關于橋梁整體頂升技術的分析

楊海忠，徐建國

（1.溫州繞城高速公路西南線有限公司，浙江溫州 325014；2.浙江交工路橋建設有限公司，浙江杭州 310051）

0 引言

現階段，由于多種原因，很多公路橋梁建筑限界高度低于規范要求，所以對此類橋梁進行相關改造便顯得尤為必要。在此背景下，橋梁整體頂升技術應運而生，為橋梁改造工程提供了更為寬闊的思路[1]。橋梁整體頂升技術能夠在幾乎不妨礙橋梁正常通行及結構安全的基礎上，完成對橋梁凈高的有效改善，另外，在減少工程投資和保證施工進度方面也具有較大的優勢。正因如此，橋梁整體頂升技術在橋梁改造工程中得以廣泛應用，并創造了較理想的經濟效益和社會效益。

1 橋梁整體頂升原理和適用性分析

橋梁具有相對復雜的空間結構，就力學模型角度而言，上部橋跨結構借助與之匹配的支撐條件最終作用在基礎之上[2]。就理論層面而言，結構的受力狀態取決于支撐邊界的各項約束條件，而和其對應的支撐高度沒有關系或者關系不大。該特性為橋梁整體頂升技術的應用奠定了理論基礎。以該原理為基礎，若采用符合實際情況的臨時支座支撐于橋梁的固有支座附近，在充分滿足原橋梁受力狀態要求的基礎上，臨時性地調整整個橋梁的結構體系，即支撐橋跨結構，使其上升到某種高度，緊接著按改造要求抬升既有支座的豎向高度，最終實現橋梁整體頂升的效果。

由橋梁結構受力狀態分析和橋梁整體頂升技術特點能夠知道，在橋梁整體頂升施工中，原橋梁的整體受力狀態不允許有太明顯的變化，如若不然，將會造成橋梁結構受到一定程度的損傷。由該原則可知，對于那些比較常見的橋梁結構，如梁式結構、鋼架結構以及拱式結構等，如能保證支撐約束位置不承受較大的水平力，且解除約束之后橋梁結構整體受力狀態不存在明顯變化，那么均可在充分論證的基礎上采用橋梁整體頂升技術以解決一些常見的橋梁問題，尤其是整體加高問題[3]。

2 工程概況

某大橋是一座跨徑為30 m的簡支T梁橋，由于服役時間較長，橋面高程有所降低，橋下凈空不足，難以滿足實際通航的要求。對該橋進行專業的現場質量評估，發現其主體結構尚屬完善，能夠繼續使用。假若采用拆除老橋，再建新橋的處置方案，將會面臨包括工期長和成本高在內的諸多問題。經過系統分析之后，最終決定采用同步頂升的處置方案，對該橋進行整體頂升[4]。

3 施工工藝

3.1 施工準備

3.1.1 施工平臺搭設

對承重性橋臺腳手架等進行搭設時，不僅要考慮腳手架所要承受的人體操作荷載，同時還應考慮千斤頂支墊鋼板轉移等因素帶來的影響。進行系統的受力分析及計算后，最終決定使用承重性橋臺鋼管腳手架這一方式，豎桿間距控制為0.5 m，橫向間距控制為0.5 m[5]。兩處橋臺均需要滿搭腳手架，而腳手架上則需要滿鋪跳板，還應通過鐵絲進行有效固定，架管周邊設置安全網，并設置醒目的安全標志。

3.1.2 伸縮縫鑿除

在正式頂升之前，應對橋梁伸縮縫予以切割分離。在施工過程中，先對橋面鋪裝切割兩道縫，并保證鑿除面切口足夠平直。先通過風鎬予以鑿除，接下來通過人工釬子對存在于板梁端頭以及臺身之間的雜物予以徹底清理，實現梁板端頭同臺背有機分離，并借助電吹風等工具清除灰塵。與此同時，對橋臺臺帽進行排鉆式鑿毛處理，并對將要設置千斤頂的梁底表面的松散層進行有效鑿除，具體的鑿除高度則需要視千斤頂的安裝高度而定。

3.1.3 觀測點布置

在正式頂升之前，需要在梁橋面以及支座墊石上布置一定數量的標高及中線觀測點，以便精確獲得不同點位的標高值和橋梁的具體偏移情況，并認真記錄，在滿足設計要求的條件下，確定所有梁的具體頂升高度。

3.2 千斤頂的安裝

對千斤頂進行安裝時，應確認千斤頂的軸線保持垂直，防止由于千斤頂傾斜而導致頂升操作時出現水平分力。在所有加力點處，千斤頂同梁和臺帽之間的實際接觸面積均需要接受嚴格計算確定，以確保橋梁結構不會因此發生毀損為原則。將帽（蓋）梁用作反力基礎，找平處理帽梁頂面之后，便可將千斤頂安裝在帽梁上，和臺帽邊緣之間的距離應控制在10 cm以上[6]，安裝在彼此相鄰的兩片板的肋板部位，從而構成一個“帽梁—梁底的橋梁整體頂升托換體系”，在千斤頂以及梁板的下方安裝鋼墊板,找平處理板梁底部，然后設置鋼分配墊板以構成有效的托架。

3.3 頂升系統的安裝

對于頂升系統而言，其將位移以及頂升壓力這兩大參數作為頂升控制依據，外部數據采集則通過位移電子傳感器來完成，另外，壓力數據通過壓力傳感器來完成。正式頂升之前，應對各個控制系統進行必要調試以保證其良好的工作性能，避免在正式頂升過程中發生故障。

