中華民國101年5月 May. 2012

國道4號神岡高架橋P1~P3橋墩換底工法補強工程(下)

高公局中工處苗栗工務段李國禎 蔡世榮/撰稿照片提供

本工程主要特色在於運用新建基礎之基樁及樁柱,架設臨時鋼構架作為臨時支撐系統,同時利用千斤頂油壓系統將橋梁上構部分微幅頂升,使其可在維持既有車流暢通之情況下,進行舊有墩柱與基礎打除、新建基礎及墩柱施作,以及裝設符於最新耐震規範之盤式支承等。
本工程規劃施作全套管基樁(樁徑150cm)共94支,累計長度約2,200m,一般施作全套管基樁之吊車所需淨高空間約27m,惟本工程主要為橋梁下構補強工程,大部分之基樁須在既有橋梁下方空間施作,受限上方有預力箱型梁及下方不得開挖超過既有基礎底部等考量,本工程施作全套管基樁時之橋下淨高僅約9.5~10m。
經檢討後,本工程針對施工機具及基樁鋼筋籠加以調整,始可順利進行現況低淨空基樁之施作。施工機具修改方面,首先將吊車桁架改為適合於淨高9.5~10m空間作業之型式(照片1),又因一般套管最小長度為6m,故需修改至2.5m,方能於淨高受限之橋下空間進行施工;另基樁鋼筋籠則採用全銲續接方式施作(照片2),可減少鋼筋搭接之使用。

照片1
照片1
照片2
照片2

本工程於100年11月23日進行首次P2(R)頂升作業,截至101年04月25日為止,已進行12次頂升作業,有關各次頂升作業記錄初步彙整如下表所示。

各次頂升作業記錄初步彙整

以下茲就P2頂升作業規劃、人員及任務編組與配置、執行及監測成果等為例並簡述說明如下:

一、人員編組及工作分配
1.總控組(承包商1人,監造1人)。
2.油壓機操作組(承包商2人,監造1人)。
3.千斤頂監測及鋼墊片填塞組(承包商8人,監造4人)。
4.盤式支承監測組(承包商1人,監造1人)。
5.自動化儀器監測組(承包商2人,監造1人)。
6.箱梁內裂縫監測組(承包商1人,監造1人)。
7.橋面安全巡查組(承包商3人,監造1人)。

圖1  頂升作業人員工作分配現況示意圖1
圖1 頂升作業人員工作分配現況示意圖1
圖1  頂升作業人員工作分配現況示意圖2
圖1 頂升作業人員工作分配現況示意圖2

二、各階段加壓方式說明
(一)第一階段
1.採用力量控制,各千斤頂同步加壓,總頂升力每200tf一階。
2.第一階段中止點:
(1)總頂升力達採用橋梁自重(1200t)時作為控制點。
(2)盤式支承一旦產生1mm位移時轉換控制。
(二)第二階段
1.採用位移控制,盤式支承處位移每1mm一階。
2.各千斤頂同步加壓直至盤式支承產生完全脫離。

圖2  P2橋墩總頂升力(tf) &盤支變位曲線關係圖
圖2 P2橋墩總頂升力(tf)&盤支變位曲線關係圖

三、執行及監測成果
依據頂升作業實際監測成果初步彙整顯示,總頂升力達約1100tf時,原墩柱帽梁盤支變位曲線開始由原墩柱解壓彈性段進入非線性段;總頂升力達約1600tf時,原墩柱帽梁盤支變位曲線則進入上構預力箱梁勁度之彈性段,實際監測成果詳圖2所示。
圖3為橋墩總頂升力與鋼支撐墊變位曲線關係圖,鋼支撐墊因原預力箱梁超高現況配置,呈現約12~20mm變形量。
圖4~圖5部分則為原配置於橋面結構之各項監測儀器,其於頂升作業期間之監測成果,依實際兼測成果顯示,各項監測數據均於安全管理值範圍內。

圖3  P2(R)橋墩總頂升力(tf) &鋼支撐墊變位曲線關係圖
圖3 P2(R)橋墩總頂升力(tf)&鋼支撐墊變位曲線關係圖
圖4  P2(R)橋墩頂升作業自動化儀器監測成果
圖4 P2(R)橋墩頂升作業自動化儀器監測成果
圖5  P2橋墩頂升之伸縮縫監測成果
圖5 P2橋墩頂升之伸縮縫監測成果

四、頂升記錄照片(詳照片)
結語:
1、本工程完成之後,將有效提升A1~P5段橋梁之防洪能力,後續如因災害造成堤防破損情形時,仍不致造成橋梁瞬間破壞發生。
2、更換A1~P5盤式支承,使其符於最新耐震規範標準,可有效提升本路段橋梁之整體耐震能力。
3、本工程所採用之橋梁換底工法(P1~P3),施工期間不影響橋梁上部結構,可維持高速公路原有車輛通行功能,減少國道施工常見之封路或交通維持費用,進而降低社會成本。

P2(R)頂升作業現況
P2(R)頂升作業現況
總控及分階加壓管控
總控及分階加壓管控
紀錄盤式支承變位量
紀錄盤式支承變位量
橋梁上安全巡查
橋梁上安全巡查