高速公路現澆連續梁頂升施工關鍵技術研究

駱鴻雁

【摘要】隨著我國經濟以及汽車產業的高速發展，城市普遍存在不同程度的交通擁堵問題。為緩解并解決日益突出的擁堵問題，很多城市選擇在有限的空間資源內新建、改建、擴建高架橋，而建設過程面臨的問題就是需提前拆除許多既有橋梁，這無疑是對社會及經濟資源的極大浪費。采用頂升施工工藝對既有橋梁進行改造利用，將會有效節約工程成本及社會資源[1]。

【關鍵詞】連續梁;頂升; 支撐體系

1.工程概況

廣中江高速公路TJ08合同段東鳳互通高架橋全長2.83km，其左幅第十一聯為39m+60m+32m 變截面現澆連續箱梁，橫截面為單箱三室。受公路、鐵路合建影響，2015年1月起橋梁停止施工，需后續變更方案穩定后再行實施。

為充分利用資源，節省工程建設成本，減小廢棄工程對環境造成污染，公鐵合建變更方案通過采用頂升工藝利用了既有東鳳高架橋左幅第十一聯。因總體線路路面標高調整，結合設計方案要求，對東鳳互通高架橋左幅第十一聯（墩號為DZ42、DZ43、DZ44、DZ45）進行調坡頂升，坡度由現狀的-0.03%調整為1.32%，頂升總面積2345.5m2，頂升總重達64813KN。

2.頂升施工支撐體系設計

2.1支撐體系構造

頂升鋼支撐體系由鋼支撐、臨時墊塊、聯系桿件、分配梁等組成，主要作用是承擔上部結構梁體的重量。為確保支撐體系有足夠承載力、剛度及穩定性，在頂升過程中需保證支撐體系以及梁體的受力狀態基本不變。

頂升支撐體系的主體為φ609×16鋼管，上下兩節鋼支撐通過法蘭連接，原則上節段長度宜長不宜短，支撐底部與基礎間通過植筋固定連接。在調坡頂升工程中還需要高度不同的調節墊塊。鋼支撐間通過型鋼加固成整體，高度方向不超過2.5m設一道水平支撐，上下水平支撐之間設剪刀撐。水平支撐采用14號槽鋼、剪刀撐采用∠100×8。

2.2橋墩支撐體系布置

在滿足受力安全的前提下，橋梁DZ42、DZ43、DZ44、DZ45墩根據所需布置頂升支撐和穩定支撐，支撐間通過型鋼連成整體，在支撐與墩柱蓋梁之間，以及每排支撐兩鄰墩柱之間預留空間，保證墩柱、蓋梁拆除及新建所需施工空間。

DZ42墩：共布置12根頂升支撐和6根穩定支撐，各支撐間通過型鋼連成整體，在支撐和墩柱蓋梁之間預留空間不小于50cm，保證墩柱、蓋梁拆除及新建所需施工空間。

DZ43墩：共布置32根頂升支撐和12根穩定支撐，各支撐間通過型鋼連成整體，在支撐和墩柱蓋梁之間預留空間不小于40cm，在每排支撐兩鄰墩柱之間預留80cm的空隙，便于材料、模板和人員進出，保證墩柱頂升改造所需施工空間。

DZ44墩：共布置38根頂升支撐和12根穩定支撐，各支撐間通過型鋼連成整體，在支撐和墩柱蓋梁之間預留空間不小于40cm，在每排支撐兩鄰墩柱之間預留80cm的空隙，便于材料、模板和人員進出，保證墩柱頂升改造所需施工空間。

DZ45墩：共布置12根頂升支撐和6根穩定支撐，各支撐間通過型鋼連成整體，在支撐和墩柱蓋梁之間預留空間不小于50cm，保證墩柱、蓋梁拆除、新建施工所需施工空間。

2.3支撐體系安裝

2.3.1安裝要點

鋼支撐采用機械、人工配合進行安裝。鋼支撐進場后需對直順度、端面平整度和銹蝕情況等主要指標進行檢查，不符合要求的不得使用。安裝時先在其底部用薄厚不一的小鋼板進行垂直度調整，嚴格控制垂直度不超過0.5%后，底法蘭盤與基礎間的縫隙用高強灌漿料灌實，邊墩以及中墩承臺擴大部分通過M20預埋螺栓與新澆筑承臺連接，預埋深度30cm;中墩則通過植入M20螺栓與原承臺鏈接，植入深度20cm。

2.3.2支撐體系加固

在初始節安裝完畢后，在高度方向上不超過2.5m設一道水平支撐，上下水平支撐之間設剪刀撐。水平支撐采用14號槽鋼，剪刀撐采用∠100×8，聯系桿件與609鋼支撐連接為一個整體。為使鋼管支撐具有更好的整體性和穩定性，在邊墩的新澆承臺上、中墩原承臺擴大位置布置穩定支撐，將穩定支撐與頂升支撐相連接。

支撐結構的相互連接必須穩定、牢固，即專用墊塊之間栓接、鋼管支撐與承臺栓接、鋼管支撐與專用墊塊之間采用轉換墊塊栓接、鋼管支撐之間采用型鋼焊接[2]。通過以上措施保證支撐結構有良好的整體性，防止因橋梁頂升可能發生的滑移造成支撐體系的失穩破壞。

2.3.3專用墊塊

在千斤頂與臨時支撐之間放置高度分別為10cm、20cm、50cm、100cm的專用墊塊，以解決千斤頂行程有限的問題。墊塊為直徑500mm×壁厚12mm的鋼管，兩端焊接厚度為12mm法蘭，為確保在頂升過程中安全穩固，墊塊與支撐鋼管之間，以及墊塊之間都采用螺栓連接。

