橋梁整體同步頂升施工問題探討

吳曙光 裴培 成亞軍

（中鐵四局集團第二工程有限公司 江蘇蘇州 221000）

1 老橋概況

頂升段為現狀三環東路高架起點兩聯單箱三室現澆連續箱梁，每聯三跨，單跨跨徑29m，跨徑組合即為3×29m+3×29m，橋面寬度為24.70m，標準底板寬度15.328m，翼緣板懸臂3.681m，箱梁高度為2.006m，如圖1所示。

圖1 箱梁標準斷面圖

2 橋梁整體同步頂升施工工程重難點

2.1 安全風險大

在頂升和更換墊塊過程中，要防止液壓系統的突然漏油或爆管引起結構物的突然下落，造成重大安全事故。

2.2 頂升高度高

頂升最大高度達3.643m，臨時墊塊和頂升支撐循環多，對支承頂升體系的整體穩定性要求高。

2.3 橋梁頂升精度要求高

由于老橋屬于連續梁，頂升前后縱坡變化較大，隨著橋梁縱坡的變化引起的橋梁投影面長度的改變，會導致下部鋼結構支撐與梁底的吊裝千斤頂的豎向軸線位置發生變化，各個行程始終有一定的水平分力產生，這些水平分力會進一步加大造成鋼支撐發生橫向變形，促使橋梁在頂升的過程中發生橫橋向位移和縱橋向的水平位移。如果不采取任何的措施以控制橋梁的橫縱向位移，則各聯橋梁在頂升后之間的伸縮縫會不可避免地擴大或縮小，橋梁在防撞墻處也會產生錯位，精度要求高［1］。

2.4 作業空間有限

本工程大部分墩柱支撐與模板之間間距小，頂升完成后，使用鋼模板進行墩柱接高施工比較困難。

3 橋梁同步頂升施工的特點

3.1 同步頂升施工橫向偏位分析與控制

在公路橋梁的施工過程中，不管應用到什么施工方法，施工偏差這一問題都是不可避免的。如果在施工過程中梁體出現橫向偏移，那么會導致公路橋梁施工作業中出現安全問題，要解決這一問題就要花費大量的時間，這對工期也是一項挑戰，會嚴重影響施工進度。而同步頂升技術因為采用多套頂升設備組合施工這一特性，可以將施工過程中的頂升力分散，可以很好地解決公路橋梁施工時出現的橫向偏移問題。

3.2 同步頂升施工的局部穩定問題

同步頂升施工不同于其他施工方法，它具有很多獨特的特點及優點。同步頂升在進行施工時可以將梁體反復頂起，使梁體達到指定位置，在這樣的操作下，梁體底部會受到一對作用力。同步頂升作業中，鋼梁體所處在的位置與頂升所用到的豎向千斤頂位置進行交換，作為施工作業中的支撐點的位置也在不斷進行轉移，在這樣的情況下，就突出一個問題，關于梁體的局部穩定性難點還需要進行解決。

3.3 同步頂升施工監控問題

為保證頂升施工安全，在施工過程中，需對橋梁關鍵部位的應力及位移進行監控。由于同步頂升具有頂升進度快、體系轉換多、受力復雜等特點，基于信息化的智能實時監控策略，成為解決同步頂升施工監控的必然要求。

3.4 臨時支架的放置

臨時支架的放置位置應考慮新支承墊石的安裝寬度，并預留足夠的支承墊石進口寬度與安裝相對應。放置支承墊石時，應在相應位置鑿出墊石槽，并上下焊接L 型角鋼和支承墊石預留鋼板。焊接后，應檢查焊縫，并用環氧砂漿修補側槽，在形成一定強度后，放置墊石支架［2］。

3.5 落梁程序與頂進程序相反，應嚴格執行落梁程序

落梁前，確認所有臨時支架已拆除，鋼墊塊已安裝。落至支點支撐點后，注意位移和壓力傳感器顯示的數據，各墩減速度是否一致、位移變化是否一致。如果差異過大，應查明原因，并在處理后再次放下橫梁。

3.6 安全拆除和拆除臨時設施

臨時設施的拆除應安全有序，并采用與頂進時相同的防護措施進行監控，拆除時，應注意成品保護和施工安全。

4 橋梁整體同步頂升施工計劃及施工流程

4.1 施工計劃

根據工程特點及施工要求，本工程橋梁改造可分為兩個階段。第一階段，采用兩聯整體等比例頂升至設計標高（17#、18#頂升高度略高于設計高度，17#超頂3cm，18#超頂6cm），即以19#作為鉸點不動，13#～18#繞19#按頂升高度成比例分級頂升至設計標高。第二階段，第一聯頂升至設計標高后，鎖定千斤頂維持標高不變，第二聯采用單聯整體等比例下降至設計標高，即以16#作為鉸點不動，17#～19#繞19#按下落高度成比例分級下落至設計標高［3］。全橋不再區分施工段，各墩柱獨立成為一個工作面，可組織平行施工。

