楊建周, 谷松博, 郁圣維
(呼張鐵路客運專線有限責任公司,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010050)
連續(xù)梁墩頂轉體施工問題預防及處理
楊建周, 谷松博, 郁圣維
(呼張鐵路客運專線有限責任公司,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010050)
為確保新建鐵路跨越既有鐵路及公路的施工安全,減少對既有鐵路、公路運營的干擾,轉體施工法成為跨線連續(xù)梁施工的主要方法。墩頂轉體施工是轉體施工中較為新穎的施工方法,具有轉體重量小、降低成本等優(yōu)點。通過對新建呼張鐵路線上的多座跨線連續(xù)梁墩頂轉體施工過程的分析研究,總結了連續(xù)梁墩頂轉體施工過程中易發(fā)生的問題及其原因,并提出了相應的預防措施以及問題發(fā)生后的處理辦法,可作為今后連續(xù)梁墩頂轉體施工的參考。
連續(xù)梁;墩頂轉體;超轉
隨著我國基礎設施建設的不斷進行,在交通發(fā)達區(qū)域進行公、鐵路建設過程中,經(jīng)常出現(xiàn)橋梁跨越既有鐵路或公路線的情況,轉體施工法因其快速、經(jīng)濟、對既有線運營安全威脅小等優(yōu)點,被越來越廣泛地采用[1],逐步成為跨越既有線連續(xù)梁橋首選的施工方法。
連續(xù)梁橋轉體施工按照轉體裝置的位置可分為兩大類:墩底轉體和墩頂轉體。前者為傳統(tǒng)的方法,出現(xiàn)早于后者,且使用較多,技術成熟度更高;后者是近年來出現(xiàn)的較新穎的轉體施工方法,是將轉體裝置置于墩頂,具有轉體重量小、建造及施工成本低等優(yōu)點[2],尤其適用于墩高較大或施工環(huán)境復雜的情況[3]。新建呼和浩特至張家口鐵路(以下簡稱呼張鐵路)中的多座連續(xù)梁橋均采用此法施工。
墩頂轉體法雖有一系列優(yōu)點,但也不可避免地存在轉體施工空間局限、與其他作業(yè)相互干擾、作業(yè)步驟相對復雜等缺點。由于作業(yè)空間較小,故與墩底轉體不同,通常不設置千斤頂反力座,如圖1所示,因此一旦出現(xiàn)超轉,則處理比較復雜。另外,轉體施工完成后還需進行墊石和支座施工,并進行特殊方式的體系轉換,也與墩底轉體不同,并可能引起相關問題,需要注意。
作為一種較新穎的施工方法,墩頂轉體施工完成的橋梁數(shù)量較少,施工經(jīng)驗相對不足。為此,筆者結合呼張鐵路中多座墩頂連續(xù)梁轉體施工的過程,對曾出現(xiàn)或可能出現(xiàn)的若干問題進行了歸納,分析產(chǎn)生原因,提出了預防措施及相應的處理方法,供同類工程參考。
圖1 墩頂撐腳與沙箱布置情況
轉體前的準備階段主要應完成拆除砂箱、稱重及配重、相關工作檢查、試轉體等。在此階段,對可能出現(xiàn)的相關問題及所需注意事項應予以高度重視。
1.1 連續(xù)梁T構兩側重量相差較多
當連續(xù)梁T構兩側重量相差較多時,如采取平衡轉體,則配重較大,帶來安全隱患;若采取不平衡轉體,可能導致單側撐腳與滑道摩阻力較大,影響轉體安全。
呼張鐵路中的多座轉體連續(xù)梁的設計縱坡達到1%,甚至更大,此時連續(xù)梁兩端的高差較大,以80 m連續(xù)梁為例,其兩端高差達到了1.5 m,且中跨底板齒板數(shù)量多于邊跨,造成T構兩側重量偏差較大。
梁體施工時,應特別注意嚴格控制模板尺寸,并應考慮大縱坡造成剛灌注的混凝土流向下坡一側的趨勢,防止因混凝土超方引起下坡一側的梁體重量增加,并出現(xiàn)累積。此外,應對梁體縱、橫向進行兩次以上的稱重試驗,確保稱重數(shù)據(jù)的準確性。
一旦出現(xiàn)T構兩側重量相差較多的情況,則可采取下列處理方法:轉體前對梁體稱重,在偏重一側轉體系統(tǒng)撐腳的底部焊接不銹鋼鋼板來調(diào)整梁體姿態(tài),另一端進行適當?shù)呐渲?。具體步驟如下:①清理梁體外材料。檢查上轉盤撐腳間隙、梁體標高以及傾斜度;安放千斤頂(之前應進行標定或在有效標定期內(nèi))、壓力傳感器、位移傳感器; 根據(jù)轉體結構的狀態(tài)進行縱向、橫向不平衡力矩等的測試,根據(jù)分級測試結果計算分析,對轉體結構進行配重。②撐腳與滑道之間增設不銹鋼鋼板。依據(jù)測試數(shù)據(jù)和部分配重重量選擇合適厚度的鋼板,通過調(diào)整球鉸單側撐腳的高度,使球鉸受力達到平衡狀態(tài)。
1.2 牽引鋼絞線的排列及防銹除銹
牽引用的鋼絞線,應按順序排列整齊,并按高低左右次序對應地穿入牽引千斤頂?shù)腻^具內(nèi)。如果鋼絞線排列混亂,則各根鋼絞線受力不均勻程度較大,且可能隨著轉體的進行而發(fā)生變化,極易破壞兩臺轉體千斤頂牽引的同步性,使轉體過程的平穩(wěn)性受到影響。
