公路橋梁加固頂升施工中永久性鋼墊塊及支座的應(yīng)用分析

摘要 為解決橋梁改造施工階段梁體整體頂升抬高施工的工程難題，克服傳統(tǒng)支座方案的不足，文章以某公路橋梁加固工程為例，研究了永久性鋼墊塊及橡膠板支座方案的應(yīng)用，分析了反力點處理、頂升系統(tǒng)布置、千斤頂布置、鋼墊塊加工、鋼墊塊安裝等環(huán)節(jié)的操作要點。研究結(jié)果證明，永久性鋼墊塊＋橡膠板組合支座方案可有效克服傳統(tǒng)支座方案的不足，提升橋梁加固改造的施工效率、施工安全性和經(jīng)濟性。

關(guān)鍵詞 公路橋梁項目；改擴建橋梁頂升；鋼墊塊支座；施工技術(shù)

中圖分類號 U445 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）02-0144-03

0 引言

橋梁在服役階段，受長期車載、重載交通等多方面因素作用，易發(fā)生支座偏載破壞、伸縮裝置損壞、連續(xù)端混凝土開裂等病害問題。橋梁改造施工階段，需要對橋梁梁體進行頂升抬高，更換支座及配套裝置，修復開裂部位的混凝土。某公路橋梁加固改造施工階段，需要整體抬高梁體并加高蓋梁，而傳統(tǒng)的橡膠板支座方案無法滿足梁體整體抬高及蓋梁加高要求。若采用臨時支座方案，橋梁頂升施工難度大，且需要二次頂升施工，不利于項目工期及成本控制。經(jīng)分析研究，最終采用永久性鋼墊塊＋橡膠板組合支座方案，克服了傳統(tǒng)支座方案的不足，且無須二次頂升施工，極大地提升了橋梁改造施工的安全性和經(jīng)濟性。

1 工程概況

某公路橋梁為某高速公路改擴建項目的東9號分離立交橋，上部結(jié)構(gòu)為預應(yīng)力混凝土簡支小箱梁橋，采用分幅式結(jié)構(gòu)設(shè)計，其跨徑組合為2×30 m。該橋梁所在路段交通繁忙且重載交通多，隨橋梁服役時間增加，在橋梁橋墩處伸縮裝置、橋頭連續(xù)處位置，出現(xiàn)較為嚴重的開裂病害。

為減緩該路段交通壓力，提升橋梁運營安全性，擬將開裂部位進行整體鑿除修復，對蓋梁實施加寬加高處治，并對橋梁進行擴建加寬。經(jīng)計算，橋梁梁體整體抬高60 cm，可適應(yīng)該路段高速公路的整體改擴建需求。

2 頂升施工

該公路橋梁采用整體同步頂升方案，頂升施工分幅分跨進行，其主要施工內(nèi)容及技術(shù)要點具體如下。

2.1 反力點處理

反力點根據(jù)橋梁頂升施工要求，布置于蓋梁表面的合適位置，根據(jù)千斤頂布設(shè)位置，將蓋梁頂面及箱梁底面打磨平整，確保千斤頂頂升施工階段底座與蓋梁、頂端與箱梁底面貼合的吻合度。在頂升施工階段，根據(jù)箱梁頂升高度更換相應(yīng)的千斤頂。施工階段采用“人工測量＋PLC頂升控制系統(tǒng)＋傳感器”的綜合監(jiān)測控制方案，精確控制頂升高度及千斤頂頂升姿態(tài)，確保箱梁頂升精度和施工安全性。

2.2 頂升系統(tǒng)布置

根據(jù)案例橋梁梁板規(guī)格及頂升施工要求，選擇的頂升系統(tǒng)千斤頂型號、規(guī)格及數(shù)量要求如下：

（1）A型：油缸標準高90 mm；行程27 mm，單次頂升控制高度25 mm。

（2）B型：油缸標準高140 mm；行程70 mm，單次頂升控制高度50 mm。

（3）C型：油缸標準高360 mm；行程140 mm，最大頂升荷載200 t；底座、頂帽的直徑分別為275 mm、176 mm；施工臺數(shù)14臺，備用臺數(shù)2臺，共計16臺。