本次頂升改造涉及的工序較多（承臺土方開挖、灌注樁施工、承臺加寬、鋼支撐安裝、千斤頂安裝及調試、整體調坡頂升、安裝新支座、立柱接高、橋臺改造、整體落梁等），正式頂升前，需將橋面、橋臺、Pm123#墩端橫梁全部改造到位，再安裝頂升體系進行橋梁頂升，所以，此次工期計劃包含頂升前準備工期。

4.2 施工流程

4.2.1 頂升前準備工作

（1）橋墩上的支架。在每根橋墩上各設置一個雙線靜電板，并在端梁下安裝一個高度為4cm 的鋼靜電板作為固定翼緣施工板或通道，安裝邊緣的安全網時，應按照規范草案的規定注意操作臺的級距和層的高度。（2）支撐更換的高度規定。由于施工經驗，典型的8mm 支管位置滿足了交換條件的空間要求，相鄰橋墩之間的提升高度應在提升過程中進行監測，主要梁的承載力可防止鋪裝層或伸縮縫損壞，同時考慮到高度小于 2mm。（3）選擇插孔。支架與蓋之間的高度較低（可選100t 超薄頂部、180mm×96mm 尺寸、15mm 集線器、單個插孔100t最大提升，具體取決于跳線類型）。

4.2.2 設備安裝

在梁底板與橋墩之間放置千斤頂時，應保證千斤頂底部與橋墩、橋臺接觸緊密，避免起拱、傾斜、失穩等。千斤頂應設置在靠近下梁支架拉線的穩定位置，而不是梁邊緣。按設計要求連接高壓油管和千斤頂，連接前，檢查油管接口，確定油管無異物、變形、彎曲、光滑［4］。應在梁的4 個角處安裝位移傳感器和千斤頂，以避免位移，并確保安裝牢固，以確保測量精度。

4.2.3 橋梁稱重

根據設計圖紙應力狀態，確定橋梁荷載分布，并逐層稱重。啟動PLC控制系統，選擇自由升降狀態，通過隧道液壓泵站供油，驅動橋機運行，使升降高度達到5.10mm。當橋機整體懸掛時，各吊點載荷與千斤頂載荷一致。然后將甲板提升1.2cm，相應的油壓為最終稱重值，根據獲得的油壓值，計算橋梁結構的實際重量。

4.2.4 引進PLC同步頂升系統

傳統頂升設備通常會對構建造成較大附加壓力，這也意味著其在安全性能方面有著巨大風險。而PLC同步頂升系統能夠按照構建的實際重量來精確進行平穩頂舉，從而使附加應力得到有效降低。同時，將PLC同步頂升系統運用到跨線橋頂升加高施工中，也能更深層次地確保頂升同步性和結構安全，從而實現全自動完成同步位移，如此，對于施工人員而言，也就無須再擔心位移等現象發生［5］。

整體試頂升10mm（此時由液壓千斤頂機械保壓環受力），拆除原支座及墊石。試頂升過程中，各班組長和管理人員注意觀察液壓千斤頂和油管有無漏油現象，結構上注意千斤頂上部灌漿找平層是否有開裂和松動等現象、鋼板是否變形。到達指定位移后，聽從總指揮命令，保壓環向上擰緊，再次觀察上述情況。用塑料薄膜將液壓千斤頂包裹、保護→墩柱進行切割→拆除支座和已切割墩柱→安裝隨動頂。

4.2.5 正式頂升

（1）設定指令位移（每墩位移數值按等比例頂升計算數值為準）；（2）頂升時，液壓千斤頂按照指令進行頂升；（3）跟隨千斤頂自動跟進；（4）頂升到指令位移后，液壓千斤頂停止頂升，跟隨千斤頂停止跟進；（5）跟隨千斤頂與上部梁底頂緊；（6）液壓千斤頂收缸，在其下放置工具式墊塊（墊塊高度同頂升高度一致，墊塊累計增加高度達到1.5m 時，更換一節1m 長609 鋼支撐）；（7）液壓千斤頂與墊塊頂緊，把自螺紋裝置旋緊；（8）跟隨千斤頂收縮，在其下安裝工具式墊塊（墊塊高度同頂升高度）；（9）重復步驟（4）直至頂升到指定高度后，液壓千斤頂支撐上部梁體，拆除跟隨千斤頂及其墊塊，此時，由液壓千斤頂及下部支撐體系承擔上部結構的壓力。

