PLC同步頂升技術(shù)在橋梁支座更換中應(yīng)用研究

鄭杰森

（廣西交通投資集團(tuán)柳州高速公路運(yùn)營有限公司，廣西 柳州 545000）

0 引言

在現(xiàn)代交通體系中，橋梁工程是道路交通的重要內(nèi)容，每日承受巨大交通流量，橋梁支座作為上部結(jié)構(gòu)荷載的主要承擔(dān)構(gòu)件，多采用橡膠材料，在長期使用中很容易出現(xiàn)老化、破損等情況，需要定期更換或調(diào)整，確保橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)固和行車安全。從整體來看，PLC同步頂升技術(shù)在支座更換中的應(yīng)用較為普遍，在不改變原本橋梁整體形態(tài)的情況下，使橋梁安全頂升到設(shè)計(jì)值，達(dá)到支座更換、加固的目標(biāo)。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，該技術(shù)更加安全可靠，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

1 工程概況

某橋梁全長586m，寬度為26m，屬于鋼混連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，上方連續(xù)梁為單箱雙室，下方為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)與H型墩臺相結(jié)合，原橋面鋪裝厚度為8～10cm的混凝土。經(jīng)過20余年的通車運(yùn)行，該橋主體構(gòu)件的承載力與規(guī)定已不相符，在長期巨大交通流量下，原本板式橡膠支座局部出現(xiàn)變形開裂、脫空等情況，需將其更換，確保行車安全。該項(xiàng)目經(jīng)過現(xiàn)場勘察，結(jié)合橋梁特點(diǎn)，決定利用PLC全液壓計(jì)算機(jī)同步頂升系統(tǒng)，使橋梁結(jié)構(gòu)得到橫向整體頂升，并調(diào)整支座受力狀態(tài)，使同一蓋梁上全部支座的力學(xué)性能、耐久性相同。該技術(shù)的使用不僅能恢復(fù)橋梁支座功能，還不影響交通，在工期、造價(jià)、支架工程量等方面擁有諸多優(yōu)勢。

2 PLC同步頂升技術(shù)在橋梁支座更換中的應(yīng)用

2.1 前期準(zhǔn)備

在正式施工前，先要對現(xiàn)場待更換梁體與墩臺現(xiàn)狀進(jìn)行檢查，明確病害位置，有針對性地開展支座更換工作；檢查梁底與蓋梁頂面的豎向高度，結(jié)合測量高度，判斷能否用千斤頂直接頂升，并制定施工方案。據(jù)調(diào)查，該項(xiàng)目橋梁的上部梁底與下部梁頂空間較大，無需搭設(shè)輔助支架，可直接利用千斤頂頂升；結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，合理選擇千斤頂型號與數(shù)量、支座數(shù)量，可結(jié)合頂升措施與上方結(jié)構(gòu)重量進(jìn)行選擇，并考慮到頂升過程中結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)傳力不均勻等情況，需確保千斤頂?shù)捻斏龂嵨怀^1.6倍的安全系數(shù)；派專人對頂升所用的各類設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢查，確保滿足要求；檢查潤滑油是否充足、油泵上的設(shè)施是否受損、油管是否老化等，在各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求的情況下，才可投入使用。

2.2 施工腳手平臺搭設(shè)

首先，搭設(shè)腳手架供施工人員行走作業(yè)、擺放所需工具、材料等。因該工程建在水上，可利用吊掛腳手架施工平臺，在搭設(shè)完畢后及時(shí)清理垃圾，再開展后續(xù)工作。現(xiàn)場采用桁架式橋梁檢測作業(yè)車作業(yè)，在液壓缸和馬達(dá)驅(qū)動(dòng)下，按照電控系統(tǒng)指令進(jìn)行旋轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)，桁架垂直下降，展開工作平臺，檢測者可在平臺上行走，增加檢測面積。其次，還要標(biāo)注支座中心線，在支座與兩側(cè)位置用記號筆畫出明顯標(biāo)記，避免更換支座時(shí)，梁體新支座的相對位置發(fā)生改變；在橋支座更換時(shí)，應(yīng)將預(yù)制好的墊石按照規(guī)定放在設(shè)計(jì)位置[1]。

