劉冬梅

摘要：橋梁頂升工程具有廣闊的發(fā)展前景，隨著交通運(yùn)輸建設(shè)日新月異的發(fā)展，交通壓力與日俱增，橋梁頂升技術(shù)擁有經(jīng)濟(jì)環(huán)保、施工工期短、交通干擾小、成本節(jié)約等多種優(yōu)點(diǎn)，極具推廣應(yīng)用價(jià)值。本文結(jié)合G105京澳線K1160+951、K1160+952處上下分離式雙幅梁橋同步頂升施工，分析通過(guò)PLC多點(diǎn)同步頂升變頻同步控制系統(tǒng)、無(wú)震動(dòng)液壓鏈鋸切割系統(tǒng)、千斤頂及相關(guān)輔助設(shè)備，在不改變?cè)瓨蛄盒螒B(tài)情況下，不改變橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，采用整體同步頂升的新型實(shí)用技術(shù)，將橋梁安全頂起，并升高到所需高度。

關(guān)鍵詞：橋梁；同步頂升；施工

DOI：10.12433/zgkjtz.20231944

橋梁頂升是指采用液壓千斤頂將橋梁上部結(jié)構(gòu)整體抬高的操作過(guò)程，是橋梁改造施工中較高效、經(jīng)濟(jì)的一種施工方法，采用先切割橋墩，后整體頂升到位，再將到位后的橋墩和原橋墩重新連接澆筑混凝土并形成整體，實(shí)現(xiàn)抬高橋面高程目的。與橋梁拆除新建相比，采用頂升工藝施工，不僅能節(jié)約建設(shè)的經(jīng)濟(jì)成本和時(shí)間成本，而且更環(huán)保，可降低對(duì)周邊環(huán)境和交通的影響。

一、 橋梁同步頂升準(zhǔn)備

（一）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

橋梁同步頂升施工前，先認(rèn)真研究施工圖紙，明確荷載布置，然后分析受力，再詳細(xì)核驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)，核驗(yàn)包括橋梁同一墩臺(tái)臨時(shí)支點(diǎn)高差影響、頂升過(guò)程主梁安全度計(jì)算、中下部結(jié)構(gòu)受力驗(yàn)算等，確保實(shí)際施工過(guò)程的橋梁結(jié)構(gòu)安全。例如，G105京澳線K1160+951、K1160+952處上下分離式雙幅梁橋，勘察基礎(chǔ)承載自上而下可分為三層：第一層：雜填土，雜色，稍濕，松散，本層土成分不均勻，極易變形，基礎(chǔ)施工時(shí)應(yīng)挖除，高壓縮性，力學(xué)性質(zhì)變化大。第二層：粉質(zhì)黏土，灰—灰黑色，軟塑，稍有光澤，中等干強(qiáng)度，韌性一般，搖震反應(yīng)無(wú)，屬中壓縮性土。承載力特征值：fak=100kPa。第三層：中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，棕褐色、紅棕色，泥質(zhì)粉砂結(jié)構(gòu)，屬軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)Ⅳ級(jí)，巖石呈短柱狀，RQD為80%，裂隙不甚發(fā)育，巖石結(jié)構(gòu)清晰，金剛石鉆進(jìn)抖動(dòng)較小，進(jìn)尺較慢。承載力特征值：fak=1000kPa。

調(diào)查過(guò)程中，詳細(xì)了解要更換的支座位置及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，將支座現(xiàn)狀與檢測(cè)報(bào)告中的描述進(jìn)行比對(duì)，詳細(xì)記錄需更換支座的型號(hào)及其他數(shù)據(jù)，并作為制定施工方案的依據(jù)，提出合理的處理方案。

（二）準(zhǔn)確制作監(jiān)測(cè)刻度標(biāo)準(zhǔn)線

在蓋梁、橋臺(tái)上水平橫向制作一條通長(zhǎng)刻度線，全線統(tǒng)一平差，確定頂升前初始高度，測(cè)量梁板底距刻度標(biāo)準(zhǔn)線的高，在每一個(gè)蓋梁上取5個(gè)點(diǎn)，當(dāng)橋梁同步頂升時(shí)，測(cè)量其高度，同時(shí)與初始高度對(duì)比，準(zhǔn)確控制頂升的高度差，在下一站防線時(shí)，和前一站對(duì)比，所放中樁點(diǎn)至少有兩個(gè)點(diǎn)復(fù)測(cè)。移動(dòng)測(cè)站前，要校核使用的儀器，誤差值一定保留在限差之內(nèi)，否則放點(diǎn)的位置就必須重新檢查并校正。