5 頂升施工相關事項

5.1 頂升千斤頂選用

千斤頂選用帶球頭可轉動的液壓千斤頂，頂部球頭轉角最大可達5°。頂升時，隨著坡度的變化，液壓千斤頂與上部結構物由垂直變成不垂直，此時，千斤頂頂部的球頭隨著上部結構坡度的變化自動調整缸頂的球頭，采用此帶球頭的千斤頂，解決了頂升過程中由于坡度變化引起的千斤頂與上部結構不垂直對結構產生的局部應力。此種裝置是調坡頂升的關鍵技術，是調坡頂升能否成功的核心點。本頂升工程連續箱梁的坡度由原來的3.18%下坡調整為0.86%上坡，坡度調整2.32%，角度調整變化均在球頭千斤頂調整范圍內。

5.2 頂升需解決的技術問題

（1）選擇適當的支撐墊塊。橋梁頂升高度較大時，受千斤頂行程限制，不可能一次頂升到位，中間需進行行程交替，此時，應考慮如何設置合適的支撐墊塊，以確保頂起后的梁體能處于穩定狀態。

（2）頂升前對結構受力或連接部位的處理，如伸縮縫、抗震錨栓、支座、搭板等。

（3）結構頂升移位中限位裝置的設計。由于千斤頂安裝、頂升的同步精度及回落后臨時支撐安裝等多種因素的影響，在頂升過程中往往會產生水平偏轉，嚴重時將直接影響橋梁安全。進行結構限位是控制偏轉的主要方法，限位一般包括橫向限位和縱向限位，限位裝置的設計是確保橋梁頂升成功的必備要素。

（4）頂升時結構的位移觀測。在進行結構整體頂升時，應采用可靠的位移觀測手段隨時密切觀測結構的位移情況，重點防止不均勻的位移出現，否則，結構將承受與不均勻沉降相似的內力，嚴重時將造成結構物永久性損傷。

（5）頂升時結構的受力觀測。結構整體頂升時，應采取可靠的內力或結構變形（裂縫）觀測手段，對結構內力進行觀測，防止損害結構的內力出現。

5.3 頂升加高施工過程控制事項

5.3.1 操縱

按照預設荷載進行加載和頂升操作，在結構頂升空間之內不能存在障礙物，同時，每次頂升的高度最好能夠稍微超過鋼墊塊厚度，對于力度而言，只要能滿足墊塊安裝的要求便可，千萬注意不能超過鋼墊塊厚度太多，以免出現負載下降的風險。

5.3.2 觀察

在施工過程中，也應當著重注意巡查力度，最好安排專門的觀察人員對整個工作情況進行觀察與監督，如果有問題發生，也能迅速進行匯報，從而有效地將問題解決。

5.3.3 測量

除了要隨時進行觀察以外，相關測量人員也應當及時做好測量工作，對于各個階段的測量數據都要迅速進行反饋。因為頂升能夠直接關乎到跨線橋主體結構的安全，所以，對其千萬不能放松警惕。

5.4 調坡頂升中千斤頂發生水平位移

調坡頂升時，隨著坡度的不斷變化，箱梁的水平位移不斷發生變化，此時，千斤頂的水平位移發生變化，而下部的支承位置沒有變化，此時，千斤頂與下部支承的中心位置發生偏移，需對安裝在箱梁部位的千斤頂位置進行調整，調整到千斤頂中心與支承中心重合。本工程中使用十字滑槽鋼板作為調整千斤頂位置的裝置，十字滑槽鋼板分為上下兩塊，上塊屬于找平，下塊通過螺栓與千斤頂連接并通過另外一組螺栓與上鋼板連接。當需要調整千斤頂位置時，將連接上塊鋼板的螺栓擰松，然后移動下塊鋼板帶動千斤頂調整位置，完成調整以后，再將螺栓擰緊。該十字滑槽鋼板可以調整縱、橫兩個方向各10cm，滿足本項目施工要求［6］。

5.5 組織管理機構與任務劃分

為了能夠有效地確保公路橋梁整體同步頂升施工能夠在規定時間內交工，同時在質量方面也不會出現差錯，因此，在展開施工之前，應當按照施工組織的設計要求，在相關施工項目中建立相應的管理部門，從而有效地保證施工項目能夠有序進行。除此之外，在具體施工人員選擇方面，也最好選擇參加過橋梁頂升施工并且具有相當豐富經驗及持有相應技術等級證書的工人，從而能夠確保施工可以高效開展。在施工過程中，應當按照施工進度計劃來進行統一調度安排，確保各個環節的施工人員都能夠相互協調，以最大力度來減少施工人員浪費現象。

6 結語

公路橋梁整體同步頂升施工在目前有著相當廣闊的應用前景，并且也已經具有了一定的發展歷史，基于其施工便捷且經濟投入力度小等特點，也深受業界相關領域的認同。但是，為了能夠使施工成效更加優越，在施工技術方面也需要更加仔細認真，同時，相關施工人員也應當按照相應的組織規劃，從而有條不紊地進行，如此也能為我國橋梁事業的發展提供有力幫助。