頂升法在高架橋梁支座托換工程中的應用

杜 濤 劉培培

泛華建設集團有限公司 北京 100071

0 引 言

橋梁支座主要用來連接橋梁的上部結構和下部結構，橋梁支座在使用中因老化、破損或受原設計標準限制等產生病害，間接影響到梁體的長久運營安全。采用頂升法對橋梁病害支座進行托換處理，改善橋梁的使用性能，可以經濟、快捷地利用原有橋梁而又不破壞原有結構，達到工程設計要求，成為國內橋梁病害處理的一個重要方法。

1 工程概況

某地鐵高架橋段病害支座墩為聯接墩，小里程側為3x30m鋼混結合連續箱梁，大里程側為1跨45m簡支鋼混結合梁，上部為單箱單室截面，箱梁高度2.7米，梁頂寬9米，底寬6米。病害支座在45m簡支鋼混結合梁下部。根據高架橋梁病害橋墩支座及支撐墊石的監測報告可知，該支座墊石未發現內部空洞或不密實。病害支座位置如下圖所示。

圖1 支座平面示意圖

圖2 支座立面示意圖

2 抬升托換難點分析

（1）頂升部位的選擇：病害墩支座均在45m簡支鋼混結合梁下部，僅對該墩簡支板梁處進行頂升處理，因墩頂無法布置千斤頂，頂升部位選擇為梁底縱橫腹板位置，保證頂升時橋梁結構的安全，頂升高度15mm。

（2）支座更換期間的橋梁運行安全：根據監測報告，支座墊石未發現空洞和不密實，則一個晚上可以完成支座的更換工作。

若墊石不平整或存在空洞，則需對墊石進行處理，需要2個晚上和1個白天的處理時間，那么在處理支座墊石期間需要考慮橋梁的運行安全；首先第一天晚上頂升梁體15mm后取出B支座，放入臨時支座（鋼墊塊+板式橡膠支座）后落梁15mm，最后進行墊石處理，第二天晚上再次頂升梁體15mm，放入新支座，再落梁15mm；其次，墊石更換期間需將梁體落在千斤頂和鋼支撐上，千斤頂和鋼支撐必須有足夠的剛度、強度和穩定性，同時千斤頂本身需自帶機械鎖死裝置，保證千斤頂不會存在問題。第三，在地鐵白天運行時，該段應限速平穩勻速緩慢通過。

圖3 臨時支座布置示意圖

45m簡支鋼混結合梁估算總量為800噸，托換墩部位頂升重量約為400噸，每臺千斤頂320噸，共布置4臺千斤頂，頂升總噸位1280噸，頂升布置如圖示：

圖4 頂升布置圖

3 抬升托換施工方案

本工程整個支座的抬升托換施工可以分為3大階段，具體方案如下：

第一階段：頂升前期準備工作

（1）施工進場布置及圍護，時間：2天；

（2）土方開挖及外運，開挖深度約1.5米，約40方，時間：3天；

（3）承臺頂面處理及安裝鋼支撐（提前加工鋼支撐），時間：8天；

（4）鋼支撐和墩柱進行拉結臨時加固，時間：5天；

（5）設備安裝，時間：3天。

第二階段：頂升調試及頂升支座更換

（1）設備調試，時間：2天；

（2）頂升更換病害支座（按照墊石需處理考慮），時間：2天；

第三階段：設備、鋼支撐拆除及恢復

（1）設備拆除，時間：2天；

（2）支撐拆除，時間：3天；

（3）土方回填，地面恢復，時間：3天；

（4）清理現場及撤場，時間：2天。

4 抬升托換施工方法

4.1 安裝鋼支撐

開挖承臺覆土，露出承臺頂部，之后在其上澆筑C60灌漿料，混凝土的頂面必須水平，且平整度誤差控制在1mm之內，混凝土內預埋Φ24螺栓，做為固定鋼支撐之用，鋼支撐與橋墩之間用抱箍聯結，墩柱之間則以20角鋼聯結。