（三）臨時(shí)支撐設(shè)施準(zhǔn)備

鋼管支架安裝應(yīng)嚴(yán)格控制水平及豎直桿件精度，滿足公路橋涵施工技術(shù)要求，還應(yīng)配備各種厚度鋼墊板，配備足量的鋼墊盒作為臨時(shí)支撐。

制作加工1mm、2mm、6mm、8mm、12mm、16mm、20mm等厚度鋼墊板。同時(shí)，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)支座的缺陷復(fù)查實(shí)際情況，選定廠家根據(jù)測(cè)量的尺寸對(duì)脫空調(diào)平鋼板及傾斜支座楔形鋼板進(jìn)行精細(xì)加工。

（四）頂升位置處理

橋梁同步頂升之前一定要確保修復(fù)支座的位置不出現(xiàn)問(wèn)題：首先，對(duì)支座墊石混凝土中的蜂窩及空洞采用環(huán)氧砂漿混凝土修復(fù)。其次，支座上面的預(yù)埋鋼板要做除銹防腐處理，如果出現(xiàn)預(yù)埋的鋼板不平衡，要及時(shí)找平楔形鋼板。更換新的支座時(shí)，要實(shí)地考察，實(shí)際聯(lián)測(cè)支座與蓋梁頂?shù)木嚯x。在梁體頂升時(shí)，把千斤頂布置在噸臺(tái)上，同時(shí)鑿除布置表面浮漿層的位置，并打磨表面，確保平整度符合工序要求。

安裝千斤頂前，使用環(huán)氧砂漿調(diào)平相鄰兩箱梁間的高差；高差較大時(shí)建議選擇環(huán)氧砂漿、楔入薄鋼板密實(shí)墊平，確保相鄰的頂升處兩片空心板梁保持同一水平面，保證兩側(cè)鉸縫的梁體受力均勻。

安裝薄千斤頂時(shí)，為增大受力面積，可以墊設(shè)10mm鋼板在千斤頂上下面，做到橋臺(tái)蓋梁頂局部混凝土安全承壓。

（五）控制系統(tǒng)調(diào)試

在橋梁同步頂升前，做好統(tǒng)籌安排調(diào)試控制系統(tǒng)工作，確保頂升時(shí)正常進(jìn)行。一般情況下，同步頂升的系統(tǒng)由高壓液壓泵、分流器、千斤頂、油管、油箱以及操作控制系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)等組成，主要通過(guò)位移和頂升進(jìn)行控制，通過(guò)壓力傳感器傳遞外部壓力的數(shù)據(jù)、電子傳感器傳遞位移數(shù)據(jù)，依據(jù)每個(gè)測(cè)點(diǎn)信號(hào)，位移控制系統(tǒng)控制帶載頂升速度，整個(gè)梁體實(shí)現(xiàn)同步提升。

二、同步頂升橋梁的新技術(shù)、新工藝

（一）分級(jí)頂升液壓千斤頂

分級(jí)頂升液壓千斤頂突破本身行程限制，重型物體通過(guò)分級(jí)頂升達(dá)到很高的頂升高度時(shí)，配套使用同步頂升液壓系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)高精度分級(jí)同步頂升。標(biāo)配5°球型鞍座以適應(yīng)荷載表面不平整工況，同步精度可達(dá)1%，可選用高分子合成墊塊，重量輕、強(qiáng)度大，減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度。雙作用設(shè)計(jì)，選用頂升專用升降閥組可確保頂升和下降的安全。柱塞縮回，在底盤中央插入2根墊塊，以支撐下次頂升。再次頂升負(fù)載，在底盤下面再次插入2根墊塊。

（二）PLC 多點(diǎn)同步頂升變頻同步控制系統(tǒng)

