高速公路現(xiàn)澆連續(xù)梁頂升施工關(guān)鍵技術(shù)研究

駱鴻雁

【摘要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)以及汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，城市普遍存在不同程度的交通擁堵問(wèn)題。為緩解并解決日益突出的擁堵問(wèn)題，很多城市選擇在有限的空間資源內(nèi)新建、改建、擴(kuò)建高架橋，而建設(shè)過(guò)程面臨的問(wèn)題就是需提前拆除許多既有橋梁，這無(wú)疑是對(duì)社會(huì)及經(jīng)濟(jì)資源的極大浪費(fèi)。采用頂升施工工藝對(duì)既有橋梁進(jìn)行改造利用，將會(huì)有效節(jié)約工程成本及社會(huì)資源[1]。

【關(guān)鍵詞】連續(xù)梁;頂升; 支撐體系

1.工程概況

廣中江高速公路TJ08合同段東鳳互通高架橋全長(zhǎng)2.83km，其左幅第十一聯(lián)為39m+60m+32m 變截面現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，橫截面為單箱三室。受公路、鐵路合建影響，2015年1月起橋梁停止施工，需后續(xù)變更方案穩(wěn)定后再行實(shí)施。

為充分利用資源，節(jié)省工程建設(shè)成本，減小廢棄工程對(duì)環(huán)境造成污染，公鐵合建變更方案通過(guò)采用頂升工藝?yán)昧思扔袞|鳳高架橋左幅第十一聯(lián)。因總體線(xiàn)路路面標(biāo)高調(diào)整，結(jié)合設(shè)計(jì)方案要求，對(duì)東鳳互通高架橋左幅第十一聯(lián)（墩號(hào)為DZ42、DZ43、DZ44、DZ45）進(jìn)行調(diào)坡頂升，坡度由現(xiàn)狀的-0.03%調(diào)整為1.32%，頂升總面積2345.5m2，頂升總重達(dá)64813KN。

2.頂升施工支撐體系設(shè)計(jì)

2.1支撐體系構(gòu)造

頂升鋼支撐體系由鋼支撐、臨時(shí)墊塊、聯(lián)系桿件、分配梁等組成，主要作用是承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)梁體的重量。為確保支撐體系有足夠承載力、剛度及穩(wěn)定性，在頂升過(guò)程中需保證支撐體系以及梁體的受力狀態(tài)基本不變。

頂升支撐體系的主體為φ609×16鋼管，上下兩節(jié)鋼支撐通過(guò)法蘭連接，原則上節(jié)段長(zhǎng)度宜長(zhǎng)不宜短，支撐底部與基礎(chǔ)間通過(guò)植筋固定連接。在調(diào)坡頂升工程中還需要高度不同的調(diào)節(jié)墊塊。鋼支撐間通過(guò)型鋼加固成整體，高度方向不超過(guò)2.5m設(shè)一道水平支撐，上下水平支撐之間設(shè)剪刀撐。水平支撐采用14號(hào)槽鋼、剪刀撐采用∠100×8。

2.2橋墩支撐體系布置

在滿(mǎn)足受力安全的前提下，橋梁DZ42、DZ43、DZ44、DZ45墩根據(jù)所需布置頂升支撐和穩(wěn)定支撐，支撐間通過(guò)型鋼連成整體，在支撐與墩柱蓋梁之間，以及每排支撐兩鄰墩柱之間預(yù)留空間，保證墩柱、蓋梁拆除及新建所需施工空間。

DZ42墩：共布置12根頂升支撐和6根穩(wěn)定支撐，各支撐間通過(guò)型鋼連成整體，在支撐和墩柱蓋梁之間預(yù)留空間不小于50cm，保證墩柱、蓋梁拆除及新建所需施工空間。

DZ43墩：共布置32根頂升支撐和12根穩(wěn)定支撐，各支撐間通過(guò)型鋼連成整體，在支撐和墩柱蓋梁之間預(yù)留空間不小于40cm，在每排支撐兩鄰墩柱之間預(yù)留80cm的空隙，便于材料、模板和人員進(jìn)出，保證墩柱頂升改造所需施工空間。

DZ44墩：共布置38根頂升支撐和12根穩(wěn)定支撐，各支撐間通過(guò)型鋼連成整體，在支撐和墩柱蓋梁之間預(yù)留空間不小于40cm，在每排支撐兩鄰墩柱之間預(yù)留80cm的空隙，便于材料、模板和人員進(jìn)出，保證墩柱頂升改造所需施工空間。

DZ45墩：共布置12根頂升支撐和6根穩(wěn)定支撐，各支撐間通過(guò)型鋼連成整體，在支撐和墩柱蓋梁之間預(yù)留空間不小于50cm，保證墩柱、蓋梁拆除、新建施工所需施工空間。

2.3支撐體系安裝

2.3.1安裝要點(diǎn)

