多點同步頂升技術(shù)在空心板梁橫向“扭轉(zhuǎn)”改造中的應用

■康慶祥

（福建省三安建設有限公司，漳州 363000）

近年交通事業(yè)的迅速發(fā)展，目前的公路狀況仍無法滿足人們在交通出行方面日益增長的需求。 對現(xiàn)有道路的改造能夠有效的利用現(xiàn)有道路資源，降低改造成本。 PLC 液壓整體同步頂升技術(shù)是一種力和位移綜合控制的科學頂升方法。 采用先進的多點同步頂升施工技術(shù)， 可以保證工程的施工質(zhì)量，降低改造成本[1]。 本工程通過采用多點同步頂升技術(shù)，充分利用現(xiàn)有梁片，將預制空心板梁橋橫坡由“負向”調(diào)整為“正向”，配合公路路線改造工程的實施。采用現(xiàn)場施工監(jiān)控數(shù)據(jù)的反饋， 掌握頂升橋梁狀態(tài)，保障結(jié)構(gòu)的安全以及施工質(zhì)量。

1 工程概況

某橋位于G324 漳州境內(nèi)， 是324 國道南段升級改造控制性工程。 橋梁左幅設計橋梁全寬10.75 m，布置為: 0.5 m(防撞墻)+9.75 m(行車道)+0.5 m (防撞墻)。 橋梁全長54.04 m，采用3 跨16 m簡支預應力混凝土空心板結(jié)構(gòu)，橋梁結(jié)構(gòu)見圖1。上部結(jié)構(gòu)采用16 m 預制預應力混凝土空心板， 板底預埋鋼板在空心板底板， 其外露中心厚度為15 mm，距墊石高度底總高度為15 cm。 下部結(jié)構(gòu)橋墩采用雙柱式橋墩，鉆孔灌注樁基礎，橋臺為樁基接蓋梁橋臺，鉆孔灌注樁基礎。 本橋平面位于直線上， 橋面單向橫坡， 橫坡為2%， 縱斷面縱坡為0.069%。 為配合道路升級改造，按一級公路標準分離式雙幅橋建設，需要將原橋梁繞路線走向進行順時針“扭轉(zhuǎn)”。

圖1 橋梁結(jié)構(gòu)布置示意圖

2 多點同步頂升技術(shù)的應用

2.1 頂升“扭轉(zhuǎn)”方案

根據(jù)此次的改造設計圖紙， 該橋梁單幅采用PLC 同步頂升技術(shù)， 將單幅橋面橫坡調(diào)整，橋面系整體抬高，調(diào)整橋面橫向坡比。 橋梁同步頂升后，需要進行橋面橫坡調(diào)整。 原橋面設計為“橫坡為2%，傾角為橋梁內(nèi)側(cè)”，現(xiàn)調(diào)整為“橫坡為2%，傾角為橋梁外側(cè)”。 單幅橋梁分為3 跨，橋面橫坡采取分跨調(diào)整。 橋面橫坡調(diào)整前后示意圖見圖2、3。

圖2 原橋面橫坡高程點示意圖

圖3 橋面橫坡調(diào)整后高程點示意圖

2.2 頂升準備工作

2.2.1 支撐點位置選取

現(xiàn)場橋蓋梁與梁底的有效操作空間為15 cm，千斤頂不需要搭設額外的支撐支架。 為了確保項目開展過程中各頂升點處的位移同步，真正實現(xiàn)同步頂升，每個墩柱處的千斤頂頂升力應能夠單獨調(diào)控而不受其他墩柱處千斤頂調(diào)控的影響。 支撐點選擇在腹板下方，防止梁底頂裂。 為防止破壞鉸縫，千斤頂不能布置在鉸縫處(圖4)。

圖4 千斤頂支撐點選取

2.2.2 千斤頂選型

各支撐點理論支反力的最大值按照梁體恒載（自重+鋪裝） 來計算， 計算結(jié)果應考慮一定的富余度，應不小于計算值的1.5 倍用于配置千斤頂噸位[2]。通過計算， 獲得支點反力：16 m 空心板一塊板板端支點最大反力：邊板反力為恒載240 kN；中板反力為恒載192 kN。 現(xiàn)場選用可調(diào)節(jié)頭自鎖型千斤頂；每片梁下方布置2 個50 t 千斤頂，安全系數(shù)為＞1.5，滿足規(guī)范安全系數(shù)要求。

