大跨度钢筋混凝土欧式坦拱桥顶推技术在软弱地基上的应用技术研究
2015-07-07
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核心提示：针对本工程桥梁结构特点及受地质条件影响和限制的因素，为防止桥台发生过量变形，通过应用“顶推”技术，简化了施工工序，取得了良好的技术和经济效益。
一前言
聊城市利民路徒骇河大桥全长188米、宽35米。大桥以中间主跨为中心，其他四跨在两侧分别对称分布，主跨43.8米，其他各跨分别是38.8米和33.3米，各跨的矢高比仅为1/10，属典型的欧式风格景观坦拱桥。大桥桥墩为薄壁空心桥墩，不承受水平力，全部水平推力由两端桥台和阻滑板承受，设计允许变形量每端为5mm，受地质条件的影响和限制，在软弱地基上建造钢筋混凝土拱桥更加应该严格控制其两端桥台的变形量。因此防止桥台发生过量变形是确保桥梁安全重大的技术难题。
二“顶推”技术的特点
利用数控油压千斤顶对拱桥两端桥台及台后阻滑板进行顶推，能有效的控制桥台的变形量，在确保拱桥安全的情况下，大大减小了阻滑板的长度和厚度。
将数据处理和信息反馈技术应用于施工，利用监控量测指导施工，动态修正施工方法和各项技术参数，确保施工安全、质量。
三“顶推”施工工艺原理
在钢筋混凝土拱桥拱圈合拢达到设计强度后，采用数台数控油压千斤顶通过桥台与阻滑板之间的间隔缝，同时对两端桥台及阻滑板实施顶推。通过提前施加的水平推力，使阻滑板后的地基土更加密实，使两端桥台向河中心产生一定的变形量，并通过桥台基础压密注浆施工时预留下的注浆孔实施二次压力注浆，从而既能够检验并提高桥台及阻滑板抵抗水平推力的能力，确保变形量控制在设计要求范围内。
四“顶推”施工工艺
4.1施工工艺流程
施工准备→安装监测仪器→安装并调试计算机中心机房及顶推设备→顶推施工→桥台基础二次注浆、间隔缝浇筑混凝土。
4.2操作要点
4.2.1施工准备
1、拱桥的台后阻滑板施工完毕，且阻滑板的混凝土强度达到设计要求的100%。在阻滑板施工过程中，要埋设好位移传感器。阻滑板的台后回填土分层回填至设计标高。
2、拱桥的各跨按照要求进行了合拢，且各个合拢段的混凝土强度达到设计强度的100%，合拢处混凝土弹性模量达到100%。
4.2.2安装监测仪器
在拱桥边跨的跨中、1/4跨位置，以及其它中间跨的跨中位置设置好竖向变形位移计（采用百分表进行测量）；桥墩及桥台与阻滑板之间已设置好水平位移计，桥台上面设置好竖向位移计。
4.2.3安装、调试计算机中心机房及顶推设备。
为确保顶推过程中，各个顶推千斤顶在计算机中心机房的控制下实施联动，必须进行安装前的调试。调试的内容有：千斤顶的输出功率及行程、油路、油路接头、回油机构动作的灵敏可靠性、油压表、控制线路等。
4.2.4“顶推”施工
顶推工作是按照分级加载、循环逐步的方式进行施工。在每一级顶推前，首先测量出桥墩、桥台、阻滑板相对位移、应力原始初步数据，在每级顶推力施加完毕后，进行这一级顶推的位移、应力测量，并与原始数据进行比对、分析。经确认后，方可进行下一级顶推。如此循环下去，直至顶推完成为止。顶推施工工艺流程示意图，施工中的具体要求有以下几点：
4.2.4-1施工工艺流程示意图：
4.2.4-2顶推加载施工
1、加载分级
在正常情况下，要分级施加顶推力，每级加载之间的时间间隔为2～4小时。当有特殊情况时，经设计、监理、施工等各方现场研究再确定是否可将分级加载值适当减小或增加顶推时间间隔。
2、加载步骤
（1）、准备完毕后，先根据安装在千斤顶上的精密压力表调试油路设置油压和输出油压的关系，先空载后负载。
