多跨簡支梁橋整體頂升施工技術(shù)

桂 鈺

(上海城建市政工程(集團(tuán))有限公司)

橫潦涇大橋為同三國道(A30)跨越黃浦江上游支流橫潦涇的一座大橋。主橋為三跨(85 m+125 m+85 m)變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁;引橋為簡支板梁，兩側(cè)各11孔，跨徑22 m，引橋全長2×242=484 m。橋梁按上、下行獨立分幅布置，橋梁總寬27.5 m。根據(jù)上海市內(nèi)河航道發(fā)展規(guī)劃及航道整治規(guī)劃要求，橋梁需提升1.58 m，維持原狀道路縱斷面不變。

通過采用PLC同步頂升技術(shù)，本項經(jīng)部對其進(jìn)行了頂升施工，并于2011年底順利完成本工程。施工中采用單幅通行單幅頂升的作業(yè)方法，對單幅橋頂升分三段進(jìn)行:南、北側(cè)引橋、主橋。本文就本工程引橋的頂升施工技術(shù)做相應(yīng)的總結(jié)，以期為類似多跨簡支橋梁的整體頂升提供技術(shù)參考。

1 工程概況及施工難點

引橋為11孔242 m長，經(jīng)計算，引橋單幅11跨整體頂升重量約為69 049 kN，除橋臺頂升重量為2 444 kN外，每個墩位頂升重量均大于6 400 kN左右。

施工中需對11孔簡支梁引橋?qū)嵤┱w頂升，根據(jù)其施工工藝及要求確定多跨簡支梁橋整體頂升施工難點如下。

(1)引橋頂升施工中反力系統(tǒng)選擇及施工;

(2)頂升過程中橋梁的結(jié)構(gòu)姿態(tài)的控制;

(3)上部結(jié)構(gòu)與下部承臺基礎(chǔ)切割過程中力系托換的安全、有效性;

(4)引橋多跨(11跨)同步頂升控制點較多，頂升的同步性如何保證;

(5)對臨時支撐的選型及安全、可靠性方面的要求;

(6)頂升施工中施工流程控制，頂升系統(tǒng)與隨動系統(tǒng)的協(xié)同工作控制;

(7)頂升完成后對立柱、橋臺的接高、加固質(zhì)量控制及轉(zhuǎn)換力系安全性問題。

2 施工技術(shù)措施

2.1 反力系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)措施

橋墩處采用承臺—上抱柱梁體系作為反力系統(tǒng)。為提高墩柱與抱柱梁間的界面摩擦力，對兩者相接部分進(jìn)行鑿毛10～20 mm的構(gòu)造處理，從而滿足施工要求。針對原有承臺受力面積較小的情況，施工中采取在承臺外側(cè)后植鋼筋混凝土牛腿的方法增大千斤頂受力面積。

引橋邊跨通過在靠近引橋側(cè)的承臺上設(shè)置臨時立柱支撐(立柱間設(shè)置聯(lián)系梁)作為反力基礎(chǔ)。由于板梁不是一個整體，為使頂升力均衡作用于上部結(jié)構(gòu)上，上部板梁下方錨接鋼分配梁，通過下部臨時支撐柱(系梁)—千斤頂—鋼分配梁體系進(jìn)行頂升。通過橫向分配梁對頂力進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使上部結(jié)構(gòu)均勻受力。

橋臺部位對其土體進(jìn)行加固處理后，在其上部現(xiàn)澆鋼筋混凝土地梁，以現(xiàn)澆地梁作為頂升千斤頂?shù)姆戳A(chǔ)。

2.2 頂升偏位控制

(1)頂升限位裝置

采用抽拉式限位裝置，在每個橋墩處設(shè)置鋼框架式限位柱對結(jié)構(gòu)位移進(jìn)行限位。限位柱設(shè)置在抱柱梁—系梁之間;引橋橋臺兩側(cè)設(shè)置限位裝置，為確保限位裝置的穩(wěn)定性，限位裝置與下部承臺間通過植筋方式連接。限位裝置與結(jié)構(gòu)間預(yù)留10 mm間隙，采用鋼楔對其進(jìn)行調(diào)整，限位裝置允許上部結(jié)構(gòu)的偏位在10 mm以內(nèi)。

(2)結(jié)構(gòu)姿態(tài)監(jiān)控措施

施工中對橋梁的結(jié)構(gòu)位移作實時監(jiān)控，及時反饋并采取相應(yīng)的措施以確保橋梁的結(jié)構(gòu)姿態(tài)處于受控狀態(tài)。橋梁監(jiān)測的主要內(nèi)容為:橋面標(biāo)高、橋梁縱向位移、橋梁橫向位移。

