橋梁整體頂升系統(tǒng)在公路橋梁支座更換中的綜合運用研究

橋梁整體頂升系統(tǒng)在公路橋梁支座更換中的綜合運用研究

Summary：近年來，隨著工程建設(shè)市場的逐步飽和，新基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)逐年減少，基礎(chǔ)設(shè)施維護逐年提高，公路設(shè)施養(yǎng)護市場將越來越龐大。橋梁整體頂升系統(tǒng)在公路橋梁支座更換中占據(jù)主導(dǎo)作用，不僅投入少，施工周期短，施工安全系數(shù)高，是公路橋梁養(yǎng)護中最為廣泛的應(yīng)用技術(shù)，市場前景廣闊。本項目以溪洛渡宜賓境內(nèi)專用道路整治工程第三標段實施橋梁整體頂升系統(tǒng)更換橋梁支座為依據(jù)，通過試驗檢測及理論分析，收集公路工程橋梁支座更換的橋梁整體頂升系統(tǒng)施工工藝參數(shù)，并以此為依據(jù)分析該橋梁整體頂升系統(tǒng)在公路工程橋梁支座更換應(yīng)用中的工藝參數(shù)。Keys：公路橋梁養(yǎng)護；梁整體頂升系統(tǒng)；橋梁支座更換1立項背景及意義1.1溪洛渡宜賓境內(nèi)專用道路車流大、載重車輛多、道路養(yǎng)護差，導(dǎo)致路基排水不暢、路面破爛、橋梁支座損壞、橋梁伸縮縫損壞跳車等問題，嚴重影響行車效率。2022年10月，對溪洛渡宜賓境內(nèi)專用道路進行病害整治，處治周期為一年。溪洛渡宜賓境內(nèi)專用道路整治工程第三標段需更換橋梁支座共4座橋梁，包含大橋鄉(xiāng)大橋、K52+477中橋、沙灘1號中橋及老泥溝中橋。該專用道路是途徑?jīng)錾街堇撞h的交通要道，道路施工范圍內(nèi)有沿江高速和道路邊坡處治工程施工，不能斷道封閉施工，且工期短、任務(wù)重，橋梁支座更換采用常規(guī)方式更換較為困難，故采取了橋梁整體頂升系統(tǒng)更換橋梁支座，工期60天完成，施工效果較好，該項目為宜賓市屏山縣地區(qū)第一次采用橋梁整體頂升系統(tǒng)更換橋梁支座的項目，為新工藝的應(yīng)用。1.2國內(nèi)同類項目應(yīng)用情況2010年，在京珠國道主干線鄭州至漯河段改擴建工程中，使用了2套橋梁整體頂升系統(tǒng)更換橋梁支座，施工便捷高效，安全性高，對交通的影響很小。目前橋梁整體頂升系統(tǒng)主要應(yīng)用在公路工程和市政工程橋梁更換支座。1.3項目立項意義現(xiàn)階段傳統(tǒng)的橋梁頂升系統(tǒng)在公路橋梁支座更換中還存在諸多問題，比如支座更換時間周期長、頂升壓力及高度不一致、支座更換成本高等，在具體的橋梁支座更換領(lǐng)域中應(yīng)用還具有很大局限性。主要針對橋梁整體頂升系統(tǒng)在公路工程橋梁支座更換中運用工藝參數(shù)差別大的問題，研究橋梁整體頂升系統(tǒng)在橋梁支座更換中工藝參數(shù)的綜合運用。橋梁整體頂升系統(tǒng)屬于新工藝，擁有傳統(tǒng)的橋梁頂升系統(tǒng)更換橋梁支座所不具備的優(yōu)點，施工占道時間短，占道范圍小，無需大型設(shè)備輔助，施工靈活多變等。本研究主要針對橋梁整體頂升系統(tǒng)在公路工程橋梁支座更換中使用工藝參數(shù)不同的問題，研究橋梁整體頂升系統(tǒng)在預(yù)應(yīng)力簡支空心板梁橋、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋、預(yù)應(yīng)力簡支小箱梁橋等各類橋梁更換支座的工藝參數(shù)變化，掌握其施工工藝參數(shù)，有效利用其工藝參數(shù)，為公司提供多一項技術(shù)儲備，在技術(shù)上和經(jīng)濟性上較競爭對手更有優(yōu)勢。