（2）、按照提前制定的加载分级方案加载，每一级之间间隔2～4小时。输出油压到达指定数值后停止，进行测量。每级加载必须在全部监测点的变形测量结果出来后进行。
（3）、当其中一侧桥台总位移到达设计要求数值或者单个千斤顶累计顶推力达到设计要求的推力时则停止该侧桥台的顶推力，而另一侧则继续顶推直至达到总位移到达设计要求数值或者单个千斤顶累计顶推力达到设计要求的推力时为止。
（4）、“顶推”加载过程
①2008年12月24日12时设备调试完毕。
②第一级加载时间为2008年12月24日15时2分至15时15分，每侧加载为4000KN（400吨）。停止供油。
③第二级加载时间为2008年12月24日16时27分至16时32分，每侧加载为8000KN（800吨）。停止供油。
④第三级加载时间为2008年12月25日9时31分至9时36分，每侧加载为12000KN（1200吨）。停止供油。
⑤第四级加载时间为2008年12月25日11时38分至11时28分，每侧加载为16000KN（1600吨）。停止供油。
⑥第五级加载时间为2008年12月25日14时35分至15时10分，每侧加载为18400KN（1840吨）。停止供油。
⑦第六级加载时间为2008年12月25日16时15分至16时26分，每侧加载为20800KN（2080吨）。停止供油。
⑧2008年12月26日到12月28日10时，每侧增加64个50吨螺旋千斤顶，每个螺旋式千斤顶的压力在5吨左右共计每侧增加320吨。
⑨2008年28日10时10分停止供油到2008年12月29日11时30分恢复供油，在停止供油时间，千斤顶油压保持在37Mpa（压力保持在1973吨）。
⑩2008年12月29日11时30分开始油压保持在40Mpa左右（压力在2133吨）。
○112008年12月31日11时20分开始螺旋式千斤顶顶紧（每台约20吨，每侧64台，计1280吨）13时10完成螺旋式千斤顶顶紧。14时30分停止供油。16时30分开始卸载（分四次，每次对称4台）.17时55分卸载完毕。
3、监测记录
○1加载过程中随时监测两端千斤顶的实际供油压力和两侧桥台与阻滑板之间的相对位移，并做好记录。
○2、“顶推”过程中的监控数据
保压阶段：12.2516：45～12.319：30停油前的保压阶段
根据2008年12月25下午完成第六级顶推后的监测的数据，经设计方，施工方，监控方，业主方的会商后，决定不再按原定设计方案增加顶推力，而是进入持续保压状态。千斤顶进入供油保压状态。
2008年12月31日上午对螺旋式千斤顶施加顶推力后，停止供油，于该日下午18：00回油卸载。
5号桥台（东岸桥台）
桥台：南侧（上游）向河道方向3.38mm，北侧（下游）向河道方向0.68mm；
阻滑板：南侧（上游）向河岸方向7.20mm，北侧（下游）向河岸方向6.20mm；
桥台与阻滑板的相对位移：7.0～8.6mm
0号桥台（西岸桥台）
桥台：南侧（上游）向河道方向3.39mm，北侧（下游）向河道方向2.88mm；
阻滑板：南侧（上游）向河岸方向6.79mm，北侧（下游）向河岸方向6.57mm；
桥台与阻滑板的相对位移：9.0～10.0mm
0号桥台台后土情况：
台后土位移：0.41mm，台后土压力：398kPa。
五结论
综合分析上述监测数据，通过“顶推”，给桥台及阻滑板预加了2080吨的水平荷载，使桥台和台后阻滑板之间的相对位移达到7.0～10.0mm。完全达到了预计目标，“顶推”效果良好。希望本文能为今后类似工程提供参考。
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