鋼絞線表面(至少是牽引區(qū)段長度范圍內(nèi))應保持清潔,沒有銹跡和油漬等,否則可能出現(xiàn)轉體過程中連續(xù)千斤頂?shù)腻^具夾片退出困難甚至無法退出情況,導致千斤頂無法連續(xù)工作,嚴重影響轉體工作的進度。
1.3 千斤頂施加頂力過程中的注意事項
在稱重配重試驗及其他環(huán)節(jié)中,需使用千斤頂對梁體施加頂力。
1.3.1 保證千斤頂及墊片的同軸性及垂直度
加載千斤頂及上轉盤之間通常留有一定高度,以便操作人員進行作業(yè)。由于此高度大于千斤頂最大行程時的高度,故需在千斤頂與上轉盤底之間設置墊片,有時墊片的數(shù)量還會較多,如圖2所示。由于千斤頂加力時荷載很大,故在安裝千斤頂及墊片時,需特別注意保證其同軸性及垂直度,否則有可能在加載過程中出現(xiàn)墊片被瞬間擠出的情況,不僅可能導致突然卸載,使梁體狀態(tài)發(fā)生突變,而且還有可能危及操作人員的人身安全。
1.3.2 防止千斤頂加載過程中的局部損傷
千斤頂加力時,其局部荷載很大,應在千斤頂與滑道及墊片與上轉盤間均加設厚鋼板,并注意加力點不宜太靠外,防止滑道產(chǎn)生局部變形以及上轉盤混凝土產(chǎn)生局部破損。
2.1 超轉
由于墩頂轉體施工作業(yè)面較狹小,故通常不設置千斤頂反力座,故一旦出現(xiàn)超轉,將非常麻煩,需特別注意防止此問題發(fā)生。
圖2 千斤頂加載裝置示意圖
2.1.1 原因分析
(1)限位裝置失效,造成超轉。
(2)連續(xù)張拉設備由“自動運行”調(diào)整到“人工點動”狀態(tài)不及時,預留點動角度過小,出現(xiàn)超轉現(xiàn)象。
(3)限位裝置處預留緩沖墊塊厚度計算有誤,造成超轉。
2.1.2 預防措施
(1)邊跨側限位裝置的鋼管柱、支撐梁和限位擋設計合理,其剛度、穩(wěn)定性和安裝精度必須滿足轉體要求;設置限位裝置位置合理,限位型鋼的位置、高度要經(jīng)過精確測量,焊接牢固,防超轉擋處設置橡膠緩沖墊。
(2)轉體前精確測量T構與設計中線的夾角,安裝位控觀測裝置,在上轉盤下邊緣安裝位控觀測角度刻度盤,在轉體過程中時刻觀察轉體角度。
(3)正確操作連續(xù)張拉設備,在轉體距設計位置5°時,及時調(diào)整到“人工點動”狀態(tài),并控制每次點動線速度不超過2 cm。
2.1.3 處理措施
一旦出現(xiàn)超轉(或轉動不到位),可考慮采用30 t機械千斤頂,在滑道上設剛性反力座,采用千斤頂頂推撐腳的方法進行糾正。具體步驟如下:
(1)測量轉體后梁軸線與設計軸線,計算出調(diào)整差值,并設明顯標識。
(2)取出限位裝置處預先安裝的緩沖墊,依據(jù)測量結果和計算值重新設置合理的緩沖墊,注意緩沖墊與限位裝置固定牢靠,防止受力脫落。
(3)在撐腳和滑道上增設的專用反力座之間安裝千斤頂,千斤頂在球鉸橫軸線左右各安裝一個。
(4)同步、勻速手動操作千斤頂頂推撐腳,使梁體細微轉動,直至T構中心線與設計中線重合。
2.2 影響轉體連續(xù)進行的因素分析
2.2.1 撐腳下的四氟滑板
轉體過程中,應在每個撐腳處設專人關注撐腳的著地情況,如圖3所示。尤其對于非平衡轉體的情況,因一側的撐腳著地,更應特別注意,防止撐腳與滑道間的四氟滑板因壓力較大而被擠出、導致?lián)文_與滑道間鋼對鋼直接摩擦,使牽引力增大,影響轉體的連續(xù)進行。
圖3 撐腳與滑道間的距離測量
一旦發(fā)現(xiàn)著地側撐腳受力較大撐腳下的四氟滑板被擠出的情況,撐腳處的工作人員必須設法將新的四氟滑板塞入撐腳下,并注意跟蹤檢查,以防出現(xiàn)撐腳直接著地的情況。
2.2.2 滑道
除在轉體前對滑道的平整度和光滑度進行檢查和處理外,還應關注轉體過程中固定滑道的螺帽是否與撐腳產(chǎn)生沖突。尤其對于縱坡較大的非平衡轉體的情況,因球鉸的轉動平面與水平面有較大夾角,導致轉體過程中各撐腳的平面位置可能發(fā)生變化,因而可能在轉體過程中與螺帽發(fā)生沖突。
為防止上述情況,可設專人隨時準備切割螺帽。如有必要,可在轉體前割除突出的螺帽,并將割除位置處理平滑。
轉體施工完成后,需進行精調(diào)及合龍段鎖定,并完成合龍工作。但合龍完成后仍有可能出現(xiàn)問題,例如連續(xù)梁合龍后支座底部鋼板出現(xiàn)塑性翹曲變形的問題,這通常是由于支座底部灌漿料不密實和灌漿料強度不滿足設計要求而導致的。
為防止出現(xiàn)此問題,應在灌漿前對操作人做好施工工藝培訓和交底工作;嚴格檢測原材料是否合格,灌漿料的拌和應按設計配合比進行稱重和拌和;重力式灌漿過程中要控制好漿液流動速度,直至漿體溢出支座四周且無氣泡排除時,清理多余漿體且漿體宜高出下支座板底面5 mm。