鋼支撐采用機(jī)械、人工配合進(jìn)行安裝。鋼支撐進(jìn)場(chǎng)后需對(duì)直順度、端面平整度和銹蝕情況等主要指標(biāo)進(jìn)行檢查，不符合要求的不得使用。安裝時(shí)先在其底部用薄厚不一的小鋼板進(jìn)行垂直度調(diào)整，嚴(yán)格控制垂直度不超過(guò)0.5%后，底法蘭盤(pán)與基礎(chǔ)間的縫隙用高強(qiáng)灌漿料灌實(shí)，邊墩以及中墩承臺(tái)擴(kuò)大部分通過(guò)M20預(yù)埋螺栓與新澆筑承臺(tái)連接，預(yù)埋深度30cm;中墩則通過(guò)植入M20螺栓與原承臺(tái)鏈接，植入深度20cm。

2.3.2支撐體系加固

在初始節(jié)安裝完畢后，在高度方向上不超過(guò)2.5m設(shè)一道水平支撐，上下水平支撐之間設(shè)剪刀撐。水平支撐采用14號(hào)槽鋼，剪刀撐采用∠100×8，聯(lián)系桿件與609鋼支撐連接為一個(gè)整體。為使鋼管支撐具有更好的整體性和穩(wěn)定性，在邊墩的新澆承臺(tái)上、中墩原承臺(tái)擴(kuò)大位置布置穩(wěn)定支撐，將穩(wěn)定支撐與頂升支撐相連接。

支撐結(jié)構(gòu)的相互連接必須穩(wěn)定、牢固，即專(zhuān)用墊塊之間栓接、鋼管支撐與承臺(tái)栓接、鋼管支撐與專(zhuān)用墊塊之間采用轉(zhuǎn)換墊塊栓接、鋼管支撐之間采用型鋼焊接[2]。通過(guò)以上措施保證支撐結(jié)構(gòu)有良好的整體性，防止因橋梁頂升可能發(fā)生的滑移造成支撐體系的失穩(wěn)破壞。

2.3.3專(zhuān)用墊塊

在千斤頂與臨時(shí)支撐之間放置高度分別為10cm、20cm、50cm、100cm的專(zhuān)用墊塊，以解決千斤頂行程有限的問(wèn)題。墊塊為直徑500mm×壁厚12mm的鋼管，兩端焊接厚度為12mm法蘭，為確保在頂升過(guò)程中安全穩(wěn)固，墊塊與支撐鋼管之間，以及墊塊之間都采用螺栓連接。

2.3.4分配梁

為避免梁底出現(xiàn)局部受壓破壞，在箱梁與千斤頂之間需設(shè)置有足夠剛度、強(qiáng)度及穩(wěn)定性的分配梁，保證在梁體頂升過(guò)程中受力平穩(wěn)、不發(fā)生變形。本工程采用六根三腹板箱式分配梁，梁寬800mm，梁高800mm，梁長(zhǎng)13～17.8m。分配梁水平安裝于箱梁底板下方，與箱梁腹板間設(shè)置調(diào)平墊塊，調(diào)平墊塊內(nèi)配鋼筋網(wǎng)片，用灌漿料壓注而成。

3.限位裝置

由于橋梁調(diào)坡頂升，梁體的水平投影長(zhǎng)度會(huì)變化，頂升支撐和千斤頂?shù)陌惭b誤差，也會(huì)在頂升過(guò)程中產(chǎn)生水平力，為保證梁體的正常姿態(tài)和位置，保證頂升系統(tǒng)的安全及梁體的結(jié)構(gòu)安全，需要設(shè)置縱橫向限位裝置，本工程限位裝置設(shè)在DZ42、DZ45墩蓋梁頂面，通過(guò)植筋在箱梁端部蓋梁頂面上設(shè)置兩根砼限位柱，限位柱與箱梁的距離要考慮梁體在調(diào)坡頂升過(guò)程中梁長(zhǎng)的變化和梁端轉(zhuǎn)動(dòng)引起的位置變化。限位柱截面尺寸為800×800，DZ42限位柱高2.5m，DZ45限位柱高4.3m，兩根限位柱間用型鋼連成整體。在箱梁端部靠近限位柱位置通過(guò)植筋設(shè)兩個(gè)限位擋塊，限位擋塊與限位柱間預(yù)留2cm的空隙。

4.頂升系統(tǒng)

4.1 千斤頂選用

頂升時(shí)由于梁體坡度的調(diào)整，千斤頂與箱梁底之間逐漸變得不垂直，為有效解決不垂直后產(chǎn)生局的部應(yīng)力以及失穩(wěn)可能，關(guān)鍵技術(shù)在于選用帶球頭的液壓千斤頂。本工程采用200t、300t兩種液壓千斤頂，根據(jù)各墩頂升高度的不同，千斤頂本體高度有兩種472mm、572mm，行程分別為140mm、240mm，頂部球頭最大轉(zhuǎn)角可達(dá)5度，球頭隨著頂升梁體坡度的變化進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。同時(shí)為避免頂升過(guò)程因頂升系統(tǒng)液壓失壓帶來(lái)的隱患，本工程采用了同步頂升跟隨系統(tǒng)，做到同步無(wú)間隙跟隨、機(jī)械同步支撐保護(hù)。與液壓頂升千斤頂規(guī)格相適應(yīng)，本工程采用200t、300t兩種規(guī)格的跟隨頂，根據(jù)各墩頂升高度的不同，千斤頂本體高度有兩種472mm、572mm，行程分別為140mm、240mm。

