橋梁托換頂升施工技術研究與應用

常乃坤 （安徽省路橋工程集團有限責任公司，安徽 合肥 230031）

0 前言

當前經濟社會高速發展，橋梁升級改造需求也在隨之增加。土地和空間資源相對緊缺，需要增加橋跨下部凈高，滿足同行通航需求，或者公路交通荷載加大，橋梁使用年限較長，需要對支座維修更換。這些橋梁主體結構大多仍可繼續服役，如果直接拆除重建，勢必造成大量人力物力浪費，帶來環境污染。因此這就需要在確保不破壞橋梁主體結構的前提下，對原先橋梁進行抬升施工。

已有的橋梁頂升施工技術按是否斷柱，可分為斷柱式頂升技術和非斷柱式頂升技術。前者主要有上、下抱柱梁式、下抱柱梁-蓋梁式、承臺-蓋梁式和承臺-抱柱梁式；后者包括直接頂升式和牛腿式施工技術。但現有的橋梁頂升施工均存在一定的缺陷，比如抱柱梁頂升施工，其作為反力平臺，承載力較小，無法應用于自重大的橋梁結構，直接頂升，對整個施工會帶來較大的工作量，與抱柱梁結構相比，經濟性較差。

依托實際工程項目研究，本文重點介紹了一種新型的基于可拆卸式預應力托換體系的橋梁頂升施工技術，克服已有技術的不足和缺陷，為橋梁“增高”提供一種現場施工效率高、施工工藝簡潔、安全性高的工藝。

1 技術原理

對一般橋梁而言，橋梁結構的受力狀態僅與橋跨兩側支撐邊界的約束條件有關，而與橋梁的整體支撐高度則沒有必然聯系，這是橋梁頂升可行性的理論基礎。因此可以通過采用適當的臨時支撐結構，替換原支座或橋墩的支撐作用，通過PLC控制系統結合千斤頂和同步頂升設備對橋梁結構采取抬高移位操作，以進行下一步改造。

本文提出的新型橋梁頂升施工技術，其整個頂升系統結構由支撐用插接式施工架，可調抱箍預應力支撐平臺，定型化蓋梁接高支模體系、橫向限位裝置、PLC同步頂升系統等幾大部分組成，如圖1所示。支撐用插接式施工架固定在擴大承臺上，利用預埋地腳螺栓連接，施工架通過連接套管，實現豎桿，橫桿以及斜桿的快速連接。利用兩塊雙凹形槽組成可調抱箍預應力支撐平臺，減少以承臺作為反力平臺的施工量。定型化蓋梁接高支模包括側模，端模和張拉槽口模板，通過凹凸企口和連接桿實現快速連接。橫向限位裝置設置在橋面板兩端，由限位桁架、支撐塊、供支撐塊滑動的軌道、固定板以及橫向限位千斤頂組成，當橋面板出現橫向偏移，依靠橫向限位千斤頂進行逐步微調糾正。PLC同步頂升系統包括液壓系統和計算機控制系統，監控頂升速度、位移誤差、負載壓力，通過均衡油壓千斤頂自動完成同步位移。

圖1 基于可拆卸式預應力托換體系的橋梁頂升系統結構圖

2 技術要點

為了確保現場施工順利進行，項目技術人員編制相應的施工方案，確保按如下流程進行同步作業（見圖2）。

圖2 施工工藝流程

2.1 橋梁基礎開挖

對橋梁基礎進行開挖，直至露出承臺底面。然后按設計圖紙規定，對開挖區域進行支模，對原承臺進行鑿毛處理，鋪設鋼筋籠，并在設計位置處提前安裝預埋地腳螺栓。待上述工作均完成以后，開始澆筑混凝土，養護完成后得到擴大承臺（見圖 3）。

圖3 擴大承臺正視圖

2.2 搭設支撐用插接式施工架

搭設如圖4所示的支撐用插接式施工架，施工架底部與預埋地腳螺栓進行固定，待底部施工架搭設完畢后，覆蓋上填土至原地面。豎桿是直接插入連接套管內實現連接，橫桿和斜桿在端部分別做了相應處理，橫桿端部設置了橫桿L型接頭，斜桿端部設置了斜桿連接頭。連接結構如圖5、6所示，共分上、中、下三部分，中部設置了L型槽，可以實現橫桿的快速連接，上、下兩部分結構相同，各設置有兩個轉動環。轉動環內嵌固定爪，通過高強螺栓實現固定爪的松緊調節固定，上方有齒口，配合固定爪進行固定轉動環。轉動環上還設有八字槽，可以連接斜桿連接桿，最終斜桿可直接與斜桿連接桿通過高強螺栓進行連接。當施工架全部搭設完畢后，在每層表面鋪設鋼板網，以方便后續工人的施工。