2.3.4分配梁

為避免梁底出現局部受壓破壞，在箱梁與千斤頂之間需設置有足夠剛度、強度及穩定性的分配梁，保證在梁體頂升過程中受力平穩、不發生變形。本工程采用六根三腹板箱式分配梁，梁寬800mm，梁高800mm，梁長13～17.8m。分配梁水平安裝于箱梁底板下方，與箱梁腹板間設置調平墊塊，調平墊塊內配鋼筋網片，用灌漿料壓注而成。

3.限位裝置

由于橋梁調坡頂升，梁體的水平投影長度會變化，頂升支撐和千斤頂的安裝誤差，也會在頂升過程中產生水平力，為保證梁體的正常姿態和位置，保證頂升系統的安全及梁體的結構安全，需要設置縱橫向限位裝置，本工程限位裝置設在DZ42、DZ45墩蓋梁頂面，通過植筋在箱梁端部蓋梁頂面上設置兩根砼限位柱，限位柱與箱梁的距離要考慮梁體在調坡頂升過程中梁長的變化和梁端轉動引起的位置變化。限位柱截面尺寸為800×800，DZ42限位柱高2.5m，DZ45限位柱高4.3m，兩根限位柱間用型鋼連成整體。在箱梁端部靠近限位柱位置通過植筋設兩個限位擋塊，限位擋塊與限位柱間預留2cm的空隙。

4.頂升系統

4.1 千斤頂選用

頂升時由于梁體坡度的調整，千斤頂與箱梁底之間逐漸變得不垂直，為有效解決不垂直后產生局的部應力以及失穩可能，關鍵技術在于選用帶球頭的液壓千斤頂。本工程采用200t、300t兩種液壓千斤頂，根據各墩頂升高度的不同，千斤頂本體高度有兩種472mm、572mm，行程分別為140mm、240mm，頂部球頭最大轉角可達5度，球頭隨著頂升梁體坡度的變化進行自動調整。同時為避免頂升過程因頂升系統液壓失壓帶來的隱患，本工程采用了同步頂升跟隨系統，做到同步無間隙跟隨、機械同步支撐保護。與液壓頂升千斤頂規格相適應，本工程采用200t、300t兩種規格的跟隨頂，根據各墩頂升高度的不同，千斤頂本體高度有兩種472mm、572mm，行程分別為140mm、240mm。

4.2 千斤頂安裝

在分配梁上按照吊頂鋼板四周槽口的位置焊接螺桿，利用螺桿將吊頂鋼板固定在分配梁上。因為本工程為調坡頂升，在頂升過程中梁體會隨著頂升高度的增加而產生水平位移，因此在每頂升一定的高度后在千斤頂之間加入楔形鋼板將調整千斤頂垂直度，并將千斤頂移動至與鋼支撐中心重合的位置。

4.2.1隨動鋼板

本工程將吊放千斤頂的鋼板螺栓孔沿橋長方向設成橢圓孔，頂升過程中可根據需要前后調整千斤頂的位置，以適應頂升過程中坡度及梁長水平投影長度的變化。

4.2.2 楔形鋼板

同樣為適應頂升過程中坡度的變化，避免千斤頂和鋼支撐承受較大的水平力，需在頂升過程中在千斤頂和分配梁之間分次安裝楔形鋼板，各墩調整的頻率同千斤頂位置調整。

5.頂升系統調試

頂升系統采用力和位移雙控，頂升系統初始加載由液壓工程師會同橋梁工程師共同確定并報總指揮，最終由系統操作員輸入PLC，讀取控制系統力傳感器和位移傳感器初值或將其歸零。

（1）油缸、油管、泵站操縱臺、位移傳感器等安裝完畢檢查無誤;

（2）按計算荷載的80%加壓，進行油缸的保壓試驗5小時;

（3）檢查整個系統的工作情況，油路情況。

6.試頂升

為了觀察和考核整個頂升施工系統的工作狀態以及對稱重結果的校核，在正式頂升之前，應試頂升10mm。根據試頂升情況確定頂升支撐體系、頂升系統、跟隨系統的工作狀態和箱梁結構的反應。在試頂升前須對原橋梁結構現狀線形進行全面測量，以便后續正式頂升監測對比參照。

頂升時首先加載至理論頂升力的80%，再緩慢加載至根據位移傳感器確定各點已經分離，再頂升至各頂達到10mm垂直位移。停機10分鐘后檢查橋梁各支頂部位和頂升支架有無變形和加載點有無局壓破壞。試頂升合格后方可進行正式頂升。

7.正式頂升

試頂升后，觀察監測若無問題，便進行正式頂升，以DZ45墩每一頂升標準行程為200mm進行控制。

7.1千斤頂位置和垂直度調整

在調坡頂升過程中，為解決由梁體水平位移而導致的千斤頂與鋼支撐中心不對稱問題，本工程考慮在懸掛千斤頂的鋼板上開設長方形孔，孔長大于梁體最終的水平投影位移。每頂升兩個行程后，根據需要對千斤頂的位置進行適當調整，確保千斤頂與鋼支撐中心對稱，避免出現偏心受力及失穩問題。

7.2注意事項

（1）每次頂升的高度應稍高于鋼墊塊厚度，能滿足墊塊安裝的要求即可，不宜超出鋼墊塊厚度較多，以避免負載下降的風險;

（2）頂升關系到主體結構的安全，各方要密切配合;

（3）頂升過程中，應加強巡視工作，應指定專人觀察整個系統的工作情況。若有異常，直接通知指揮控制中心;

（4）結構頂升空間內不得有障礙物;

（5）頂升過程中，未經許可非作業人員不得擅自進入施工現場。