PLC多點(diǎn)同步頂升液壓系統(tǒng)分為PLC計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、液壓泵站、液壓終端、位移壓力檢測(cè)與人機(jī)界面操作系統(tǒng)五個(gè)部分。該系統(tǒng)將PLC信號(hào)處理、位移監(jiān)控、液壓頂升與橋梁結(jié)構(gòu)分析及施工技術(shù)進(jìn)行集成，在集成系統(tǒng)上進(jìn)行技術(shù)開發(fā)，根據(jù)橋梁特性設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)PLC信號(hào)處理與液壓系統(tǒng)，輸出液壓系統(tǒng)油量控制信息，輸入外部監(jiān)控設(shè)施的位移信號(hào)，利用終端多組液壓千斤頂，實(shí)現(xiàn)平衡、安全與高效的橋梁頂升目標(biāo)，頂升精度誤差不超過(guò)正負(fù)0.5mm。同步頂升系統(tǒng)可選用單作用或雙作用液壓千斤頂執(zhí)行頂升和下降工作，適用大部分凱恩特標(biāo)準(zhǔn)液壓千斤頂，能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同步升降的多點(diǎn)同步液壓頂升系統(tǒng)，促使多點(diǎn)協(xié)調(diào)一致地完成高精度同步升降。頂升時(shí)變頻、脈寬調(diào)速閉環(huán)控制、低速頂升、高速貼合，速度可以任意控制；均載閥的過(guò)載保護(hù)功能，可以避免多缸頂升時(shí)出現(xiàn)脹缸的事故；先進(jìn)的進(jìn)油調(diào)速與重載先鋒液壓回路，不只頂升時(shí)達(dá)到高精度同步，同時(shí)在帶載下降時(shí)同樣保證了高精度；擴(kuò)展至32點(diǎn)或32點(diǎn)以上的多點(diǎn)同步，除保持多點(diǎn)位置的同步外，可按用戶的要求調(diào)節(jié)各支點(diǎn)的載荷分布。

（三）無(wú)震動(dòng)液壓鏈鋸切割系統(tǒng)

對(duì)立柱切割采用的是新型無(wú)震動(dòng)直線切割設(shè)備，該設(shè)備具有體積小、切割能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，在切割時(shí)采用水冷卻的方式，可以保持切割面平整，沒(méi)有粉塵和噪音的污染。在頂升土建完成時(shí)，要安裝千斤頂和液壓系統(tǒng)，所有的頂升工作都準(zhǔn)備到位，即可使用橋墩采用無(wú)震動(dòng)液壓鏈鋸切割系統(tǒng)切割立柱。

三、橋梁頂升施工要點(diǎn)

（一）千斤頂布置

根據(jù)施工圖圖紙及現(xiàn)場(chǎng)踏勘資料，計(jì)算G105京澳線K1160+951、K1160+952處大河廠左、右幅橋截?cái)鄻蚨蘸?，一排墩柱及上部結(jié)構(gòu)恒載為500t，考慮全橋整體頂升安全需求，千斤頂頂升力預(yù)留2.5倍安全度，嚴(yán)禁千斤頂滿載頂升，因此，在橋墩處的頂升支架P245X8鋼管上各布置一臺(tái)100t分級(jí)頂升液壓千斤頂，一處橋墩處共計(jì)18臺(tái)。

（二）頂升施工工序

大河廠左、右幅橋頂升施工期間，按照半幅施工半幅封閉的交通組織實(shí)施，主要施工順序如下：

第一，熟悉施工圖圖紙，現(xiàn)場(chǎng)踏勘復(fù)核，進(jìn)行施工準(zhǔn)備工作。

第二，開挖橋墩及橋臺(tái)處局部河床，進(jìn)行墩臺(tái)基礎(chǔ)改造施工。

第三，對(duì)借橋跨河的供水管，電纜線等臨時(shí)遷改；進(jìn)行道路半幅通行半幅封閉的交通組織導(dǎo)改布置。

第四，安裝半幅橋梁墩臺(tái)頂升支架系統(tǒng)、千斤頂頂升設(shè)備、施工監(jiān)控設(shè)備以及限位裝置等。

第五，頂升設(shè)備調(diào)試，分級(jí)頂升液壓千斤頂，PLC多點(diǎn)同步頂升變頻同步控制系統(tǒng)等配套設(shè)施聯(lián)合調(diào)試，確保設(shè)備安全運(yùn)行。

第六，采用無(wú)震動(dòng)液壓鏈鋸切割系統(tǒng)對(duì)橋墩進(jìn)行靜力切割，切割位置可選取在橋墩距離基礎(chǔ)頂面90cm處。

第七，墩柱截?cái)嗪笤図斏?，確定各千斤頂?shù)耐叫院蛯?shí)際受力情況，設(shè)定計(jì)算機(jī)控制中心對(duì)應(yīng)的動(dòng)作指令及調(diào)整各傳感器為零的狀態(tài)，確保后期頂升的同步性，并作為調(diào)整同步性及操作預(yù)演的重要環(huán)節(jié)。

