頂推法施工中鋼箱梁的施工監(jiān)測
2017-06-19
0 引言
隨著公路工程建設(shè)速度的加快，上跨橋的施工對跨下交通的影響不可避免，為了降低對交通的干擾，頂推鋼箱梁中對線型、臨時墩位移沉降、導(dǎo)梁下擾都要進(jìn)行施工監(jiān)測，來保證施工的質(zhì)量和安全。本文以梅家山立交橋項(xiàng)目為例，對頂推法施工中鋼箱梁的施工監(jiān)測進(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線，跨越白沙洲高架橋，主線橋鋼箱梁設(shè)計起點(diǎn)位于津水路，里程樁號K13+760，終點(diǎn)位于原武泰閘水產(chǎn)大市場拆遷舊址，里程樁號K13+896，主線橋全長約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 施工測量控制方法
在梅家山項(xiàng)目中，鋼箱梁頂推施工過程中施工監(jiān)測的主要內(nèi)容有以下幾個方面：①臨時墩、頂推拼裝平臺放樣及安裝過程中的施工控制測量；②鋼箱梁制作過程中在胎架上的線形控制測量；③鋼箱梁在頂推平臺上的拼裝定位線形測量（含導(dǎo)梁、鋼箱梁母梁、待拼梁段等）；④鋼箱梁在頂推過程中必須的其他控制內(nèi)容（含主墩、臨時墩、導(dǎo)梁、鋼箱梁等）；⑤鋼梁梁頂推完成后的線形測量。
2.1 臨時墩、頂推拼裝平臺放樣及安裝過程中的施工控制測量
在鋼箱梁進(jìn)行頂推作業(yè)前，首先應(yīng)完成臨時墩及頂推拼裝平臺的放樣安裝測量工作（含平面和高程測量）。
2.1.1 臨時墩的放樣、安裝測量及拖拉過程中的監(jiān)測
在對臨時墩的結(jié)構(gòu)物�M行測量放樣時，應(yīng)控制好各個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，由于臨時墩在后期頂推過程中會產(chǎn)生沉降，因此其滑道梁頂高程放樣時應(yīng)考慮預(yù)抬值。
拖拉施工須沿順橋向設(shè)置七處臨時墩。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。梁體頂推過程中，測量控制因素主要是：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)計要求范圍之內(nèi)。箱梁頂進(jìn)時，測量人員跟蹤監(jiān)測各墩的偏位及梁體中心線位置，當(dāng)中心線偏移時，及時利用側(cè)向限位調(diào)整，然后將其鎖定。在頂推過程中對墩頂瞬間偏位的觀測尤為重要，一旦墩頂瞬間偏位超過設(shè)計值需立即停止施力，重新調(diào)整各墩頂施力分布，以保證各墩的偏位滿足設(shè)計要求。拖拉過程中，各臨時墩允許偏位最大值見表1。
2.1.2 頂推拼裝平臺的放樣、安裝測量
鋼梁頂推（拼裝）平臺主要功能有兩個：一是作為鋼箱梁節(jié)段拼焊場地，二是作為頂推的起點(diǎn)。依據(jù)設(shè)計圖紙，依次對頂推平臺的上下部管樁中心進(jìn)行放樣，要求管樁中心偏位不超過10mm，樁頂高程不超過10mm。以上測量內(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、樁頂分配梁、滑道分配梁等。
滑道安裝時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，保證頂推過程中箱梁、滑板、滑道板之間均為面接觸。所以頂推對滑道標(biāo)高及水平度的控制要求相當(dāng)高，不允許出現(xiàn)差錯和過大測量誤差。根據(jù)頂推拼裝平臺構(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)行頂推平臺線形監(jiān)測。每肢滑道梁的線形測點(diǎn)擬布設(shè)7處，各測點(diǎn)縱向位置示意圖如圖2，分別對應(yīng)各臨時墩中心線，橫向位置對應(yīng)相應(yīng)滑道梁的中心線。 鋼梁在頂推平臺上的線形調(diào)整，豎向調(diào)整采用4臺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 鋼箱梁制作過程中在胎架上的線形控制測量
由于鋼箱梁在拼裝焊接過程中會產(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，因此在胎架放樣時應(yīng)考慮由此數(shù)據(jù)產(chǎn)生的影響。