圖4 支撐用插接式施工架結構正視圖

圖5 橫桿L型接頭、斜桿連接頭示意

圖6 連接套管示意

2.3 可調抱箍預應力支撐平臺施工

在支撐用插接式施工架上方施工可調抱箍預應力支撐平臺，采用雙凹形槽，在雙凹形槽安裝之前，先沿墩柱一周鋪設橡膠墊以增大摩擦。吊機將雙凹形槽吊運至設計位置時，由工人實現初步固定，緊接著在雙凹形槽內部安裝鋼筋籠和預應力筋，利用先張法施工工藝提前張拉施工并利用錨具固定。緊接著往兩塊雙凹形槽中澆筑混凝土，養護后得到如圖7所示的可調抱箍預應力支撐平臺。

圖7 可調抱箍預應力支撐平臺剖視圖

2.4 解除橋面板和蓋梁之間的支座固定

按設計位置在可調抱箍預應力支撐平臺上布置頂升千斤頂和隨動托架，并在橋面板底面，與頂升千斤頂布置位置相對應處布置橋底分配梁。千斤頂底部均設有墊塊，隨著千斤頂頂升橋面板，每頂升一定距離，頂升千斤頂下方的墊塊和隨動托架均需要進行接高，利用法蘭盤進行接高處理。

2.5 頂升施工

如圖8所示，為控制頂升施工的豎向位移，在橋面板上表面設置了水準儀監測點，而根據連續梁受力的特點，在橋面板底部隨動托架作用處以及跨中位置布設了應力監測點，以便隨時監控頂升施工期間橋面板的情況。而為了控制橋面板頂升施工期間的橫向位移，在橋面板兩端面安裝如圖8所示的橫向限位裝置。其結構包括限位桁架、支撐塊、供支撐塊滑動的軌道、固定板以及橫向限位千斤頂。限位桁架固定在蓋梁上；橫向限位千斤頂設置在支撐塊和固定板之間；固定板安裝在橋面板兩端面。當橋面板在頂升期間出現橫向偏移時，軌道和限位桁架均會受力，此時依靠橫向限位千斤頂進行逐步微調糾正。控制千斤頂頂升的頂升控制系統安裝在施工架上，待上述施工完畢后，按規定要求逐步開始頂升施工。正式頂升時應控制頂升速度和頂升壓力，由于邊梁本身自重及橋面附屬設施，（如護欄、分聯處連接件）的影響，與中梁在頂升力上差異較大，在頂升時，一定要壓力與行程雙控制，并以行程為最終控制，避免由于起頂不均勻而造成橋面的剪切破壞。頂升到位后，統一在梁底安放預先準備好的楔型枕木及預制鋼板進行臨時支墊，支墊要求牢固可靠，支墊過程不可放松千斤頂。由于頂升高度有限因此必須在更換支座處劃十字線精確定位，新支座更換可按圖紙推算，橋梁縱向距離以橋臺（蓋梁）邊緣到支座邊緣，距離為準，橫橋向距離以梁邊緣到支座邊緣為準，施工前應對照圖紙對應算出縱橫向距離，多數橋梁中這兩個距離是相對固定的，可采用預制鋼模板將支座勻速，緩慢地推到指定位置。

圖8 監測布置示意圖

3 結束語

橋梁整體頂升技術在確保不破壞橋梁主體結構的基礎上，實現對橋梁的維修改造，符合綠色節約環保的技術發展理念，同時大大縮短了工期，減少了對城市交通運行的壓力，其所蘊含的經濟和社會效益顯著，進一步探索研究加以運用十分有必要。本文提出的可拆卸式預應力托換體系的橋梁頂升施工技術克服了現有頂升施工的缺陷，工藝操作簡單、施工質量可靠、安全性高，經實踐證明具有廣闊的推廣應用前景。