2.3 試頂梁體

先對PLC同步頂升系統(tǒng)進(jìn)行安裝與調(diào)試，該系統(tǒng)由同步泵站、機(jī)械鎖止油缸、管路接頭、電纜等附件構(gòu)成。結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)定，每個(gè)油缸升力為300t，匹配機(jī)械鎖止裝置，可有效預(yù)防系統(tǒng)失壓，確保梁體荷載能夠有效支撐。依照事先設(shè)定的點(diǎn)位，將千斤頂放在墩頂蓋梁上，擺放范圍內(nèi)高差應(yīng)控制在2mm以內(nèi)；針對蓋梁不平的位置，可用環(huán)氧膠泥整平處理，在膠泥風(fēng)干后，其強(qiáng)度可足夠支撐千斤頂。依照縱向橋梁的坡度，在千斤頂位置的梁底設(shè)置與坡度相匹配的鋼板，確保千斤頂垂直頂升；要求梁體受力面積充足，預(yù)防個(gè)別位置壓力過大使梁體受損。在頂升點(diǎn)位的梁底安裝百分表，可對頂升速度與高度進(jìn)行合理控制；在橋上進(jìn)行水準(zhǔn)觀測，派遣專人在梁下對各部位變化情況進(jìn)行觀測。在正式頂升之前，需開展試頂工作，對各頂升設(shè)備狀態(tài)、同步性進(jìn)行檢查，有效避免支撐自身沉降問題產(chǎn)生。在此期間，梁體尚未充分頂起，可在頂起一定距離后暫停，觀察梁體情況，在一切正常的情況下才可正式頂升。該項(xiàng)目先試頂升2次，檢查設(shè)備狀態(tài)、復(fù)核頂力與主梁間的位置關(guān)系，連續(xù)監(jiān)測24h后，觀察梁體與支撐是否能密切結(jié)合。在全部工作準(zhǔn)備充分后，便可正式開始試頂。此舉可消除立柱支撐、提高位移監(jiān)控點(diǎn)的穩(wěn)定性。在施工平臺中，工作人員需對油缸、梁體等進(jìn)行觀察，確定各液壓系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)、梁體結(jié)構(gòu)位置正常后，才可正式頂升[2]。

2.4 正式頂升梁體

該項(xiàng)目采用局部油缸并聯(lián)、全局同步位移的方式，對荷載實(shí)時(shí)控制。

按照事先設(shè)定的荷載加載與頂升，觀察各點(diǎn)位狀態(tài)，及時(shí)獲取測量數(shù)據(jù)，認(rèn)真做好各點(diǎn)位測量工作，將測量數(shù)據(jù)及時(shí)反饋，由現(xiàn)場指揮組進(jìn)行數(shù)據(jù)校核，對比實(shí)測值與理論值間的差異；如若出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差，則由施工方、設(shè)計(jì)方、監(jiān)理方共同分析原因，對施工方案進(jìn)行調(diào)整，并對后續(xù)工作做出科學(xué)決策。在正式頂升階段，采取以下措施。

第一，組建現(xiàn)場指揮組。由組內(nèi)施工經(jīng)驗(yàn)豐富的人員負(fù)責(zé)指揮，統(tǒng)一發(fā)號施令，按照分級分次原則頂升，根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)形式與跨度確定頂升高度，每次可頂升2mm左右，最終頂升高度應(yīng)使梁下空間滿足支座更換為宜，高度最大值不可高于1cm。在施工作業(yè)中，由專業(yè)人員指揮，全部千斤頂一同發(fā)力，緩慢將梁體頂起，使其脫離原本支座。隨著頂升高度逐漸提升，用楔子楔緊，頂升完畢后每片梁體下方都要用楔子對稱固定，保障整個(gè)系統(tǒng)與梁體穩(wěn)定。

第二，做好數(shù)據(jù)監(jiān)測與反饋。指揮組下設(shè)控制、監(jiān)測、液壓與作業(yè)等多個(gè)小組，分別負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)監(jiān)測、主控作業(yè)、液壓設(shè)備維修與支座施工等內(nèi)容。該項(xiàng)目利用油泵控制千斤頂，每個(gè)油泵可控制2臺千斤頂，每個(gè)千斤頂需由至少1人負(fù)責(zé)測量，確保誤差處于允許范圍，各個(gè)位置頂升高度相同，誤差在0.5mm以內(nèi)。采用位移與頂力雙重控制的方式，以梁體位移為主，在油表發(fā)生異常時(shí)，便會停止運(yùn)行，由技術(shù)人員查明原因后再繼續(xù)開展頂升工作。該階段要求位移傳感器位置同步誤差不超過1mm，如若超過該誤差，或者任意一缸壓力誤差超過10%，控制系統(tǒng)都會將液控閥門閉合，確保梁體安全。在每輪頂升結(jié)束后，指揮組將對各油缸的壓力值、位移值進(jìn)行整理分析，針對異常偏差查明原因后方可繼續(xù)作業(yè)。