其中，A、B型千斤頂?shù)淖畲蠛奢d均為100 t，施工臺數(shù)均為24臺，各備用14臺。在頂升施工過程中，首先采用A型千斤頂頂升2個行程高度，然后更換為B型千斤頂進行頂升，頂升5個行程高度后，再由C型千斤頂頂升至設(shè)計高度。

為保證頂升施工安全，防止頂升施工階段液壓系統(tǒng)故障、管路失壓而造成的安全隱患，所有千斤頂必須配置液壓鎖裝置。

2.3 千斤頂布置

案例橋梁單幅每橋跨共6片小箱梁，每片梁設(shè)置4臺A型或B型千斤頂，2臺C型千斤頂，布設(shè)于對應(yīng)支座位置處。

（1）A型千斤頂布設(shè)于小箱梁支座外側(cè)的合適位置。

（2）A型千斤頂頂升施工2個行程高度后，采用液壓鎖裝置鎖死千斤頂，并采用D型追隨千斤頂頂緊，其布置示意圖見圖1所示，取出小項梁原有支座；將B型千斤頂安裝于支座取出位置，進行頂升施工。

（3）B型千斤頂頂升到位后，將C型千斤頂布設(shè)于支座中間處，頂升至設(shè)計高度；C型千斤頂布置示意圖如圖2所示。

2.4 千斤頂頂升能力復核

該橋梁主梁為30 m小箱梁，每片梁重約80 t，考慮橋面系及其他梁上的構(gòu)件荷載，設(shè)計階段按每片梁100 t進行計算。頂升施工所用A、B型千斤頂?shù)淖畲箜斏┕ず奢d為100 t，每片梁布設(shè)4臺；C型千斤頂及D型追隨千斤頂?shù)淖畲笫┕ず奢d為200 t，每片梁布設(shè)2臺，其頂升能力均遠超頂升箱梁重，滿足頂升施工能力及冗余度要求。

2.5 頂升區(qū)混凝土抗壓強度復核

案例橋梁箱梁采用C40混凝土澆筑，設(shè)計抗壓強度為40 MPa。A、B型及C、D型千斤頂頂蓋面積分別為17 662.5 mm2、37 994 mm2。

假設(shè)千斤頂完全頂起箱梁后，箱梁荷載由頂升千斤頂均勻承載，則A、B型千斤頂頂蓋處的壓應(yīng)力值為14.15 MPa，C、D型頂蓋處的壓應(yīng)力值為13.16 MPa，均小于混凝土設(shè)計抗壓強度值。

2.6 液壓系統(tǒng)布置

箱梁兩端各布設(shè)一座油泵站，通過分流閥為千斤頂供油。在頂升施工階段，由PLC控制系統(tǒng)控制各千斤頂進行同步頂升施工，每頂升5 mm，由人工量測各頂升點位位移，確保各點位的頂升高度偏差小于1 mm。

為進一步保證頂升施工精度、施工安全性及梁板整體性，在頂升施工區(qū)域布設(shè)拉線傳感器，通過傳感器感應(yīng)頂升位移及千斤頂姿態(tài)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對千斤頂姿態(tài)、頂升位移的同步精準控制。

2.7 縱橫向限位裝置

為保證梁板頂升施工安全性，防止施工階段發(fā)生梁板偏移，在梁板頂升施工前，需要在墩臺處設(shè)置限位裝置。

梁板縱向偏移限位設(shè)置：在橋臺背墻、橋面系臨跨鋪裝部位，布設(shè)梁板縱向限位鋼結(jié)構(gòu)；在其布設(shè)位置與梁端位置間留設(shè)寬度約2 cm的間隙，并在其中置入鋼板，防止橋梁頂升施工階段出現(xiàn)縱向偏位。

梁板橫向偏移限位設(shè)置：在橋梁橋臺、箱梁蓋梁兩側(cè)位置，布設(shè)兩塊80 cm的高楔形鋼板；在其布設(shè)位置與梁板邊緣留設(shè)寬度約為2 cm的間隙，并在其中置入鋼板，防止橋梁頂升施工階段出現(xiàn)橫向偏位。

