改擴建橋梁頂升與拼寬工藝運用

羅超、吳沖

（江西省嘉和工程咨詢監理有限公司，江西南昌 330000）

0 引言

在橋梁擴建工程中，頂升技術是較為常見的一種技術手段。該技術具備頂升力強、技術操作方便等特點，因此得到了廣泛應用。在頂升階段需要做好頂升參數設置，且對拼寬技術加以控制，可提升工程的整體建設效果。

1 橋梁頂升工藝原理

對于橋梁頂升技術而言，其主要是利用PLC 液壓同步頂升控制系統以及多項監控技術、而后利用原有橋臺帽梁為反力基礎，對于上部板梁結構和墊板分配處理。同時選擇53mm 超薄千斤頂完成頂升作業，千斤頂設置在肋板的部位上，且頂升時應用1～3cm 的鋼板或者精加工10cm 鋼支撐制作墊塊。在頂升到0.5m 高度后，及時更換更大行程千斤頂繼續進行頂升作業。頂升工作結束后，需要使用鋼筋混凝土臨時支撐體系，澆筑混凝土制作橋梁蓋梁或者更換支座[1]。

2 橋梁頂升工法特點與施工范圍

2.1 特點

其一，液壓頂升系統通過控制器進行精細控制，操作方便、快捷，保證人員安全。

其二，橋梁頂升的施工方式不會占用過大的空間，配套設備較少，人力資源需求小，且高空作業少，不會產生嚴重安全事故。

其三，合理應用先進技術，保證橋梁主體結構性能合格，節約資金，預防出現過多的建筑垃圾，還能夠縮短項目工期，保障交通正常通行。

2.2 適用范圍

橋梁主體性能較高，通過更換支座、橋梁抬高與平移等。

3 工程概況

作為國家重點建設的某高速公路項目，是交通運輸的關鍵組成部分，對當地經濟發展有直接的影響。該項目為雙向四車道的形式，設計120km/h，投入運營二十余年。雖然當時該高速公路建設標準較高，但隨著時代的發展，交通通行量逐步地增多，尤其是重載車輛的增多，導致該公路路面的病害問題日益嚴重，當前狀態已不能達到通行的標準，所以必須進行改擴建施工，以滿足交通通行的要求。根據管理單位的要求，在該高速公路改擴建之后，成為雙向八車道的道路形式，符合道路交通運行的標準。橋標高無法滿足要求，選擇使用抬高縱斷面雙側拼寬的方式，通過抬升處理符合經濟性、交通通行效果的要求。以該項目為案例進行分析，研究高速公路應用抬高縱斷面雙側拼寬的施工方式，保證橋梁施工可以順利進行，明確施工方案和流程，保證工作可以順利的實施，提高運行標準。

4 橋梁頂升施工流程

在現場開展舊橋頂升施工與兩側拼寬結構施工前，要完成舊路面的病害處理工作，以防止對新建設部分的施工產生影響；確定合適的施工工序和標準，保證經濟性、合理性達標。設計人員多方面對比分析，主梁頂升外側拼寬示意圖，見圖1。

圖1 主梁頂升外側拼寬示意圖（單位：cm）

該高速公路項目改擴建舊橋項目作業流程如下：

第一，將舊橋下部病害給以處理。經過現場勘察可以發現，舊橋下部結構病害問題主要有開裂、露筋、銹蝕、混凝土蜂窩與麻面等，已嚴重影響橋梁運行。

第二，千斤頂的設置。在現場施工中，選擇使用斷柱頂升，分別在下部設置4 臺千斤頂，即墩柱兩側蓋梁頂部。經過設計人員計算分析，其中間墩柱最大負荷為2660kN。為了使橋梁運行達到安全標準，安全系數選擇為1.5，放置千斤頂所產生的最大頂升力為2000kN。為了保證頂升滿足1.75m 的要求，頂升參數設置見表1。

表1 頂升參數設置

第三，標高復測。在拼寬側橋梁施工結束后，基礎達到穩定狀態，開始檢測標高參數，保證各個墩臺鋼墊塊與背墻均符合要求，且要預制鋼墊塊與臨時墊塊。

第四，橋梁頂升。首先將原橋臺橋面的伸縮縫鑿除，其次將耳背墻、墩臺擋塊進行清理，橋梁的頂升效果得到提升，頂升環節執行工藝技術標準，最后選擇合適的應對措施以提升工程的安全性，防止現場施工中發生安全事故[2]。