橋面標(biāo)高及橋梁縱、橫向位移測點布置于墩位中心線與防撞墻內(nèi)邊線交叉點的橋面鋪裝層上，每個墩位設(shè)置兩個觀測點。頂升過程中，橋面高程觀測點的標(biāo)高監(jiān)控可作為位移傳感器自動頂升位移監(jiān)測的補(bǔ)充，提供輔助的頂升作業(yè)依據(jù)。

當(dāng)結(jié)構(gòu)監(jiān)測值超出規(guī)定限值值或預(yù)警值，按操作規(guī)程要求及時通報，立即采取保障措施并暫停施工，對出現(xiàn)的異常情況及時分析并處理。

2.3 力系托換控制措施

(1)頂升系統(tǒng)就位后保壓及檢修

橋梁頂升系統(tǒng)安裝完成后，以50%的設(shè)計頂升力對上部頂升結(jié)構(gòu)施加荷載。在保壓過程中對頂升設(shè)備進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)有液壓油泄漏等現(xiàn)象，及時修理或更換相關(guān)設(shè)備。

(2)力系托換前預(yù)加壓

保壓及檢修完成后，按設(shè)計值的50%頂升力對上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)加載，預(yù)加載完成后，鎖死液壓千斤頂上的自螺紋裝置，關(guān)閉液壓控制系統(tǒng)的電源，使上部結(jié)構(gòu)受液壓力和自螺紋裝置共同作用。每隔8 h重啟50%預(yù)加載10 min，10 min后鎖死自螺紋裝置，關(guān)閉液壓控制系統(tǒng)的電源;按程序重復(fù)多次直至力系托換完成。

(3)受力體系轉(zhuǎn)換

頂升預(yù)加壓完成后，對上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行力系轉(zhuǎn)換，即把橋梁上部的荷載由立柱-承臺轉(zhuǎn)換為立柱-頂升液壓千斤頂，本過程的施工安全風(fēng)險較大。上部結(jié)構(gòu)與下部基礎(chǔ)支墩固結(jié)通過切割方式做力系轉(zhuǎn)換。施工中采用繩鋸進(jìn)行切割以保證切割面平整度的要求。

2.4 頂升同步控制措施

(1)抱柱梁-系梁體系

對同一個墩臺的3個立柱采用抱柱梁體系，對相鄰墩臺的抱柱梁采用縱向系梁進(jìn)行連接，使引橋各墩臺的抱柱梁形成一個整體，構(gòu)成抱柱梁-系梁體系。

(2)PLC液壓整體同步控制技術(shù)

多跨引橋頂升采用PLC液壓同步控制技術(shù)，該技術(shù)采用力、位移雙閉環(huán)綜合控制，該技術(shù)包含:液壓設(shè)備系統(tǒng)、檢測傳感器系統(tǒng)、計算機(jī)控制系統(tǒng)等幾個部分。

在頂升過程中，72臺液壓千斤頂設(shè)置了12個泵站，24個控制點，根據(jù)分布位置分組，與相應(yīng)的位移傳感器組成位置閉環(huán)，通過位移傳感器實時反饋每個時刻的位移和受力情況?？偪厥腋鶕?jù)反饋指標(biāo)控制橋梁頂升的位移和姿態(tài)，同步精度為±0.1 mm，保證整體頂升的同步性。

2.5 臨時支撐可靠性

施工中采用精加工工具式鋼墊塊作為頂升的臨時支撐。精加工墊塊需要滿足一定的平整度及承載力要求，其疊加安裝高度誤差需滿足設(shè)計要求。

每個頂升行程后，千斤頂下需安放墊塊作為臨時支撐，在不同頂升行程結(jié)束后安裝相應(yīng)高度的工具式墊塊。對工具式鋼墊塊需要確保其平整性及相應(yīng)的尺寸誤差，為了保證墊塊受力均勻、不發(fā)生橫向位移，在使用時各墊塊通過螺栓連接，使墊塊形成一個整體，在墊塊與承臺連接時還需要植筋錨固。

2.6 頂升過程控制

支撐力系轉(zhuǎn)換完成后進(jìn)行試頂升，確保頂升系統(tǒng)正常運作后對引橋正式進(jìn)行頂升。在施工保證措施上使用了隨動千斤頂以提高載重頂升的安全性。該裝置采用機(jī)械螺旋頂進(jìn)工藝，確保在頂升千斤頂液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障情況下，隨動頂仍能以機(jī)械方式受力，是避免頂力失效的機(jī)械式隨動臨時支撐機(jī)構(gòu)。