試頂升高度可為1cm，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況適當(dāng)調(diào)整，觀察頂升系統(tǒng)及支撐系統(tǒng)的穩(wěn)定性及各設(shè)備的協(xié)同性。試頂升前應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備工作（人員、設(shè)備、安全防護(hù)、應(yīng)急預(yù)案及初始測(cè)量等）。試頂升如有異常情況，要重新調(diào)試頂升設(shè)備，直至各設(shè)備協(xié)調(diào)無(wú)異常工作方可進(jìn)行正式分級(jí)頂升。

第八，依據(jù)整體頂升高度2360mm，將頂升分12個(gè)大級(jí)實(shí)施，每個(gè)大級(jí)分5個(gè)小級(jí)。每個(gè)大級(jí)頂升高約200mm，每個(gè)小級(jí)頂升高約30～50mm。每頂升一個(gè)設(shè)計(jì)行程，配套分級(jí)液壓千斤頂油缸伸縮及時(shí)塞墊標(biāo)準(zhǔn)墊塊，墊塊塞墊應(yīng)牢固、密貼，應(yīng)設(shè)置防滑防偏位裝置確保安全。頂升至設(shè)計(jì)高程后，及時(shí)復(fù)核上部結(jié)構(gòu)及蓋梁位置并糾偏。

第九，對(duì)立柱新老混凝土結(jié)合部分進(jìn)行鑿毛處理，對(duì)上下截?cái)嗝娓麒彸?0cm左右高度的混凝土，使主筋出露便于鋼筋連接。采用Ⅰ級(jí)擠壓套筒機(jī)械連接豎向主筋，焊接環(huán)向箍筋，澆筑微膨脹混凝土。

第十，鑿除重力式橋臺(tái)頂臺(tái)帽，及時(shí)接高擋墻，新建臺(tái)帽及擋塊、墊石等構(gòu)造和安裝支座。

第十一，混凝土強(qiáng)度形成后，及時(shí)卸載頂升千斤頂，將上部荷載轉(zhuǎn)移至橋梁墩臺(tái)。

第十二，交通組織導(dǎo)改，開放該半幅交通，轉(zhuǎn)移支架及和設(shè)備至另半幅施工。

（三）墩臺(tái)切割及接高施工方法

1.橋墩切割

當(dāng)頂升準(zhǔn)備工作到位，千斤頂及液壓系統(tǒng)安裝完畢，實(shí)施橋墩切割。采用無(wú)震動(dòng)液壓鏈鋸切割設(shè)備切割立柱，柱切割位置一般在承臺(tái)以上0.9m處附近。

柱切割注意事項(xiàng)：

第一，通過(guò)水準(zhǔn)測(cè)量、傳感器等檢查橋梁形態(tài)狀況。

第二，對(duì)立柱按切割位置及順序進(jìn)行切割。

第三，千斤頂安裝時(shí)，活塞允許伸出的長(zhǎng)度不得大于5mm，確保切割時(shí)橋梁絕對(duì)安全，避免千斤頂失壓，改變橋梁姿態(tài)。

第四，將千斤頂加壓至計(jì)算荷載的70%。

2.橋墩接高

在立柱實(shí)施切割后，應(yīng)在上下截?cái)嗝娓麒彸?0cm左右高度的混凝土，使主筋出露，立柱加高部分要利用同規(guī)格等數(shù)量的豎向主筋和箍筋，豎向受力主筋用擠壓套筒機(jī)械連接（必須達(dá)到Ⅰ級(jí)接頭的標(biāo)準(zhǔn)），并與立柱兩端露出部分的主筋連接，采用焊接連接箍筋。

為更有利于新老混凝土的連接，將立柱新老結(jié)合部分的表面鑿毛處理，連接立柱的混凝土使用微膨脹混凝土，澆筑前用高壓水清洗干凈結(jié)合面。澆筑過(guò)程中應(yīng)緩緩放料，并及時(shí)分層振搗密實(shí)，通過(guò)澆筑混凝土總用量，推算澆筑混凝土高度，每隔30cm為一層，確保所澆搗的每層混凝土的密實(shí)性符合要求。

3.橋臺(tái)鑿除及接高

當(dāng)千斤頂及液壓系統(tǒng)安裝完畢后，頂升準(zhǔn)備工作到位后，將千斤頂加壓至計(jì)算荷載的70%，使支架及頂升系統(tǒng)和梁板緊密貼合，鑿除橋臺(tái)混凝土臺(tái)帽，并及時(shí)綁扎鋼筋澆筑混凝土。