第三，加強(qiáng)頂升過程控制。在整個(gè)頂升期間，加強(qiáng)主梁監(jiān)測，觀測裂縫位置是否存在異常變化，在出現(xiàn)異常時(shí)立即停止，檢查原因，制定解決方案并整改后，在監(jiān)理負(fù)責(zé)人審批后方可恢復(fù)施工；還要派遣專人密切監(jiān)控各個(gè)控制截面，包括各處的應(yīng)變、應(yīng)力與跨中撓度改變狀態(tài)等，使結(jié)構(gòu)橫向與縱向相協(xié)調(diào)。在頂升期間應(yīng)嚴(yán)格控制相鄰墩柱的高度，保持在3mm以內(nèi)，相同墩柱中千斤頂?shù)捻斏叨葢?yīng)相同，每個(gè)頂升位移應(yīng)在0.5mm以內(nèi)，全部梁體的頂升高度之和應(yīng)在15mm以內(nèi)，如若超過這一數(shù)值，將很難順利更換支座，需要由設(shè)計(jì)方、監(jiān)理方等共同協(xié)商，制定新的施工方案。頂升階段的各支點(diǎn)應(yīng)依照圖紙，按照反力值，對支架優(yōu)化選型，并在施工中嚴(yán)格把控頂升力度，要求不超過設(shè)計(jì)值的1.1倍；每次頂升高度可略高于墊塊厚度，能將墊塊順利安裝即可，無需超出過多，預(yù)防負(fù)載下降風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生[3]。

2.5 支座安裝與主梁復(fù)位

在梁體頂升到預(yù)定位置后，可在蓋梁位置用鋼墊塊進(jìn)行臨時(shí)支撐，使頂升系統(tǒng)更加穩(wěn)定，確保橋梁安全。在舊支座拆除后，對支座墊石利用情況展開細(xì)致檢查，如發(fā)現(xiàn)破損之處，可用高標(biāo)號環(huán)氧樹脂砂漿找平處理，確保外表無凹凸不平情況，利用厚度適當(dāng)?shù)匿摪逭{(diào)節(jié)支座墊石高度，使梁體底面與支座能夠密切接觸。在墊石修復(fù)結(jié)束后，由監(jiān)理負(fù)責(zé)人進(jìn)行檢驗(yàn)，確保符合標(biāo)準(zhǔn)后，將新制作的墊石按照事先設(shè)定的位置進(jìn)行安裝，與梁底支座墊石固定。在新的支座更換后，將臨時(shí)支撐回落主梁拆除，每個(gè)回落階段都要密切關(guān)注不同支座位置的百分表數(shù)據(jù)情況，在梁體落放階段更要細(xì)致檢查，判斷新支座是否存在明顯變形、脫空、位移等質(zhì)量缺陷，如若發(fā)現(xiàn)及時(shí)糾正。

3 PLC同步頂升技術(shù)在橋梁支座更換中的管理措施

3.1 質(zhì)量管理

該項(xiàng)管理包括外觀檢查、支座安裝兩項(xiàng)內(nèi)容。在外觀檢查中，在橋墩、橋臺等處放置支座的位置，要求混凝土表面光潔平整，擋塊無蜂窩麻面情況產(chǎn)生，且非受力裂縫寬度超過圖紙規(guī)定值，如低于規(guī)定值0.15mm時(shí)需及時(shí)處理；還要對縱坡、彎道等處的橋梁予以重視，在支座施工中靈活調(diào)整，采用坡形支座，墊石高程誤差應(yīng)符合規(guī)定，連續(xù)梁保持±5mm、簡支梁為±10mm；在支座安裝前，先要對產(chǎn)品規(guī)格、尺寸、技術(shù)指標(biāo)等進(jìn)行檢查，看其是否滿足圖紙要求，對不符合要求的產(chǎn)品應(yīng)禁止投入使用。在支座安裝中，應(yīng)在5～20℃環(huán)境下開展，要求支座規(guī)格、材料選用、數(shù)量與品質(zhì)等均需滿足圖紙要求，經(jīng)過質(zhì)檢合格后才可安裝；支座底板調(diào)平砂漿性能應(yīng)滿足規(guī)定，確保灌注緊密，無孔洞存在；支座上下部件的縱軸線應(yīng)對齊；支座安裝禁止出現(xiàn)受力不均、偏歪、脫空等情況，不銹鋼材料禁止受損或有劃痕，安裝前應(yīng)涂抹硅脂油，且位置準(zhǔn)確；支座外表應(yīng)保持清潔，及時(shí)清理周圍雜物與灰塵，將與規(guī)定不符的位置清理干凈。橡膠支座應(yīng)水平安裝，且與上下結(jié)構(gòu)間無縫連接，如有斜坡，其坡度不可超過2%。該項(xiàng)工序的施工質(zhì)量管理與檢驗(yàn)可遵循見表1規(guī)定[4]。