2.2.3 千斤頂布置位置處理

在進行支座更換前要對支座及蓋梁頂進行外觀檢查， 對支座支撐位置的病害進行頂升前修復，主要有：（1）對支座上方的預埋鋼板進行除銹防腐處理，如果預埋不水平，需要加工楔形鋼板進行調(diào)平處理；（2）對支座墊石混凝土缺陷（包括蜂窩，空洞及有雜物）進行耐久性修復工作；（3）對于存在鋼筋出露缺陷的，在對外露的鋼筋表面進行除銹處理后，刷一層防銹涂層進行防腐，然后采用高強度混凝土進行耐久性處治；（4）頂升之前，要解除縱向橋面連續(xù)或伸縮縫位置連接約束，護欄等在墩頂位置需切割斷開。

2.3 扭轉(zhuǎn)工程技術(shù)路線及難點措施

施工的主要內(nèi)容包括橋梁坡面調(diào)整， 同步頂升、支座墊石加固、支座安裝、落梁及撤除千斤頂，技術(shù)路線見圖5。

圖5 扭轉(zhuǎn)工程技術(shù)路線

2.4 施工關鍵控制要點

2.4.1 橋面橫向“扭轉(zhuǎn)”的關鍵性處理

原橋面橫坡為2%，傾角為橋梁內(nèi)側(cè)，現(xiàn)調(diào)整為橫坡為2%，傾角為橋梁外側(cè)。 單幅橋梁分為3 跨，橋面橫坡采取分跨調(diào)整。 每跨為8 片梁，每片梁每端下方布設2 個千斤頂。 千斤頂位置位于支座處（千斤頂不能布置在鉸縫處）。 確定各個點的頂升垂直位移量。在同步頂升過程中，當頂升至其中最低點時。 關鎖該點千斤頂油路，關閉控制器。 通過控制點復測，反復同步頂升調(diào)整，直至符合設計要求為止。

2.4.2 各個同步頂升控制點高程控制

橋面橫坡調(diào)整分為8 個階段，但每階段同步頂升高度均需要進行對其橋面高程測量復核，現(xiàn)場各個同步頂升控制點高差及分級頂升高程見表1。 如果各個控制點對應的橋面高程不符合，將進一步輕微調(diào)整。 當高程低于設計高程時，將計算出高差，確定頂升高度后再進行同步頂升；當高程高于設計高程時，先落梁，再計算出高差，確定頂升高度后再進行同步頂升。 同步頂升每階段均要確保其頂升最低點對應的高程符合設計要求。

表1 各個同步頂升控制點高度差及分級頂升高程(單位:m)

2.4.3 鉸縫的完整性控制

為保證施工過程中空心板鉸縫不被破壞，在千斤頂與梁體之間墊一塊鋼板梁（圖6），使上部結(jié)構(gòu)處于整體“扭轉(zhuǎn)”姿態(tài)，保證梁體之間無錯位高差，保護鉸縫不受破壞。

圖6 千斤頂頂升現(xiàn)場布置情況

2.4.4 頂升到位后梁底調(diào)平處治措施

由于本工程不同于常見的豎向頂升，是空間上的扭轉(zhuǎn)。 頂升到位后，梁底存在一定的斜度，對支座是具有一定角度的偏心受壓，是不允許的，因此需要對梁底進行調(diào)平。 本方案中采用預制楔形上鋼板的方法，將一定角度的楔形鋼板安裝在梁底，保證主梁的荷載垂直作用在支座上。 楔形鋼板角度需要通過計算提前加工預制。

2.4.5 支座墊石處治措施

頂升到位后，結(jié)構(gòu)的全部荷載轉(zhuǎn)換至臨時支撐及千斤頂上。 對于墊石標高超過設計標高的，鑿除現(xiàn)有墊石，鋪設水泥砂漿，安裝滿足標高要求的預制墊石塊；對于墊石標高不夠的，將原墊石上破損部位鑿除并清理干凈。 新鋪設一定厚度水泥砂漿，安裝新預制的支座墊石、支座等，確保落梁后支座接觸密實，以免出現(xiàn)脫空或局部承壓等現(xiàn)象[3]。

2.5 施工方案安全性分析

本項目采用多點同步頂升，方案從頂升的位置確定、千斤頂量程的安全系數(shù)、頂升位置的局部加強以及對頂升過程每階段的高程控制值進行細化，保障頂升全過程的安全性滿足要求。

3 多點同步頂升過程監(jiān)測

橋梁扭轉(zhuǎn)過程是一個動態(tài)過程，在扭轉(zhuǎn)過程中橋梁處于一種空間變化的狀態(tài)， 梁片的縱橫向偏移、板梁鉸縫的完整性等都會發(fā)生變化，同時橋梁梁體本身的受力也會發(fā)生變化[4]。 為了保證扭轉(zhuǎn)過程中施工以及梁體的安全性，要做好施工過程中的監(jiān)測工作， 以便能夠及時將橋梁狀態(tài)反饋給施工，指導控制頂升過程[3]。

