無墊石橋梁頂升更換支座技術(shù)的應(yīng)用研究

牙韓勝

(廣西路橋工程集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530200)

0 引言

在經(jīng)濟(jì)化水平不斷提高的同時(shí)，我國城市路網(wǎng)建設(shè)速度也越來越快，越來越規(guī)?；?、網(wǎng)絡(luò)化，早期建成的道路，受限于經(jīng)濟(jì)局限性和認(rèn)知有限性等因素，已經(jīng)無法充分滿足當(dāng)前大量的交通需求，城市道路本身的優(yōu)勢也無法最大化發(fā)揮出來，阻礙了當(dāng)前社會發(fā)展，不能靈活應(yīng)對階段性交通量增長狀況[1-2]。因此，迫切需要對現(xiàn)有城市道路進(jìn)行擴(kuò)容改造，促進(jìn)交通順暢通行，建立更加完善的交通路網(wǎng)。

在我國，有很多橋梁經(jīng)過較長時(shí)間的使用之后，支座在反復(fù)荷載作用下會發(fā)生擠壓變形，對這些橋梁進(jìn)行改造時(shí)，需要更換已無法滿足改建后設(shè)計(jì)荷載要求的舊支座。而在更換支座中，頂升技術(shù)能夠發(fā)揮極大的作用，具有簡便、能保存橋梁原狀、節(jié)省資金等優(yōu)勢，不會對周圍的環(huán)境產(chǎn)生太大的干擾[3]，能夠快速完成支座更換，恢復(fù)交通。

在舊橋頂升更換支座的過程中，如遇到部分橋梁未設(shè)置墊石的情況，會導(dǎo)致蓋梁頂作業(yè)空間受限，頂升作業(yè)難度較大。本次研究結(jié)合防城港市國門大道工程無支座墊石橋梁頂升支座更換施工技術(shù)研究的實(shí)踐，研究無墊石舊橋梁板同步頂升方案的選擇和頂升時(shí)對舊橋蓋梁的保護(hù)，盡可能準(zhǔn)確掌握同類舊橋同步頂升施工的工藝，研究出一整套更安全、更規(guī)范、可操作性更強(qiáng)的無墊石橋梁頂升支座更換施工技術(shù)，以期為同類工程提供有價(jià)值的參考借鑒。

1 工程概況

本文工程線路起點(diǎn)位于防城港大橋收費(fèi)站處，整體的布線主體符合原本的線路部署情況，經(jīng)過江山鄉(xiāng)、江平鎮(zhèn)等多個(gè)地區(qū)，在路過江平鎮(zhèn)一帶時(shí)，從鎮(zhèn)子的北面繞行，工程線路終點(diǎn)K31+680在防城與東興高速公路當(dāng)中的東西進(jìn)城大道樞紐處，全程長31 680 m。

根據(jù)本項(xiàng)目的舊橋改造方案，有多座舊橋需要進(jìn)行頂升更換支座，舊橋設(shè)計(jì)頂升高度為7～16 mm，所有舊橋均無墊石，現(xiàn)以班埃中橋?yàn)榇?，研究無墊石橋梁頂升更換支座的方法。班埃中橋頂升技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 班埃中橋頂升技術(shù)參數(shù)表

2 方案比選

現(xiàn)狀橋梁橋高約15 m，中間墩柱位于水中，橋梁上游為堤壩，常年流水。舊橋設(shè)計(jì)時(shí)無墊石，其支座已發(fā)生擠壓變形，梁底與蓋梁臺帽下的空間很小，無法將千斤頂直接放在蓋梁臺帽上，所以需要解決頂升時(shí)如何放置千斤頂?shù)膯栴}，主要有幾種方法：(1)牛腿支架法，即在蓋梁立面鉆孔，植入化學(xué)錨栓，采用工字鋼牛腿作為頂升支架平臺；(2)落地支架法，即將橋梁下方地面進(jìn)行整平、換填、硬化后，搭設(shè)落地支架作為頂升支架平臺；(3)鑿除蓋梁混凝土法，即根據(jù)千斤頂放置位置，在蓋梁頂鑿除部分蓋梁的保護(hù)層混凝土，確保超薄千斤頂能塞入即可，并打磨混凝土面，作為頂升平臺。本文將從安全性、經(jīng)濟(jì)性和施工進(jìn)度方面比較各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇較合理的施工方法，方案比選分析如表2所示。