（四）橋梁同步頂升施工監(jiān)控參數(shù)

根據(jù)橋梁頂升過(guò)程可能出現(xiàn)狀況，制定六類監(jiān)控參數(shù)：

第一，混凝土梁體頂升橋面的標(biāo)高及水平位移。

第二，混凝土梁體蓋梁處的頂升實(shí)時(shí)位移。

第三，混凝土蓋梁處控制截面的實(shí)時(shí)應(yīng)力。

第四，混凝土蓋梁頂升著力處局部變形和應(yīng)力。

第五，混凝土基礎(chǔ)各控制點(diǎn)的沉降。

第六，鋼管支撐體系各控制點(diǎn)的應(yīng)力及偏位。

實(shí)時(shí)位移監(jiān)控為頂升施工過(guò)程中全過(guò)程監(jiān)管橋梁結(jié)構(gòu)位移的情況，采用高精度的位移傳感器及與其配套的測(cè)試儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)控各點(diǎn)頂升高差，確保頂升高度偏差控制在許可范圍內(nèi)。實(shí)時(shí)位移監(jiān)控點(diǎn)可各墩頂橋面處及兩側(cè)橋臺(tái)處左右側(cè)各布置一處，共計(jì)10個(gè)測(cè)點(diǎn)。

為便于控制橋梁的頂升位移、形態(tài)及同步性，千斤頂?shù)耐秸`差應(yīng)滿足以下兩點(diǎn)：第一，相鄰墩頂升點(diǎn)同步差不應(yīng)超過(guò)5mm；第二，同一橋墩相鄰頂升點(diǎn)同步差不應(yīng)超過(guò)0.5mm。

蓋梁應(yīng)力監(jiān)測(cè)可通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，采用精度達(dá)到0.1με的靜態(tài)應(yīng)變傳感器、傳感器的截面端數(shù)據(jù)收發(fā)器以及電腦端數(shù)據(jù)收發(fā)器監(jiān)控。

同步頂升著力處的監(jiān)測(cè)是對(duì)混凝土頂升點(diǎn)處的全過(guò)程持續(xù)性跟蹤觀察。通過(guò)監(jiān)控觀測(cè)點(diǎn)的局部是否變形，判斷頂升著力處混凝土是否處于安全范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)控制局部變形的目標(biāo)。

橋梁整體頂升施工監(jiān)控參數(shù)量檢測(cè)及控制可委托具有資質(zhì)的單位進(jìn)行施工全過(guò)程監(jiān)控，及時(shí)獲取施工數(shù)據(jù)，快速調(diào)整糾偏，確保施工過(guò)程各工藝措施安全可控。

（五）危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程施工

本項(xiàng)目部分分項(xiàng)工程屬于危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程范圍，包括頂升過(guò)程使用的鋼管支架系統(tǒng)、千斤頂頂升系統(tǒng)及橋梁墩臺(tái)接高等，應(yīng)按《危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理規(guī)定》要求施工，施工單位專項(xiàng)施工前，應(yīng)遵守相關(guān)管理規(guī)定，編制專項(xiàng)施工方案，保障工程周邊環(huán)境安全和工程施工安全。同時(shí)，危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程需經(jīng)技術(shù)負(fù)責(zé)人、監(jiān)理工程師簽字同意后方可實(shí)施，專職安全生產(chǎn)管理員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)跟蹤監(jiān)督。

對(duì)于復(fù)雜的分項(xiàng)工程而言，應(yīng)組織專家進(jìn)行論證、審查。施工前，辨識(shí)危險(xiǎn)源，并應(yīng)按《公路工程施工安全技術(shù)規(guī)范》要求對(duì)橋梁等工程進(jìn)行施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。施工前，施工單位要逐級(jí)進(jìn)行安全技術(shù)交底，包括應(yīng)急處置措施、風(fēng)險(xiǎn)狀況、安全技術(shù)要求等內(nèi)容。

四、結(jié)語(yǔ)

我國(guó)橋梁目前保有量較多，隨著交通行業(yè)的快速發(fā)展，車輛、船舶、泄洪等所需的橋梁高度不斷提高，交通壓力與日俱增，要將已建橋梁標(biāo)高調(diào)整到所需標(biāo)高，確保滿足橋下通航凈空要求，橋梁整體頂升技術(shù)具有節(jié)約成本、縮短施工工期、交通干擾小、四節(jié)一環(huán)保等多方優(yōu)點(diǎn)，有極大的推廣價(jià)值及應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景，可以為企業(yè)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。

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