一旦出現(xiàn)此類問題,可解除支座和墊石的約束,將梁頂起,在支座鋼板恢復塑性變形后,重新進行灌漿。如鋼板塑性變形不能恢復到原有狀態(tài),需要更換鋼板或更換支座。本線有一處支座鋼板出現(xiàn)細微變形,解除約束后鋼板自動恢復。具體步驟如下:①解除支座與墊石的約束;②利用千斤頂將梁頂起1~2 cm;③鑿除支座灌漿料;④鋼板恢復塑性變形,如鋼板塑性變形不能恢復到原有狀態(tài),需要更換下支座板或更換支座;⑤重新進行支座灌漿;⑥待支座灌漿料強度達到設計要求后,千斤頂卸載落梁。
呼張鐵路中的多座墩頂轉體的連續(xù)梁,雖然在轉體過程中遇到了一些問題,但由于事前組織精細,準備充分,問題均得到了順利解決,也保證了轉體施工的順利進行。相關經(jīng)驗可為今后同類工程施工提供有效的參考和借鑒。
[1]張聯(lián)燕,譚邦明,陳俊卿,等.橋梁轉體施工[M].北京:人民交通出版社,200
[2]徐升橋,劉永鋒.北京市六環(huán)路斜拉橋設計關鍵技術[J].鐵道標準設計,2009(11):52-55
[3]秦雪映.北京六環(huán)路跨豐沙鐵路斜拉橋橋墩設計[J].國防交通工程與技術,2012(3) :30-33
版權聲明
凡投稿本刊的文章,均視為同意本刊授權的合作媒體使用。本刊支付的稿酬已包含授權費用。
《國防交通工程與技術》編輯部
On the Treatment of and Protective Measures for the Problems in the Construction of Rotating the Continuous Girder at the Top of the Pier
YANG Jianzhou, GU Songbo, YU Shengwei
(Hu-Zhang Passenger-Dedicated Railway Co.Ltd.,Huhehaote,Inner Mongolia 010050,China)
In order to ensure the security of construction when a newly-built railway spans an existing railway or a highway,and to reduce the disturbance of the construction on the normal operation of the existing railway or highway,the girder-rotating method is often applied to the construction of a railway-spanning or a highway-spanning continuous girder bridge.Having the merits of being small in the weight of the rotary body,effective in reducing the cost and the like,thegirder-rotatingconstructionatthetopofapierisarecentlynovelconstructionmethod.Uponthebasisofanalyzingandstudyingthepier-top-girder-rotatingconstructionprocessesofmanyrailway-spanning,orhighway-spanningcontinuous-girderbridgesoftheHuhehaote-ZhangjiakouRailway,theproblemsthatareoftenliabletooccurringinthecourseofthepier-top-girder-rotatingconstructionandthecausesofthemaresummedupinthepaper,withsomecorrespondingpreventivemeasuresandpost-problemtreatingmethodsputforward.Thepapermayserveasausefulreferenceforthepier-topgirder-rotatingconstructionofthecontinuousgirderbridgeinthefuture.
continuous girder;rotating the girder at the top of a pier;excessive rotation
2016-08-22
楊建周(1966—),男,高級工程師,主要從事建設工程管理工作。
10.13219/j.gjgyat.2016.06.009
U445.465
B
1672-3953(2016)06-0034-04