表2 方案比選分析表

對比分析各方案，最終選擇鑿除蓋梁混凝土法進(jìn)行頂升施工。

3 橋梁頂升施工

本項(xiàng)目梁板頂升施工于2021-09-01開工，于2021-12-14完成本標(biāo)所有梁板頂升施工任務(wù)，總工期為105 d。本文著重描述和分析工程當(dāng)中的頂升技術(shù)。

3.1 主要機(jī)械及儀器設(shè)備(表3)

表3 主要機(jī)械設(shè)備一覽表

3.2 主要施工材料

舊橋頂升使用的材料主要為鑿除蓋梁作業(yè)及頂升作業(yè)提供作業(yè)平臺的雙排腳手架(表4)。腳手架材料進(jìn)場時(shí)需按相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行進(jìn)場驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可使用。

表4 主要材料一覽表

3.3 橋梁頂升施工工藝

3.3.1 施工流程

圖1 橋梁頂升施工流程圖

3.3.2 主要施工工藝

3.3.2.1 支撐點(diǎn)設(shè)置

支撐點(diǎn)的設(shè)置要以保證梁體混凝土完整為目標(biāo)，可以通過增加千斤頂和梁底的接觸面積來減小局部混凝土受到的壓力，滿足將強(qiáng)度安全系數(shù)值維持在1.5以上的規(guī)定。在千斤頂和蓋梁、梁底接觸面之間，可以安裝一個(gè)規(guī)格為200 mm×200 mm×10 mm的鋼板，這樣可以有效擴(kuò)大上述兩者混凝土的頂壓面積，將實(shí)際梁底混凝土所承受壓強(qiáng)維持在規(guī)定范圍之內(nèi)。本文的支撐點(diǎn)具體設(shè)置為使用C50橋梁板混凝土，將混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值大小規(guī)定為32.4 N/mm2。

表5 舊橋頂升梁體重量一覽表

如表5所示為舊橋頂升梁體重量一覽表。千斤頂布置按每片梁底兩端各設(shè)2個(gè)千斤頂，以重量最大的邊梁為例。

(1)單片梁自重：

G1=混凝土重量+鋼筋重量=19.702 t

(2)橋面系自重：

G2=橋面鋪裝+瀝青路面重量

=4.66+3.37=8.03 t

每片梁面積范圍頂升總重：G=G1+G2=27.73 t

每片梁范圍內(nèi)布置4個(gè)千斤頂，每個(gè)千斤頂承重=27.73/4=6.93 t=67.91 kN

(3)混凝土局部受壓驗(yàn)算：

施工當(dāng)中添加在千斤頂和板梁之間的200 mm×200 mm×10 mm鋼板所承受的壓力面積為40 000 mm2。

可以計(jì)算出局部受壓：

67.91×103N/40 000 mm2=1.70 N/mm2，且1.70 N/mm2<32.4 N/mm2。完全滿足抗壓要求。

3.3.2.2 千斤頂選擇

本文使用的是30 t的千斤頂，其最遠(yuǎn)行程為10 mm，能夠有效頂升高度。其中，千斤頂?shù)陌踩禂?shù)為4.33，在規(guī)定范圍之內(nèi)。給每個(gè)千斤頂安裝上液壓鎖能夠避免系統(tǒng)、管路失壓，維持負(fù)載支撐。