2研究內(nèi)容及目標2.1主要研究內(nèi)容及目標橋梁整體頂升系統(tǒng)更換橋梁支座在各類橋梁中采用的參數(shù)不盡相同，本次研究內(nèi)容主要是研究橋梁整體頂升系統(tǒng)在公路工程預(yù)應(yīng)力簡支小箱梁、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)梁、預(yù)應(yīng)力簡支空心板梁橋梁支座更換施工中應(yīng)用的工藝參數(shù)，掌握并應(yīng)用其工藝參數(shù)，為公司提供技術(shù)儲備。本次研究目標如下：目前公路工程施工中，橋梁支座更換主要有一下三種方法：①扁型千斤頂法：把超薄的液壓千斤頂安放在主梁與蓋梁的狹小的空間內(nèi)，直接頂升梁體，利用百分表觀測梁體上升的速度，以保證橋跨各梁體受力均勻同步提升。②鞍型支架法：用橋墩本身做支撐在蓋梁上搭設(shè)支架，設(shè)計成鞍型支架，放置千斤頂來頂升梁體。③枕木滿布式支架法：在地面上設(shè)置枕木，以枕木為基礎(chǔ)，設(shè)置滿布式或部分木支架至橋梁梁體處，在支架上安置千斤頂頂升梁體。本研究主要利用扁型千斤頂法中橋梁整體頂升系統(tǒng)在公路工程各類型橋梁支座更換中工藝參數(shù)范圍確定的問題，研究橋梁整體頂升系統(tǒng)在實際使用過程中的各類型橋梁支座更換工藝參數(shù)技術(shù)問題，通過對溪洛渡專用道路大橋鄉(xiāng)大橋、K52+477中橋、沙灘1號中橋及老泥溝中橋各類型橋梁支座更換的施工過程和效果分析，收集橋梁整體頂升系統(tǒng)在預(yù)應(yīng)力簡支小箱梁、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)梁、預(yù)應(yīng)力簡支空心板梁系統(tǒng)工藝參數(shù)，結(jié)合實際施工經(jīng)驗，以安全性和適用性來確定適合各類型公路橋梁支座更換系統(tǒng)工藝參數(shù)，獲取橋梁整體頂升系統(tǒng)在各類型公路橋梁支座更換的適用范圍和施工注意事項，編制施工指導(dǎo)書，增加公司的技術(shù)儲備。3技術(shù)方案制定3.1橋梁整體頂升體統(tǒng)系統(tǒng)概況及布設(shè)本工程橋梁整體頂升系統(tǒng)采用凱恩威PLC多點同步頂升液壓系統(tǒng)，該系統(tǒng)分為5個部分：液壓泵站、PLC計算機控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、位移壓力檢測與人機界面操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)是將液壓頂升系統(tǒng)、計算機PLC信號處理、位移監(jiān)控與橋梁結(jié)構(gòu)分析和施工技術(shù)進行集成，并在集成系統(tǒng)上進行的成套技術(shù)開發(fā)。其核心是在橋梁結(jié)構(gòu)分析與施工技術(shù)總結(jié)的基礎(chǔ)上，根據(jù)橋梁特性設(shè)計計算機PLC信號處理與液壓系統(tǒng)，輸入外部監(jiān)控設(shè)施的位移信號，輸出液壓系統(tǒng)油量控制信號，利用終端多組千斤頂來達到平衡、安全與高效的橋梁頂升的目的，其頂升和降落精度誤差不超過±0.5mm，頂升載荷包括：50噸-1000噸，頂升高度為10mm到500mm。