在頂升系統中，監測設備屬于極為重要的配套設備。對位移傳感器進行安裝時，應將其設置在千斤頂周邊的梁底，遵循最近距離控制原則以便能夠精準反映頂升操作時的位移情況，同時還應設置百分表以發揮位移鋪助控制的作用。在選用壓力傳感器時，應盡量選擇配套類型的壓力傳感器，以便能夠精準反映頂升操作時的壓力數值。

3.4 預頂升

在橋梁整體頂升作業中，對千斤頂動作的同步性提出了較高要求。通常要求頂升高度差控制在2 mm以內，如若不然，千斤頂則會出現受力不均的問題，于梁體控制截面形成一定的應力，最終造成梁體結構受到不同程度的損傷。通過位移以及和壓力雙重控制的自動同步頂升方法，不同傳感器采集相應的數據，并傳輸給數據軟件加以分析，從而確保頂升作業的精度和安全。

3.5 正式頂升

按照預設荷載予以頂升，在頂升初始階段，全部千斤頂均處于PLC系統精準的同步控制之下，同時輔以精加工制作的鋼墊塊，所以能夠避免由于千斤頂行程過短而存在的多次托墊問題及其風險。頂升之后，梁體坡度有所變化，為防止橋梁在該過程中出現水平位移，有必要安裝限位裝置，既要考慮縱向限位，又要考慮橫向限位。在限位裝置方面，選用三角形牛腿形式，借助植筋法設置在臺身正面和兩邊擋塊處。整座橋需要保證同時頂升到位。在頂升過程中，受千斤頂行程上的制約，通常分若干次頂升才能最終到位，另外，最大頂升速度不可超過10 mm/min[7]。

3.6 同步實施監控

每一輪頂升結束之后，需對計算機顯示的位移、壓力等進行相應分析，一旦發現異常，應予以立即處理，待正常之后方允許進入后續環節。在頂升作業時，應重視和做好相關監控工作。

力的監控：對千斤頂實際承載力進行實時監測，如果同一臺處千斤頂的實際、理論頂升力相差超過5%時，則需要暫停頂升，找出原因，排除影響之后方允許繼續頂升。

位移監控：于臺頂處安裝位移傳感器，在頂升作業時，安排專人對所有百分表予以密切監測，如果觀察到兩橋臺處的位移差大于2 mm，則應該馬上暫停頂升。對臺頂處的豎向位移進行實時監控，參考各點處的位移對千斤頂做適宜調整，從而保障整個頂升工作能夠順利完成。與此同時，借助同步頂升系統所具有的位移監控功能，對不同千斤頂間的實際頂升位移進行實時監測，將位移差控制在2 mm以為。

橋面高程監控：在橋臺以及跨中處安排高程測點，待完成一個頂升行程之后，通過精密水準儀對各點所對應的高程進行測量，將不同臺頂間的豎向位移差控制在2 mm以內。

3.7 臨時支撐墊塊的放置

在每一次頂升完成之后，均需要立即塞入鋼板以及預制墊塊，落實臨時支撐工作。經嚴密的局部承壓計算以確定具體的臨時支撐面積，同時要求其不可小于1.2倍的支座面積。在安裝臨時支撐的過程中，應使其下端和臺帽充分固結，上端和梁體充分密貼，避免回落。對于臨時支撐墊塊而言，其以鋼筋混凝土為原料，同時墊塊兩側預留一定長度的鋼筋，從而為相鄰墊塊之間的連接提供有利條件。對于放置位置，應結合新支座墊石的實際安裝寬度而定。

3.8 落梁

橋梁整體頂升到位之后，還應該超頂5～10 cm之間，對支座墊石處進行必要鑿除，然后鋪設適宜厚度的水泥砂漿，安裝墊石，通常每片梁對應著1～2塊。落梁在程序上和頂升剛好相反，應認真落實其整個程序，將各項準備工作充分做好，包括確認全部臨時支撐均拆除完畢，支座安放無誤，各項頂升參數均正常。下落到支點承載之后應密切監測位移以及壓力傳感器提供的數據，觀察各臺減速以及位移變化是否協調，如果相差較大，應立即停止，待有效處理之后再重新落梁。

3.9 臺帽接高

待落梁完成之后，便進行包括臺帽接高段鋼筋綁扎、模板支立以及混凝土澆筑在內的一系列工作，借助鋼筋網片把墊石和原臺帽連接為一個有機的整體，在接高作業之前，對原蓋梁頂面予以有效的鑿毛處理，從而使得新舊混凝土能夠有效連接。

4 結語

總而言之，在橋梁頂升施工過程中，使用橋梁整體頂升技術能夠比較理想地保證其整體受力，避免給梁體帶來損壞。相較拆除重建的處置方案而言，橋梁整體頂升方案更為理想，集經濟、快速以及安全等優點于一身。因而，橋梁整體頂升技術在國內外舊橋改造工作中得以廣泛應用，且應用效果較為理想。

[1]吳正菊.橋梁整體頂升技術在湖州南林大橋整體頂升施工中的應用[J].城市道橋與防洪,2010（3）:141-142.

[2]藍戊己,顧遠生,束學智,等.大型橋梁整體頂升平移關鍵技術[J].建筑結構,2010（S2）:687-689.

[3]張玉杰.橋梁整體頂升施工技術的應用研究[J].安徽建筑,2012（3）:148-149，147.

[4]李藝,楊春暉.服役橋梁整體頂升施工安全性仿真[J].東北大學學報：自然科學版,2012（10）:1496-1499.

[5]徐漢江,錢雁飛.內河航道橋梁整體頂升適用性研究[J].現代交通技術,2013（6）:47-50.

[6]張淑坤,劉永,李永靖,等.既有多跨橋梁整體頂升安全技術研究與實施——以前鋒涌大橋為例[J].中國安全科學學報,2014（7）:123-128.

[7]楊艷豐.淺談橋梁整體頂升技術 [J].林業科技情報,2011（2）:113-114.