第五，安放鋼墊塊、墩臺蓋梁加固。在主梁結構頂升到100cm 的高度部位，需要通過加高墊塊布置到支座上，保證其安裝部位達到精確的標準要求。臨時鋼墊塊的結構形式和加高鋼墊塊是基本相同的，一般需要設置在加高墊塊上，利用螺栓進行穩定的連接，保證連接符合穩固、可靠性的要求，落梁到臨時支撐結構上，墩臺蓋梁加固效果符合要求。對于沒有設置封頭的主梁，需要在橋臺的部位上進行混凝土封閉處理，背墻的建設施工，連接內側耳墻和墩臺擋塊，做好板梁錨栓連接，保證結構的總體性能合格。

第六，落梁。在蓋梁混凝土強度達到設計要求的90%以上且齡期在7d 以后進行主梁頂升施工，將臨時支撐拆除，做好制作鋼板的安裝施工，可以立即落梁，把主梁直接放置在支座上，如果檢查發現梁體下部有1～20mm 的脫空情況，要使用鋼塊填充處理。落梁的卸載過程應保持均勻性，確保預埋量錨栓能夠直接插入到鋼管結構內。

第七，拆除橋面系、替換主梁。將需要修復的梁體、底座、橋面等進行清理作業，然后開展混凝土鋪裝施工。如果板梁必須進行替換，將兩側鉸縫清理干凈，拆除舊板，替換為新板結構。去除掉結構損壞的鉸縫部分，并且進行新鉸縫安裝施工，達到結構性能的標準[3]。

第八，舊橋主梁病害處理。舊橋結構如果存在病害問題，如鋼筋銹蝕、水蝕、蜂窩、麻面等，需要及時的處理，達到要求才能開展施工。

第九，施工濕接縫。采用濕接縫的方式，保證舊橋和拼寬結構的主梁進行穩定連接。

第十，重建橋面系。橋梁整體結構進行建設使用伸縮縫結構有效的控制，并且再次進行搭設施工，重新建設護欄底部、橋面整體的混凝土，并且安裝新護欄結構[4]。

第十一，施工實時監控。在現場施工中需要布置位移傳感器、壓力傳感器等設施，應用PLC 頂升系統對現場的運行情況進行實時監控。監測工作中，對于現場標高變化、中線偏離、支撐體系壓力、縱向位移等方面進行檢測。如果現場監測時發現超出規定警戒值，需要立即停止施工，及時查找形成原因后采取必要的補救措施。根據監測的結論分析發現，在現場施工中，各個監測點的最大值都沒有超出警戒值，橋梁頂升1.75m 高，施工效果較好。

5 橋梁頂升施工注意事項

橋梁頂升施工，選擇使用同步、循環頂升的方式，直至可以達到設計標高的要求。頂升時，需要充分的使用原橋橋臺、橋墩等支撐結構，每一片橋墩都要設置兩個千斤頂，保證單片梁受力符合均勻性的要求，并且變形參數在合理的范圍內，達到橋梁施工的安全性標準。

第一，千斤頂及油泵校驗。要想保證頂升符合同步性要求，需選擇相同型號的千斤頂開展頂升施工，底座達到穩定的標準。所有千斤頂以及油泵進入到現場前，需要標定處理。

第二，使用時千斤頂做好下述工作：一是，在頂升前根據需要計算起重量，選擇最佳噸位的千斤頂設備。其二，在額定工作條件下，如果發現超出了千斤頂負荷，通過手動油泵出油位置連接壓力表進行檢測，反映出壓力參數以確定工作面與油缸面積，從而可以得出主梁重量參數。其三，確定千斤頂作用點最佳位置，滿足結構安全、穩定的要求。其四，千斤頂主梁頂升后，應用臨時鋼墊塊做好主梁支撐處理，不要使用千斤頂作為支撐物。如果使用多臺千斤頂，要采用分配閥的控制，保證結構均衡性合格，防止出現傾倒問題。其五，千斤頂起重行程一般都不大，用戶操作時不能超出規定的行程標準，防止損壞千斤頂。其六，運行中要防止千斤頂出現劇烈振動，如有發生需及時做好檢查工作。

第三，設置觀測標志。頂升工作開始前，需要在橋面上設置觀測點，一般來說每孔布設4 個，分為縱向、橫向的設置。頂升操作環節，技術人員對頂面實施全面的測量，能夠快速的反映出頂升豎向變化情況。在標志設置中，應該做好均勻性設施，達到對稱性要求。

第四，準備工作。頂升梁體施工前，需要做好標高檢測，不能過度提高施工速度。梁底頂升工作開始前，應該在墩臺頂部布設限位部件，有效地預防頂升環節出現平移的問題。此外，頂升開始前做好各項檢查工作：對設備性能進行檢查以確保設備完好、功能正常，工作人員掌握足夠技術，通信器材正常的運行，計算數據達到精度、準確性的要求，且技術人員需進行技術交底，保證現場施工安全、順利的進行。每一片梁體都要做好標記處理，頂升環節應用鋼尺進行測量，做好現場記錄工作，保證頂升高度充足。在開始頂升前，應進行試頂作業：試頂工作的開展就是要檢查、確定支撐結構是否符合穩固性標準，主梁沒有正式頂起前可以停止，并且停放1h 左右時間，觀察沒有任何變化才能實現整體頂升施工。