3.1 頂升和落梁行程控制

本項目采取標高和油壓雙控行程頂升，操作人員接收統(tǒng)一的操作指令，將梁同步頂升至脫離支座時第一行程停止，觀察頂升支撐接觸面混凝土有無局部受壓破損情況。 千斤頂持荷靜置幾分鐘若無異常出現(xiàn)，繼續(xù)頂升一個行程后再停止，觀察千斤頂持荷是否穩(wěn)定。 現(xiàn)場監(jiān)測人員要復核梁體各處頂升高度是否一致，若一切正常再重復上述操作，直至同步落梁至支座上。 頂升或落梁過程中若發(fā)觀問題，因立即停止頂升行程操作，待解決后重試，直至一切正常。

3.2 裂縫的觀察與控制

在全頂升行程中，應設置裂縫觀測點，對現(xiàn)有裂縫的變化情況進行實時觀測。 如遇裂縫異常開展等情況立即停止頂升，查找原因，經(jīng)采取措施和查出原因后，才能繼續(xù)下一行程。 對各頂升點的支撐情況實時觀測，如有松動或移位立即停止。

3.3 局部鋼板脫空觀測

現(xiàn)場應配備不同厚度的鋼板，在空心板整體頂升變坡后， 局部梁底于鋼梁之間容易產(chǎn)生脫空，造成受力不均勻，頂升行程不協(xié)調(diào)。 需加墊鋼板，保證頂升到位。

3.4 同步頂升監(jiān)控技術(shù)

（1）現(xiàn)場采用全數(shù)字控制技術(shù)實現(xiàn)液壓同步頂升－下放－位移顯示；（2）同步精度可達±0.1 mm 或更高，重復精度高；（3）控制器上設有急停按鈕，實現(xiàn)緊急停止；（4）預設液壓油缸頂升位置控制精度，并可隨時調(diào)整；（5）負載所有受控點的位移實時顯示在屏幕上。

3.5 同步頂升監(jiān)控系統(tǒng)的質(zhì)量控制

（1）液壓系統(tǒng)的泵、閥及接頭等主要部件均選用符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品，保證系統(tǒng)的可靠性和密封性能；（2）現(xiàn)場備用一套液壓同步頂升系統(tǒng)，若出現(xiàn)設備損壞，將啟用備用設備，確保施工安全和工程進度；（3）控制功能完善，可實現(xiàn)手動控制，自動控制，可任意選擇受控點，任意輸入控制值；（4）本系統(tǒng)可防止偏載，即當頂升或下放過程中，如果某一點不受力，系統(tǒng)可以迅速發(fā)現(xiàn)并控制虛點頂升使全部油缸均勻受力。

3.6 安全要求

（1）整個頂升行程需統(tǒng)一聽從總指揮的調(diào)度，各分項工程應配置協(xié)調(diào)指揮人員，千斤頂操作人員必須是技術(shù)熟練工人，每個頂升點配置一位技術(shù)人員，嚴格控制頂升高度和梁體變化情況；（2）頂升控制系統(tǒng)和千斤頂?shù)男谐桃凶銐虻目煽啃裕唬?）頂升的信息傳遞工具宜采用手持對講機，頂升前應統(tǒng)一調(diào)頻為施工當?shù)匚唇沟念l道作為信息傳遞渠道；（4）頂升前應對每個參加頂升的人員進行現(xiàn)場技術(shù)交底以及安全教育， 強調(diào)作業(yè)安全的必要性、嚴格性和責任性；（5）頂升前應認真檢查防側(cè)移裝置及限位裝置，保證該裝置具有足夠強度、剛度和穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

本項目積累的施工、監(jiān)測經(jīng)驗值得在同類項目中參考借鑒。 （1）同步頂升系統(tǒng)在橋梁橫向“扭轉(zhuǎn)”改造工程中具有較高的適用性，能夠較準確的完成橋梁結(jié)構(gòu)的“空間扭轉(zhuǎn)變形”；（2）制定頂升方案時，應該把握工程項目的關鍵點，本工程項目中橋面橫向“扭轉(zhuǎn)”的空間姿態(tài)調(diào)整過程是項目的難點；（3）大型多點同步頂升工程，應考慮多方面的安全影響因素，確保頂升過程的安全性、可靠性；（4）做好監(jiān)測方案，實施完善的監(jiān)控作業(yè)，是保證橋梁結(jié)構(gòu)“扭轉(zhuǎn)”變形的施工安全性的前提。