PLC同步頂升系統(tǒng)特點：①高速置零、低速頂升，升降速度可以任意控制；②液壓千斤頂外置式（或內(nèi)置）位移、壓力傳感器、均載閥，保證了頂升系統(tǒng)在惡劣的工作環(huán)境下的高可靠性；③均載閥的過載保護功能，避免了多缸頂升時常見的脹缸事故；④先進的進油調(diào)速和重載先鋒液壓回路，不單是頂升時達到高精度同步，在帶載下降時同樣可保證高精度同步；⑤操作簡便直觀，并可實現(xiàn)工作的側(cè)滾、俯仰等姿態(tài)的調(diào)整；⑥可以掛接彩色觸摸屏，實時在線顯示頂升位移和頂升載荷，也可掛接工控機實時記錄施工全過程；⑦可以擴展至32點或32點以上的多點同步，在多點同步工作狀態(tài)下，除保持多點位置的同步外，并可按用戶的要求調(diào)節(jié)各支點的載荷分布。3.2采取設(shè)計方案實施溪洛渡宜賓境內(nèi)專用道路整治工程第三標段范圍內(nèi)共四種橋梁需更換支座，為充分利用資源、節(jié)約項目支出、保證道路通暢及確保施工安全，依次對大橋鄉(xiāng)大橋、K52+477中橋、沙灘1號中橋、老泥溝中橋進行支座更換。在利用橋檢車放置千斤頂設(shè)備時，占用半幅橋面安排專人進行交通管制，確保車輛及施工安全。4項目實施情況施工作業(yè)前，組織交通管制人員對大橋鄉(xiāng)大橋半幅管制通行，設(shè)置交通提示牌、限速牌、安全錐等臨時安全設(shè)施，橋檢車對需要更換支座的橋墩支座逐一檢查，安排施工作業(yè)人員進行原支座打掃，清理作業(yè)面。所有準備工作完成以后按照以下施工流程進行支座更換：①安裝千斤頂和位移檢測傳感器裝置，千斤頂?shù)陌惭b必須保證地面平整，位移傳感器安裝要保證拉線垂直。②安裝液壓軟管，根據(jù)千斤頂?shù)姆植?，分別將各個千斤頂串聯(lián)一起再和液壓頂升泵站的油路出口用液壓軟管連接上。③連接電源電纜將總電源插頭插入泵站然后根據(jù)控制點的分布，分別將位移檢測裝置和液壓頂升泵站上的位移檢測口用信號電纜連接上。④同步頂升頂升之前，先檢查一下位移傳感器讀數(shù)是否準確，安排現(xiàn)場人員拉出位移傳感器拉繩，顯示屏上讀數(shù)是否與現(xiàn)場拉繩拉出的位移讀數(shù)一樣。⑤同步頂升之前先執(zhí)行貼合按鈕后，千斤頂開始頂升，當實際壓力達到貼合壓力值時，千斤頂自動會停止頂升。貼合壓力的設(shè)定值為：不錯設(shè)定值為實際載荷的50%左右。⑥貼合結(jié)束后，先設(shè)定目標位移量，按下上升按鈕這時千斤頂就自動上升，上升到鎖設(shè)定的目標位移量時自動停止。⑦貼合結(jié)束后，先設(shè)定目標位移量，按下下降按鈕這時千斤頂就自動下降，下降到鎖設(shè)定的目標位移量時自動停止。⑧單動操作：將單動開關(guān)撥至左邊位置，然后上升、下降按鈕。如需停止按下停止或總停按鈕。到達支座更換所需工作面高度后，進行更換橋梁支座。重復(fù)以上流程，將所有橋梁需要更換的支座依次更換。我公司按設(shè)計文件進行施工，最終完成橋梁整體頂升系統(tǒng)更換橋梁支座188個，縮短施工作業(yè)周期的同時，保證道路交通安全通暢，并節(jié)約工程成本目的。且獲得了橋梁整體頂升系統(tǒng)在公路工程各類型橋梁支座更換中的工藝參數(shù)。5主要研究內(nèi)容及目標完成情況5.1主要研究內(nèi)容完成情況通過對溪洛渡宜賓境內(nèi)專用道路整治工程第三標段大橋鄉(xiāng)大橋、K52+477中橋、沙灘1號中橋及老泥溝中橋橋梁更換188個支座，收集到預(yù)應(yīng)力簡支小箱梁、預(yù)應(yīng)力連續(xù)鋼構(gòu)梁、預(yù)應(yīng)力簡支空心板梁支座更換的整體頂升系統(tǒng)工藝參數(shù)，實施效果良好，掌握了使用整體頂升系統(tǒng)更換橋梁支座實際施工經(jīng)驗，為公司儲備一項新技術(shù)，在公司以后的公路養(yǎng)護行業(yè)競爭中打下堅實基礎(chǔ)，具有實用價值。