第五，主梁頂升。根據施工工藝要求進行千斤頂位置的設置，根據需要布置臨時支撐點，組織專人進行現場管理，單次頂升3mm 的高度。在頂升環節，使用油泵對千斤頂加以控制，一般情況下一臺油泵會實現多個千斤頂的頂升，各個千斤頂都有專人進行監控，隨時進行測量、觀察，確保頂升高度和實際情況一致，誤差參數控制在0.5mm 以內。頂升環節，監控人員通過豎向位移和千斤頂油壓表數值進行全面控制。豎向位移通過橋面上觀測標志控制，保證豎向位移偏差不會超出規定的技術標準。豎向位移觀測人員和油泵操作人員保持溝通，指導人員現場操作。同時，每個油泵操作人員需要根據數據變化做出調整。頂升操作中，各個油壓表的參數偏差不超過±1MPa。如果觀測人員發現異常情況，應及時停止頂升作業，排查、糾正錯誤后，再進行頂升施工。頂升時需要緩慢進行，頂升的同時進行支墊，避免產生安全事故[5]。

第六，施工注意事項。一是梁體和支座分離后，應該將原橡膠支座、臺帽、頂面等連接部件加以清理，在梁體結構頂升到規定高度后，把蓋梁頂部清理干凈達到平整度要求，避免存留多余混凝土材料，確保鋼墊塊直接布置到支座表面，并且設置臨時鋼墊塊。二是現場開展作業前進行必要的檢查，結合現場情況做好維修加固，保證頂起、下落均處于規定范圍內；應短時間內完成，組織專人進行現場指揮，同步頂升、同步下降。三是全面落實測量、記錄工作。技術人員準確計算，確定拼寬側主梁頂面和舊橋邊梁主梁高度差，原支座與現支座高度差，使現場梁體、橋面支座部分的標高符合要求。四是支座結構質量合格，加強安裝施工管理和質量檢查，尤其是支座結構，其性能需符合要求，從而滿足運行條件。五是支座上、下結構的鋼板部分需要做好監測和管理，在表面涂刷紅丹防銹漆，保證結構免受損壞。六是頂升施工階段隨時監測現場的運行情況，結構運行達到安全性的標準，尤其是平動、轉動、傾斜操作中，必須滿足運行的標準。現場施工人員明確監測方案和標準要求，報請業主審批通過。在整個頂升中，要隨時監測和控制。七是，為了確保現場施工安全，現場施工中要保證主梁的縱向、橫橋向均符合相關要求，且避免上部落物產生損壞而造成影響。

第七，墩臺蓋梁加固。加固方式主要在原始蓋梁上通過種植鋼筋、綁扎鋼筋后實施混凝土澆筑，由于目前的蓋梁和梁底結構的空間相對狹小，現場的干擾因素也相對較多，澆筑施工難度較高，容易影響結構的密實度參數。所以該次工程中，應用流動性較高的混凝土材料，坍落度確保在14 以上。為了使種植鋼筋和混凝土振搗完全滿足空間高度要求，一般需要將頂升空間設定為100cm 左右。頂升現場施工中，保證頂升設備處于穩定的狀態，確保頂升階段千斤頂的穩定性合格，不會發生傾覆的問題，確保主梁達到穩定、同步頂升的效果。頂升后，需要安裝模板，隨后澆筑混凝土。主梁頂升后，暫時放置在臨時鋼墊塊上，這樣橋梁側面需要在模板中進行混凝土的灌注施工，這時主梁并未落下，模板上緣和主梁下部有50cm 的距離，保證澆筑施工可以順利的進行。內側抗震擋塊、內側耳墻、背墻等在主梁抬高以后存在高度不足的現象，故而頂升后要實施加高處理。

頂升后還要再次加高處理。首先把原抗震擋塊、全部背墻、耳墻以下20cm 的范圍內混凝土鑿除掉，保留原擋塊、背墻與耳墻的豎向鋼筋，根據設計的要求設置鋼筋材料，澆筑混凝土結構。蓋梁加固時，應該同步進行舊橋錨栓更換處理，把舊橋錨栓在蓋梁頂部截斷處理，設置新錨栓和螺旋鋼筋，保證定位精度合格，落梁時，錨栓需要直接插入到舊橋鋼管內。

6 結語

隨著公路橋梁長期運行，運輸能力無法滿足要求已經成為事實，必須進行改擴建施工，此時需要應用頂升與拼寬工藝，提升運行能力和標準，滿足當前交通運行的要求。