為了保證能在蓋梁上放置千斤頂，需要在墩帽(臺帽)頂面安放每個(gè)千斤頂?shù)奈恢描彸炷?，寬度?50 mm，厚20 mm，保證梁板底面與墩帽(臺帽)之間有≥60 mm的高差安裝千斤頂。因此，在這些位置安裝千斤頂前，將安裝千斤頂?shù)姆秶鷥?nèi)的混凝土面打磨平整。在千斤頂活塞與梁底間墊設(shè)一塊10 mm厚的鋼板，防止由于應(yīng)力集中造成梁底混凝土損傷。千斤頂具體布置如下頁圖2～4所示。

圖2 千斤頂平面布置圖

圖3 千斤頂布置立面圖

圖4 千斤頂布置剖面圖

3.3.2.3 作業(yè)平臺搭設(shè)

為了方便工人在鑿除蓋梁及頂升作業(yè)時(shí)的施工，需在墩臺兩側(cè)設(shè)置雙排腳手架，腳手架采用48 mm×3.5 mm的鋼管搭設(shè)，立桿間距1.5 m，橫桿步距為1.5 m，并按照相關(guān)規(guī)范要求設(shè)置剪刀撐及掃地桿。腳手架豎向每4.5 m高通過抱箍與墩臺進(jìn)行連接，以提高腳手架的穩(wěn)固性。腳手架頂部平臺距離梁底為1.7 m，保證工人能夠站立施工。外側(cè)設(shè)置防護(hù)欄及防護(hù)網(wǎng)，保障施工安全。

3.3.2.4 安裝千斤頂

需要注意的是，在沒有安裝千斤頂之前，應(yīng)對放置位置的混凝土進(jìn)行鑿除并打磨，并在千斤頂活塞和梁底接觸面之間安裝一個(gè)1.0 cm厚的鋼板，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象，保護(hù)梁體混凝土。

3.3.2.5 試頂升

試頂升的目的是對頂升施工系統(tǒng)當(dāng)中的工作情況和稱重結(jié)果進(jìn)行審核。具體措施是在正式頂升之前將頂升的高度提高1 mm進(jìn)行試頂升。

3.3.2.6 正式頂升

通過試頂升審查之后，可以進(jìn)一步進(jìn)行正式頂升，頂升過程當(dāng)中的頂升行程要高出新支座的高度1 mm，確保安裝新支座時(shí)準(zhǔn)確就位。頂升過程當(dāng)中的最高頂升速度為1 mm/min。

3.3.2.7 落梁

落梁工作在支座更換、支座脫空處理工作執(zhí)行并檢查完成之后進(jìn)行，整個(gè)過程需要受到系統(tǒng)的同步控制，其中要保證豎線監(jiān)測點(diǎn)的同步誤差≤±1 mm。落梁速度設(shè)置為與頂升速度相同。

3.3.2.8 蓋梁頂修復(fù)

板梁頂升作業(yè)施工完畢之后，對影響千斤頂安裝、需要鑿除的墩帽(帽梁)位置，采用環(huán)氧砂漿(細(xì)石混凝土)進(jìn)行修補(bǔ)，并采用薄膜保濕養(yǎng)護(hù)≥7 d，防止出現(xiàn)收縮裂縫。

4 頂升成效

采用該頂升技術(shù)實(shí)踐于本項(xiàng)目的班埃中橋等3座無墊石橋梁的頂升施工，既能夠安全、經(jīng)濟(jì)、快速地完成舊橋頂升，又能較好地保護(hù)舊橋蓋梁及梁板頂升過程不受破壞，提高了項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益，對類似橋梁更換支座施工有很好的借鑒意義。

5 結(jié)語

本文通過對實(shí)際案例的分析，介紹了無墊石橋梁頂升的難點(diǎn)和工藝流程。其難點(diǎn)在于頂升反力平臺的設(shè)置及對舊橋的保護(hù)。選用正確的施工方法是頂升成敗的關(guān)鍵，本文通過對頂升方案的比選與實(shí)踐，為舊橋頂升施工節(jié)省投資成本、減少施工工期，為類似工程提供了參考借鑒。