2.8 試頂升

在正式開展梁板頂升施工前，需要有組織地進行試頂升作業(yè)，全面檢查和檢驗頂升系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及相應(yīng)設(shè)備、傳感器的工作狀態(tài)。試頂升高度設(shè)置為20 mm，頂升速度為1 mm/min，頂升力初始值設(shè)置為千斤頂額定頂升力的80%，在頂升施工階段，緩慢提升至100%。梁板頂升至相應(yīng)高度后，檢查頂升設(shè)備及傳感設(shè)備的工作狀態(tài)，并持續(xù)15 min，觀察梁底、墩臺是否存在頂升破壞現(xiàn)象，待全部查驗完畢且合格后，即可開展正式的頂升作業(yè)。

2.9 正式頂升

在梁板正式頂升施工階段，由兩套千斤頂交替循環(huán)頂升梁板，頂升速度控制在5 mm/min以內(nèi)，直至梁板抬升高度達到設(shè)計要求。梁板頂升施工流程見圖3所示：

3 鋼墊塊加工

鋼墊塊加工工序如下：

（1）量測原橋各墩臺處主梁、支座的高度，分別記為H2、Z舊。

（2）觀測橋梁拼寬側(cè)基礎(chǔ)沉降狀態(tài)，待其基本沉降穩(wěn)定，即可開展主梁拼寬施工；若偏寬側(cè)橋梁原梁板與拼寬梁板沖突，應(yīng)予以拆除并更換新梁板。

（3）量測橋梁拼寬側(cè)新建主梁標高，記為H1。

（4）將上述各墩臺主梁、支座、新建梁板高量測數(shù)據(jù)代入公式h=H1+Z舊-Z新，計算相應(yīng)鋼墊塊的加工高度參數(shù)。

（5）將各組合鋼板按照設(shè)計要求組合拼裝，除頂面A鋼板外全部焊接固定。

（6）按設(shè)計配比拌制C30補償收縮混凝土，其坍落度、和易性等檢查合格后，澆筑于無縫鋼管內(nèi)；振搗抹平后，設(shè)置專人養(yǎng)護，待28 d后采用全熔透型焊接方法，焊接固定頂面A鋼板。

（7）按照設(shè)計要求進行各墩臺鋼墊塊安裝，在安裝過程中應(yīng)注意檢查其邊緣與主梁是否平行，如圖4所示：

（8）根據(jù)蓋梁加高設(shè)計圖紙，進行鋼筋綁扎及混凝土澆筑施工。

（9）為防止橋梁服役期間鋼墊塊外露部分銹蝕，采用C30混凝土對其實施外包處理；根據(jù)新建主梁與原主梁高度，核驗頂升高度。

4 鋼墊塊安裝

各墩臺鋼墊塊加工完畢后，先置于蓋梁相應(yīng)位置，支座設(shè)置于其上部位置，再將鋼楔塊打入鋼墊塊四周，使其與箱梁底面完全吻合，成為主要承載構(gòu)件。隨之緩慢減小千斤頂頂升力，并在這一過程中觀察梁體高程數(shù)據(jù)變化，若無高程變化異常，則繼續(xù)減小千斤頂頂升力，使梁體應(yīng)力全部集中于鋼墊塊；若發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即停止施工，按照相應(yīng)應(yīng)急預案排除異常，并繼續(xù)上述操作，最終解除千斤頂。施工階段應(yīng)采用多種方法，提升鋼墊塊與蓋梁間的吻合度，防止其接觸面產(chǎn)生空隙，導致橋梁運營期應(yīng)力集中，造成接觸部位的偏載破壞；若已存在間隙且無法調(diào)整時，可采用高強度改性環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠填充。

5 結(jié)語

綜上所述，該文以某改擴建項目公路立交橋為依托，開展了橋梁頂升施工階段永久性鋼墊塊及支座的應(yīng)用研究，結(jié)論如下：

（1）針對常規(guī)橡膠墊無法滿足橋梁梁體提升及蓋梁加高要求的工程難題，采用鋼墊塊+橡膠板組合的永久型支座方案，克服了傳統(tǒng)工藝的不足。

（2）通過鋼墊塊內(nèi)部填充補償收縮混凝土，外部涂刷防腐材料，降低了橋梁運營期鋼墊塊銹蝕的風險。

（3）加高蓋梁采用植筋法施工，且通過澆筑C30補償收縮混凝土，使其與鋼墊塊形成整體，提升了橋梁結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性。

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