4.2 千斤頂安裝

在分配梁上按照吊頂鋼板四周槽口的位置焊接螺桿，利用螺桿將吊頂鋼板固定在分配梁上。因?yàn)楸竟こ虨檎{(diào)坡頂升，在頂升過(guò)程中梁體會(huì)隨著頂升高度的增加而產(chǎn)生水平位移，因此在每頂升一定的高度后在千斤頂之間加入楔形鋼板將調(diào)整千斤頂垂直度，并將千斤頂移動(dòng)至與鋼支撐中心重合的位置。

4.2.1隨動(dòng)鋼板

本工程將吊放千斤頂?shù)匿摪迓菟籽貥蜷L(zhǎng)方向設(shè)成橢圓孔，頂升過(guò)程中可根據(jù)需要前后調(diào)整千斤頂?shù)奈恢?，以適應(yīng)頂升過(guò)程中坡度及梁長(zhǎng)水平投影長(zhǎng)度的變化。

4.2.2 楔形鋼板

同樣為適應(yīng)頂升過(guò)程中坡度的變化，避免千斤頂和鋼支撐承受較大的水平力，需在頂升過(guò)程中在千斤頂和分配梁之間分次安裝楔形鋼板，各墩調(diào)整的頻率同千斤頂位置調(diào)整。

5.頂升系統(tǒng)調(diào)試

頂升系統(tǒng)采用力和位移雙控，頂升系統(tǒng)初始加載由液壓工程師會(huì)同橋梁工程師共同確定并報(bào)總指揮，最終由系統(tǒng)操作員輸入PLC，讀取控制系統(tǒng)力傳感器和位移傳感器初值或?qū)⑵錃w零。

（1）油缸、油管、泵站操縱臺(tái)、位移傳感器等安裝完畢檢查無(wú)誤;

（2）按計(jì)算荷載的80%加壓，進(jìn)行油缸的保壓試驗(yàn)5小時(shí);

（3）檢查整個(gè)系統(tǒng)的工作情況，油路情況。

6.試頂升

為了觀察和考核整個(gè)頂升施工系統(tǒng)的工作狀態(tài)以及對(duì)稱(chēng)重結(jié)果的校核，在正式頂升之前，應(yīng)試頂升10mm。根據(jù)試頂升情況確定頂升支撐體系、頂升系統(tǒng)、跟隨系統(tǒng)的工作狀態(tài)和箱梁結(jié)構(gòu)的反應(yīng)。在試頂升前須對(duì)原橋梁結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀線(xiàn)形進(jìn)行全面測(cè)量，以便后續(xù)正式頂升監(jiān)測(cè)對(duì)比參照。

頂升時(shí)首先加載至理論頂升力的80%，再緩慢加載至根據(jù)位移傳感器確定各點(diǎn)已經(jīng)分離，再頂升至各頂達(dá)到10mm垂直位移。停機(jī)10分鐘后檢查橋梁各支頂部位和頂升支架有無(wú)變形和加載點(diǎn)有無(wú)局壓破壞。試頂升合格后方可進(jìn)行正式頂升。

7.正式頂升

試頂升后，觀察監(jiān)測(cè)若無(wú)問(wèn)題，便進(jìn)行正式頂升，以DZ45墩每一頂升標(biāo)準(zhǔn)行程為200mm進(jìn)行控制。

7.1千斤頂位置和垂直度調(diào)整

在調(diào)坡頂升過(guò)程中，為解決由梁體水平位移而導(dǎo)致的千斤頂與鋼支撐中心不對(duì)稱(chēng)問(wèn)題，本工程考慮在懸掛千斤頂?shù)匿摪迳祥_(kāi)設(shè)長(zhǎng)方形孔，孔長(zhǎng)大于梁體最終的水平投影位移。每頂升兩個(gè)行程后，根據(jù)需要對(duì)千斤頂?shù)奈恢眠M(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，確保千斤頂與鋼支撐中心對(duì)稱(chēng)，避免出現(xiàn)偏心受力及失穩(wěn)問(wèn)題。

7.2注意事項(xiàng)

（1）每次頂升的高度應(yīng)稍高于鋼墊塊厚度，能滿(mǎn)足墊塊安裝的要求即可，不宜超出鋼墊塊厚度較多，以避免負(fù)載下降的風(fēng)險(xiǎn);

（2）頂升關(guān)系到主體結(jié)構(gòu)的安全，各方要密切配合;

（3）頂升過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)巡視工作，應(yīng)指定專(zhuān)人觀察整個(gè)系統(tǒng)的工作情況。若有異常，直接通知指揮控制中心;

（4）結(jié)構(gòu)頂升空間內(nèi)不得有障礙物;

（5）頂升過(guò)程中，未經(jīng)許可非作業(yè)人員不得擅自進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。