4.2 搭建施工及監測平臺

用鋼管腳手架在病害墩處搭建施工及監測作業平臺，其中該墩小里程處搭設平臺作為軌道作業人員上下橋之用，平面尺寸為9.0×8.0m(長×寬)，立桿空間間距為1.0×1.0×1.0m，腳手架高度為7m，施工平臺用密目網封閉。

4.3 設備調試及頂升

PLC控制液壓同步頂升是一種力和位移綜合控制的頂升方法，這種力和位移綜合控制方法，建立在力和位移雙閉環的控制基礎上。由液壓千斤頂，精確地按照橋梁的實際荷重，平穩地頂舉橋梁，使頂升過程中橋梁受到的附加應力下降至最低，同時液壓千斤頂根據分布位置分組，與相應的位移傳感器（拉線傳感器）組成位置閉環，以便控制橋梁頂升的位移和姿態，這樣就可以很好的保證頂升過程的同步性，確保頂升時梁體結構安全。

本次頂升PLC控制液壓同步系統由液壓系統、位移檢測傳感器、計算機控制系統等幾個部分組成。

液壓系統由計算機控制，可以全自動完成同步移位，實現力和位移控制、操作閉鎖、過程顯示、故障報警等多種功能。

千斤頂抬升施工過程可分為三步。第一步：設備調試時先聯網；第二步：加載千斤頂至上部荷載的30%，50%，80%，利用位移傳感器來監控梁體沒有位移；第三步：同步控制頂升將橋梁頂升到設計位置，頂升速度2mm/min。頂升控制系統布置圖如下：

圖5 頂升控制系統布置圖

4.4 支座更換方法

施工前，用松動劑分期多次噴灑固定錨栓，使螺栓松動，目前上下共8條螺栓。

橋梁頂升到位后，將托換敦支座利用施工導軌取出 ，環氧砂漿修復下墊石，第二天將新支座安裝入位滿足設計要求。

考慮到新舊盆式支座重量很大，人工更換存在較大難度，因此專門制作了一套施工導軌，放在蓋梁上，舊支座從其上運出，新支座從其上進入，導軌由角鋼等焊接而成，內置萬象滑輪和軸承，使滑動力大大減少。

5 技術保證措施

（1）必須按系統設備布置方案和電氣裝配表安裝設備，每個器件的安裝必須經自檢互檢和聯檢三道工序，并簽字認可，確保安裝無誤，操作有序可查。

（2）各高壓油管、信號線要按順序合理布線，必要時用扎帶束捆，嚴禁各線縱橫交錯，雜亂無序。嚴禁各線打結、懸空線纜要做合理懸掛固定，確保不被車輛等剮蹭。

（3）用專用提升設備提升油缸到承重架頂，油缸吊環需確保緊固，提升過程中要緩慢，避免碰到承重架，損傷油管接口，嚴禁用手搬油管接口。油缸要安置在底座上，保持水平，牢固固定，不使其滑脫。

（4）位移傳感器的拉線非常敏感脆弱，嚴禁無關人員觸碰，使用時對其要做可靠保護，避免外力磕碰。嚴禁用手快速拉出拉線，再松手彈回，這會造成傳感器永久損壞。

（5）油管接頭要用手鎖緊，不能使用扳手。螺紋必須全部結合，使油液正確流動。必須在快換接頭連接后方可打壓，決不能對一半未連接的快換接頭進行打壓。

（6）操作過程中密切關注油路接頭部位，嚴重滲油甚至噴射的要立即停止操作，擰緊后方可繼續操作。

（7） 本系統油路均按700bra最大壓強設計，按照80%的可靠度操作原則，在實施頂升過程中每個油缸的壓力均須控制在560bra以下。

（8）在拆除位移傳感線、油管、壓力傳感線后要及時蓋住封帽。

（9）為了安全起見，當橋梁頂起后，要用鋼板及時支撐，以鋼板與梁之間沒有縫隙并頂緊為度。

6 結論

本工程采用頂升法對橋梁支座進行托換處理，不但施工方便、安全可靠、經濟合理，同時也避開了場地限制的不利因素。合理使用頂升法施工工藝，可以有效地解決工程中的實際問題，對類似工程項目具有借鑒和參考意義。