另外在對胎架、鋼箱底板及頂板（長度、寬度、標(biāo)高）進(jìn)行驗(yàn)收時，應(yīng)盡量選擇在溫度恒定的條件下時進(jìn)行，所測量數(shù)據(jù)均應(yīng)換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（鋼箱梁設(shè)計時標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)為20攝氏度）后再與設(shè)計數(shù)據(jù)比較。
2.3 鋼箱梁在頂推平臺上的拼裝定位線形測量（含導(dǎo)梁、鋼箱梁母梁、待拼梁段等）
2.3.1 導(dǎo)梁的安裝及頂推測量
導(dǎo)梁全長約35m，為變截面設(shè)計，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)梁最前端在拖拉過程中會產(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量
測量流程如下：鋼箱梁安裝線形測量→鋼箱梁焊接后線形測量→頂推前的臨時墩沉降測量→頂推過程中的控制測量（含導(dǎo)梁及鋼箱梁軸線偏位、主墩偏位、臨時墩瞬時偏位及頂推后總位移量、導(dǎo)梁上墩前的最大撓度測量等）→頂推完成后鋼箱梁的母梁線形測量（作為下一節(jié)段鋼箱梁安裝定位依據(jù)）→鋼箱梁安裝測量……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，并吊裝至平臺上，其前端與鋼導(dǎo)梁后端進(jìn)行焊接，焊接完成后對鋼箱梁的軸線進(jìn)行調(diào)整，直至滿足規(guī)范要求。另在夜間溫度相對穩(wěn)定的時段對導(dǎo)梁相應(yīng)位置的標(biāo)高進(jìn)行測量，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。然后對鋼箱梁進(jìn)行頂推施工，每一次頂推作業(yè)前，應(yīng)測量出臨時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?，符合設(shè)計要求后方能進(jìn)行頂推作業(yè)。頂推過程中應(yīng)控制好鋼箱梁的軸線偏位，本次頂推應(yīng)在平臺上預(yù)留出四個節(jié)段鋼箱梁的位置，以便下次四個節(jié)段鋼箱梁的安裝。
2.4 鋼梁頂推過程中的控制內(nèi)容
應(yīng)測量出以下幾項(xiàng)數(shù)據(jù)：①頂推作業(yè)啟動時臨時墩的瞬間最大位移值；②頂推過程中臨時墩墩頂?shù)奈灰谱兓?；③?dǎo)梁上臨時墩前的最大撓度測量；④鋼箱梁前后端的軸線偏位不超過10mm。
2.5 鋼梁梁頂推完成后的線形測量
鋼梁頂推完成后需要注意以下事項(xiàng)：
?、贋榉乐褂捎陧斖破脚_的沉降而引起鋼箱梁母梁的線形產(chǎn)生變化，應(yīng)先將待安裝的四個梁段吊裝至平臺頂后再進(jìn)行母梁的線形測量。
?、谠谝?#65533;g大氣溫度恒定狀態(tài)下測量出母梁的線形，以此計算出下下個節(jié)段鋼箱梁的安裝線形。
③為了減小焊接前后對鋼梁線形的影響，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一對點(diǎn)，并觀測其絕對高程值，以此作為焊接后鋼梁的整體線形復(fù)核數(shù)據(jù)，同時也是鋼梁頂推后母梁測量的必要觀測數(shù)據(jù)。圖3中1-6，1’-4’，1’’-6’’均為高程線形觀測點(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)收測量須在日出前或者日落后進(jìn)行，回避日照溫差的影響。
⑤每一梁段的預(yù)伸長量通過焊縫寬度予以控制。
⑥焊接應(yīng)盡量上下左右對稱進(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。
⑦焊接完成后（下一輪頂推前）應(yīng)對鋼箱梁頂線形進(jìn)行復(fù)核。
?、嗝看雾斖仆瓿珊髴?yīng)統(tǒng)計出臨時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)
通過以上對鋼箱梁頂推法施工過程中施工監(jiān)測的論述，使我們在今后的工作中遇到同類作業(yè)時可以做到心中有數(shù)，提前計劃，迅速進(jìn)入工作狀態(tài)，提高工作效率；而且對頂推施工中的要點(diǎn)一目了然，加強(qiáng)過程控制，避免出現(xiàn)質(zhì)量和安全事故。
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