引橋頂升流程為:先設(shè)定指令位移→頂升千斤頂按照指令位移頂升→隨動千斤頂自動跟進(jìn)→液壓千斤頂頂升到指令位移后停止頂升，隨動千斤頂停止跟進(jìn)→液壓千斤頂上自螺紋裝置旋緊→隨動千斤頂收頂，其下放置工具式墊塊→液壓千斤頂與墊塊頂緊，自螺紋旋緊收縮→隨動千斤頂收缸，在其下安裝工具式墊塊。

重復(fù)上述步驟，直至頂升到指定高度后，頂升千斤頂上的自螺紋旋緊，拆除隨動千斤頂及其墊塊→對混凝土柱進(jìn)行連接→混凝土柱達(dá)到強(qiáng)度后鑿除液壓千斤頂下方的工具式墊塊→打開液壓頂升千斤頂上自螺紋，千斤頂收缸→拆除頂升設(shè)備、抱柱、限位裝置等。

每一輪頂升行程結(jié)束后，對各千斤頂油缸的位移和壓力情況及時整理分析，如有異常，及時處理。為確保頂升過程中的安全性，對頂升千斤頂設(shè)置了輔助的保壓環(huán)裝置。在相應(yīng)的頂升行程結(jié)束后，旋緊、鎖死輔助的保壓環(huán)，使千斤頂和工具式墊塊之間密切貼合，當(dāng)在千斤頂失效或不能提供足夠的頂升力時，起到防止防止千斤頂回落的作用。

2.7 立柱、橋臺接高施工質(zhì)量控制

引橋頂升完成后，根據(jù)設(shè)計要求對立柱、橋臺進(jìn)行接高、加固施工。具體步驟及相應(yīng)措施為:

(1)頂升到設(shè)計標(biāo)高后，千斤頂上的自螺紋旋緊，;

(2)對上下截斷面各鑿除20 cm左右高度的混凝土，并露出主筋;

(3)對柱鋼筋進(jìn)行擠壓套筒連接施工;

(4)支模并澆筑微膨脹混凝土，澆注過程中緩慢放料分層澆搗密實;

(5)待柱混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，拆除工具式墊塊，把液壓頂升千斤頂上的自螺紋打開，千斤頂收缸;

(6)拆除頂升設(shè)備、抱柱、限位裝置等;

(7)對接高段立柱作外包加固施工，植筋并澆筑外包混凝土。

3 結(jié)語

(1)反力系統(tǒng)是橋梁頂升施工工藝的重要組成部分，施工中需確保其可靠受力并保證抱柱梁-系梁、臨時立柱支撐及地梁的施工質(zhì)量;

(2)頂升施工中對橋梁的位移控制極為嚴(yán)格，在橋梁頂升施工過程中要采用大剛度鋼框架限位裝置對結(jié)構(gòu)位移進(jìn)行限制，并對結(jié)構(gòu)姿態(tài)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測，實時反饋并處理;

(3)PLC同步控制技術(shù)對頂升系統(tǒng)設(shè)備運行、信號靈敏度要求較高，施工中需對頂升系統(tǒng)做好分組布線工作，對設(shè)備做好調(diào)試、保養(yǎng)，并針對施工中存在的故障及時反饋、處理;

(4)臨時支撐系統(tǒng)的施工質(zhì)量是頂升能否成功的重要因素，采用精加工工具式鋼墊塊能保證頂升的精度要求;

(5)頂升施工包含多個行程，要求對施工過程做精細(xì)化管理，提高頂升系統(tǒng)施工中的同步協(xié)調(diào)、可控性。

［1］ 上海市城市建設(shè)設(shè)計研究院.黃浦江上游(分水龍王廟～大漲涇河口)航道整治工程-同三國道跨橫潦涇大橋改造工程施工圖設(shè)計，2010.

［2］ 單成林，奉翔.橋梁加固改造中的整體頂升施工［J］.中南公路工程，2002，27(3):79-80.

［3］ 汪學(xué)謙，汪曉嵐，藍(lán)戊己.PLC控制液壓同步頂升系統(tǒng)在連續(xù)鋼箱梁懸臂架設(shè)施工中的應(yīng)用［J］.世界橋梁，2005，(2):33-35.