5.2目標完成情況通過溪洛渡宜賓境內(nèi)專用道路整治工程第三標段大橋鄉(xiāng)大橋、K52+477中橋、沙灘1號中橋及老泥溝中橋橋梁更換支座實際應(yīng)用和試驗，獲得的數(shù)據(jù)進行擴展分析，在公路工程橋梁支座中的適用范圍和施工注意事項如下：①整體頂升系統(tǒng)更換橋梁支座適用于所有含有支座的橋梁。②整體頂升系統(tǒng)幾乎不受地理條件和施工環(huán)境影響，只要具備千斤頂工作面都能滿足。③施工準備要充分完善。整體頂升系統(tǒng)施工準備工作時間遠大于頂升更換支座時間。施工前的交通管制、橋檢車巡檢、工作面清理、橋面高度測量監(jiān)控等工作。④整體頂升系統(tǒng)在安放千斤頂時，千斤頂?shù)孛嬉欢ㄒ秸Ｆ秸容^差時，可在底面放置鋼墊板。為避免損壞梁底，千斤頂頂面一定要放置鋼墊板，確保梁底受力面均衡。⑤施工時，根據(jù)計算的頂升重量，選擇千斤頂噸位，千斤頂噸位不小于2倍頂升重量。整體頂升體系所用的千斤頂型號需一致，且施工進場前進行標定。⑥千斤頂?shù)闹c應(yīng)處于箱梁腹板厚度范圍內(nèi)或空心板的腹板范圍內(nèi)，同時必須考慮到地面軟硬程度，避免起重時有傾倒之危險。⑦因千斤頂起重行程較小，使用時千萬不要超過額定行程，以免損壞千斤頂。⑧頂升前在橋面上設(shè)觀測標志，頂升時，由專業(yè)技術(shù)人員對梁頂面進行測量，以梁體頂升前應(yīng)詳細測量墩臺處梁底及墩臺帽頂面標高，以便確定頂升高度。不能輕率行事，否則將改變梁體拱度，增加梁體內(nèi)力。⑨整體頂升系統(tǒng)在系統(tǒng)加壓時，分級加壓，每級加壓結(jié)束后應(yīng)穩(wěn)壓1min，由現(xiàn)場技術(shù)人員檢查每處千斤頂工作情況，無異常情況方可下級加壓實施。6項目實施效果6.1項目創(chuàng)新點橋梁整體頂升系統(tǒng)屬于新工藝，在公路橋梁工程更換支座中使用場景較多，但其工藝技術(shù)被少量的專業(yè)技術(shù)公司掌握。通過具體實施收集相關(guān)工藝參數(shù)，并掌握應(yīng)用。橋梁整體頂升系統(tǒng)具有良好的應(yīng)用前景，本項目通過試驗總結(jié)其性能數(shù)據(jù)，實現(xiàn)精準應(yīng)用控制。為攻克一些項目的技術(shù)難關(guān)提供一個可行的技術(shù)方案。6.2項目取得的技術(shù)突破通過現(xiàn)場試驗、施工、驗證橋梁整體頂升系統(tǒng)更換支座相關(guān)技術(shù)工藝參數(shù)，掌握該系統(tǒng)在各類型橋梁更換支座時的技術(shù)工藝參數(shù)差異，獲得了橋梁整體頂升系統(tǒng)在公路橋梁工程支座更換應(yīng)用中的適用范圍及注意事項。本項目的實施，為我公司增加了一項技術(shù)儲備，在公司開辟公路養(yǎng)護行業(yè)道路上添磚加瓦。6.3項目取得成果獲得了橋梁整體頂升系統(tǒng)更換支座相關(guān)技術(shù)工藝參數(shù)。掌握了橋梁整體頂升系統(tǒng)技術(shù)工藝參數(shù)，取得了橋梁整體頂升系統(tǒng)更換支座的經(jīng)驗。7結(jié)論①橋梁整體頂升系統(tǒng)在公路橋梁工程更換支座施工中有廣泛的適用性，且前景廣，效益好。當工期緊張，要求快速施工恢復(fù)交通通行，且在確保安全前提下，采用橋梁整體頂升系統(tǒng)更換橋梁支座是最優(yōu)施工方案。②公路工程采用常規(guī)橋梁支座更換施工方案比橋梁整體頂升系統(tǒng)施工方案所需施工時間多，節(jié)約交通管制時間、項目管理成本及社會成本，具有更高的經(jīng)濟性。③橋梁整體頂升系統(tǒng)一次性投入設(shè)備多，可重復(fù)使用，但周轉(zhuǎn)