表1 支座安裝質(zhì)量檢驗(yàn)表

3.2 安全管理

在更換支座時(shí)，因橋面與水面、地面間的距離較遠(yuǎn)，更換支座需要高空作業(yè)來完成，應(yīng)加強(qiáng)施工安全管理。要求施工人員佩戴安全繩，穿著施工作業(yè)服，上下腳手架需小心謹(jǐn)慎，預(yù)防意外事故發(fā)生。該項(xiàng)目所用腳手架必須由專業(yè)施工隊(duì)搭設(shè)，且所用桿件均需經(jīng)過檢驗(yàn)，確保強(qiáng)度、剛度與穩(wěn)定性符合標(biāo)準(zhǔn)，在滿足受力要求的情況下才可搭設(shè)。在腳手架搭設(shè)中，要求工人佩戴安全帶，協(xié)調(diào)配合，使扣件與桿件能夠緊密連接，平臺荷載需符合設(shè)計(jì)要求，禁止超載。對于未搭設(shè)完畢的腳手架，禁止人員上架；在搭設(shè)施工中，由安全員全程監(jiān)督，并在架體兩側(cè)和下方掛防護(hù)網(wǎng)，避免物體掉落或者人員墜落造成損傷。施工現(xiàn)場電氣設(shè)備眾多，應(yīng)加強(qiáng)用電安全管理，做到一機(jī)一閘、三相五線制，所有施工電路都要遵循要求架設(shè)，用電前細(xì)致檢查設(shè)備狀態(tài)，確保在安全可靠的情況下使用。一些臨時(shí)電源導(dǎo)線如出現(xiàn)破損情況，需用絕緣膠布將接頭包好，避免漏電；發(fā)電機(jī)設(shè)置專人看管，其他各機(jī)具需將安全職責(zé)落實(shí)到人，提高全體人員的安全意識。在千斤頂、油泵等設(shè)備使用前，要做好標(biāo)定，檢查油泵、潤滑油、油管等處是否存在異常，在完全滿足要求的情況下才可使用；現(xiàn)場禁止吸煙，并增設(shè)滅火器等消防器材，按照規(guī)定位置擺放，便于發(fā)生火災(zāi)時(shí)第一時(shí)間撲救，減少人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失[5]。

3.3 人員管理

首先，制定施工現(xiàn)場管理制度，全體人員每日準(zhǔn)時(shí)出勤，入場后在作業(yè)區(qū)內(nèi)作業(yè)，禁止超過作業(yè)區(qū)；如外出執(zhí)行任務(wù)需上報(bào)工程經(jīng)理，獲得批準(zhǔn)后方可外出；進(jìn)入施工場區(qū)應(yīng)衣著得體，禁止穿拖鞋入場，應(yīng)佩戴安全帽，正確使用個(gè)人勞保用品；不得隨意丟棄廢棄物、垃圾等，施工結(jié)束后應(yīng)及時(shí)清理現(xiàn)場雜物，清理路面，保持良好的施工環(huán)境，做到綠色文明施工。其次，應(yīng)定期開展人員培訓(xùn)活動(dòng)，根據(jù)崗位和工種組織開展相應(yīng)的教育工作，使職工技能水平得以提升，掌握更多現(xiàn)代化施工管理知識、新工藝、新技術(shù)等，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；加強(qiáng)橋梁施工特種作業(yè)人員管理，提高基本技能與安全意識，避免和減少事故發(fā)生。此外，在特殊時(shí)期還要做好健康防護(hù)工作；出入公共區(qū)域應(yīng)佩戴口罩，盡量減少外出活動(dòng)，注重個(gè)人衛(wèi)生防護(hù)，從公共場所返回后應(yīng)及時(shí)洗手，或用含有酒精的免洗洗手液消毒。

4 結(jié)語

綜上所述，在橋梁長期使用中，支座作為上部結(jié)構(gòu)荷載的主要承擔(dān)構(gòu)件，其橡膠材質(zhì)很容易出現(xiàn)老化、受損等情況，影響橋梁使用壽命。對此，應(yīng)結(jié)合橋梁特征與技術(shù)需求，引入PLC同步頂升技術(shù)，牢牢把握搭設(shè)施工腳手平臺、試頂梁體、正式頂升梁體、支座安裝與主梁復(fù)位等工藝要點(diǎn)，促進(jìn)頂升技術(shù)優(yōu)勢發(fā)揮，使橋梁結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固可靠，為行車安全提供切實(shí)保障。