)量
導(dǎo)梁全長(zhǎng)約35m，為變截面設(shè)計(jì)，分為三段。各段梁高、底板及腹板厚度均一定差異，節(jié)段之間腹板與頂板采用栓接，底板采用焊接；導(dǎo)梁與鋼箱梁之間，腹板采用栓接，底板、翼板與頂板采用焊接。根據(jù)拖拉施工工況，控制導(dǎo)梁剛度為鋼箱梁的1/7，導(dǎo)梁與鋼箱梁接頭處最大應(yīng)力值190MPa。
導(dǎo)梁最前端在拖拉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不同程度撓度，為了使導(dǎo)梁順利上墩，導(dǎo)梁前端設(shè)置變高截面。導(dǎo)梁上墩前，前端變高部分首先上墩，滑道梁上的千斤頂作用在導(dǎo)梁前端變高部分，克服導(dǎo)梁撓度，并跟隨拖拉前移，直至導(dǎo)梁底部上墩。頂推過(guò)程中應(yīng)控制其軸線偏位，下擾值。
2.3.2 鋼梁的安裝及頂推測(cè)量
測(cè)量流程如下：鋼箱梁安裝線形測(cè)量→鋼箱梁焊接后線形測(cè)量→頂推前的臨時(shí)墩沉降測(cè)量→頂推過(guò)程中的控制測(cè)量（含導(dǎo)梁及鋼箱梁軸線偏位、主墩偏位、臨時(shí)墩瞬時(shí)偏位及頂推后總位移量、導(dǎo)梁上墩前的最大撓度測(cè)量等）→頂推完成后鋼箱梁的母梁線形測(cè)量（作為下一節(jié)段鋼箱梁安裝定位依據(jù)）→鋼箱梁安裝測(cè)量……依此類推。
導(dǎo)梁頂推完成后，將制作好的鋼箱梁運(yùn)至橋位處，并吊裝至平臺(tái)上，其前端與鋼導(dǎo)梁后端進(jìn)行焊接，焊接完成后對(duì)鋼箱梁的軸線進(jìn)行調(diào)整，直至滿足規(guī)范要求。另在夜間溫度相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)段對(duì)導(dǎo)梁相應(yīng)位置的標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量，依據(jù)此標(biāo)高推算出鋼箱梁相應(yīng)點(diǎn)位的標(biāo)高并調(diào)整到位。然后對(duì)鋼箱梁進(jìn)行頂推施工，每一次頂推作業(yè)前，應(yīng)測(cè)量出臨時(shí)墩的沉降及縱橫向位移量，主墩的偏位，導(dǎo)梁前端的下?lián)现档龋显O(shè)計(jì)要求后方能進(jìn)行頂推作業(yè)。頂推過(guò)程中應(yīng)控制好鋼箱梁的軸線偏位，本次頂推應(yīng)在平臺(tái)上預(yù)留出四個(gè)節(jié)段鋼箱梁的位置，以便下次四個(gè)節(jié)段鋼箱梁的安裝。
2.4 鋼梁頂推過(guò)程中的控制內(nèi)容
應(yīng)測(cè)量出以下幾項(xiàng)數(shù)據(jù)：①頂推作業(yè)啟動(dòng)時(shí)臨時(shí)墩的瞬間最大位移值；②頂推過(guò)程中臨時(shí)墩墩頂?shù)奈灰谱兓?；③?dǎo)梁上臨時(shí)墩前的最大撓度測(cè)量；④鋼箱梁前后端的軸線偏位不超過(guò)10mm。
2.5 鋼梁梁頂推完成后的線形測(cè)量
鋼梁頂推完成后需要注意以下事項(xiàng)：
①為防止由于頂推平臺(tái)的沉降而引起鋼箱梁母梁的線形產(chǎn)生變化，應(yīng)先將待安裝的四個(gè)梁段吊裝至平臺(tái)頂后再進(jìn)行母梁的線形測(cè)量。
②在夜�g大氣溫度恒定狀態(tài)下測(cè)量出母梁的線形，以此計(jì)算出下下個(gè)節(jié)段鋼箱梁的安裝線形。
?、蹫榱藴p小焊接前后對(duì)鋼梁線形的影響，鋼箱梁頂監(jiān)控點(diǎn)分別位于鋼梁焊接面縱向內(nèi)移1m處，如圖3所示。另在鋼梁頂推前應(yīng)在最后一節(jié)鋼梁上中間斷面加測(cè)一對(duì)點(diǎn)，并觀測(cè)其絕對(duì)高程值，以此作為焊接后鋼梁的整體線形復(fù)核數(shù)據(jù)，同時(shí)也是鋼梁頂推后母梁測(cè)量的必要觀測(cè)數(shù)據(jù)。圖3中1-6，1’-4’，1’’-6’’均為高程線形觀測(cè)點(diǎn)，且均位于鋼箱梁頂部。
?、艽戳憾瘟喉斊囱b定位標(biāo)高誤差須控制在5mm以內(nèi)，橫斷面兩控制點(diǎn)定位標(biāo)高相對(duì)誤差在5mm以內(nèi)，相鄰梁段接頭之間的梁頂標(biāo)高誤差須控制在2mm以內(nèi)；標(biāo)高驗(yàn)收測(cè)量須在日出前或者日落后進(jìn)行，回避日照溫差的影響。
?、菝恳涣憾蔚念A(yù)伸長(zhǎng)量通過(guò)焊縫寬度予以控制。
?、藓附討?yīng)盡量上下左右對(duì)稱進(jìn)行，避免焊接收縮上下左右不同步引起梁段的線形或者受力變化。
?、吆附油瓿珊螅ㄏ乱惠嗧斖魄埃?yīng)對(duì)鋼箱梁頂線形進(jìn)行復(fù)核。
?、嗝看雾斖仆瓿珊髴?yīng)統(tǒng)計(jì)出臨時(shí)墩及主墩的本次位移量、總位移量、本次沉降量及總沉降量等。
3 小結(jié)
通過(guò)以上對(duì)鋼箱梁頂推法施工過(guò)程中施工監(jiān)測(cè)的論述，使我們?cè)诮窈蟮墓ぷ髦杏龅酵愖鳂I(yè)時(shí)可以做到心中有數(shù)，提前計(jì)劃，迅速進(jìn)入工作狀態(tài)，提高工作效率；而且對(duì)頂推施工中的要點(diǎn)一目了然，加強(qiáng)過(guò)程控制，避免出現(xiàn)質(zhì)量和安全事故。
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