PLC同步頂升技術在橋梁支座更換中應用研究

鄭杰森

（廣西交通投資集團柳州高速公路運營有限公司，廣西 柳州 545000）

0 引言

在現代交通體系中，橋梁工程是道路交通的重要內容，每日承受巨大交通流量，橋梁支座作為上部結構荷載的主要承擔構件，多采用橡膠材料，在長期使用中很容易出現老化、破損等情況，需要定期更換或調整，確保橋梁結構穩固和行車安全。從整體來看，PLC同步頂升技術在支座更換中的應用較為普遍，在不改變原本橋梁整體形態的情況下，使橋梁安全頂升到設計值，達到支座更換、加固的目標。與傳統技術相比，該技術更加安全可靠，具有較高的應用價值。

1 工程概況

某橋梁全長586m，寬度為26m，屬于鋼混連續箱梁結構，上方連續梁為單箱雙室，下方為鉆孔灌注樁基礎與H型墩臺相結合，原橋面鋪裝厚度為8～10cm的混凝土。經過20余年的通車運行，該橋主體構件的承載力與規定已不相符，在長期巨大交通流量下，原本板式橡膠支座局部出現變形開裂、脫空等情況，需將其更換，確保行車安全。該項目經過現場勘察，結合橋梁特點，決定利用PLC全液壓計算機同步頂升系統，使橋梁結構得到橫向整體頂升，并調整支座受力狀態，使同一蓋梁上全部支座的力學性能、耐久性相同。該技術的使用不僅能恢復橋梁支座功能，還不影響交通，在工期、造價、支架工程量等方面擁有諸多優勢。

2 PLC同步頂升技術在橋梁支座更換中的應用

2.1 前期準備

在正式施工前，先要對現場待更換梁體與墩臺現狀進行檢查，明確病害位置，有針對性地開展支座更換工作；檢查梁底與蓋梁頂面的豎向高度，結合測量高度，判斷能否用千斤頂直接頂升，并制定施工方案。據調查，該項目橋梁的上部梁底與下部梁頂空間較大，無需搭設輔助支架，可直接利用千斤頂頂升；結合現場實際情況，合理選擇千斤頂型號與數量、支座數量，可結合頂升措施與上方結構重量進行選擇，并考慮到頂升過程中結構可能出現傳力不均勻等情況，需確保千斤頂的頂升噸位超過1.6倍的安全系數；派專人對頂升所用的各類設備進行狀態檢查，確保滿足要求；檢查潤滑油是否充足、油泵上的設施是否受損、油管是否老化等，在各項指標均符合要求的情況下，才可投入使用。

2.2 施工腳手平臺搭設

首先，搭設腳手架供施工人員行走作業、擺放所需工具、材料等。因該工程建在水上，可利用吊掛腳手架施工平臺，在搭設完畢后及時清理垃圾，再開展后續工作。現場采用桁架式橋梁檢測作業車作業，在液壓缸和馬達驅動下，按照電控系統指令進行旋轉臺回轉，桁架垂直下降，展開工作平臺，檢測者可在平臺上行走，增加檢測面積。其次，還要標注支座中心線，在支座與兩側位置用記號筆畫出明顯標記，避免更換支座時，梁體新支座的相對位置發生改變；在橋支座更換時，應將預制好的墊石按照規定放在設計位置[1]。

2.3 試頂梁體

先對PLC同步頂升系統進行安裝與調試，該系統由同步泵站、機械鎖止油缸、管路接頭、電纜等附件構成。結合設計規定，每個油缸升力為300t，匹配機械鎖止裝置，可有效預防系統失壓，確保梁體荷載能夠有效支撐。依照事先設定的點位，將千斤頂放在墩頂蓋梁上，擺放范圍內高差應控制在2mm以內；針對蓋梁不平的位置，可用環氧膠泥整平處理，在膠泥風干后，其強度可足夠支撐千斤頂。依照縱向橋梁的坡度，在千斤頂位置的梁底設置與坡度相匹配的鋼板，確保千斤頂垂直頂升；要求梁體受力面積充足，預防個別位置壓力過大使梁體受損。在頂升點位的梁底安裝百分表，可對頂升速度與高度進行合理控制；在橋上進行水準觀測，派遣專人在梁下對各部位變化情況進行觀測。在正式頂升之前，需開展試頂工作，對各頂升設備狀態、同步性進行檢查，有效避免支撐自身沉降問題產生。在此期間，梁體尚未充分頂起，可在頂起一定距離后暫停，觀察梁體情況，在一切正常的情況下才可正式頂升。該項目先試頂升2次，檢查設備狀態、復核頂力與主梁間的位置關系，連續監測24h后，觀察梁體與支撐是否能密切結合。在全部工作準備充分后，便可正式開始試頂。此舉可消除立柱支撐、提高位移監控點的穩定性。在施工平臺中，工作人員需對油缸、梁體等進行觀察，確定各液壓系統處于正常工作狀態、梁體結構位置正常后，才可正式頂升[2]。

2.4 正式頂升梁體

該項目采用局部油缸并聯、全局同步位移的方式，對荷載實時控制。

按照事先設定的荷載加載與頂升，觀察各點位狀態，及時獲取測量數據，認真做好各點位測量工作，將測量數據及時反饋，由現場指揮組進行數據校核，對比實測值與理論值間的差異；如若出現數據偏差，則由施工方、設計方、監理方共同分析原因，對施工方案進行調整，并對后續工作做出科學決策。在正式頂升階段，采取以下措施。

第一，組建現場指揮組。由組內施工經驗豐富的人員負責指揮，統一發號施令，按照分級分次原則頂升，根據橋梁結構形式與跨度確定頂升高度，每次可頂升2mm左右，最終頂升高度應使梁下空間滿足支座更換為宜，高度最大值不可高于1cm。在施工作業中，由專業人員指揮，全部千斤頂一同發力，緩慢將梁體頂起，使其脫離原本支座。隨著頂升高度逐漸提升，用楔子楔緊，頂升完畢后每片梁體下方都要用楔子對稱固定，保障整個系統與梁體穩定。

第二，做好數據監測與反饋。指揮組下設控制、監測、液壓與作業等多個小組，分別負責數據監測、主控作業、液壓設備維修與支座施工等內容。該項目利用油泵控制千斤頂，每個油泵可控制2臺千斤頂，每個千斤頂需由至少1人負責測量，確保誤差處于允許范圍，各個位置頂升高度相同，誤差在0.5mm以內。采用位移與頂力雙重控制的方式，以梁體位移為主，在油表發生異常時，便會停止運行，由技術人員查明原因后再繼續開展頂升工作。該階段要求位移傳感器位置同步誤差不超過1mm，如若超過該誤差，或者任意一缸壓力誤差超過10%，控制系統都會將液控閥門閉合，確保梁體安全。在每輪頂升結束后，指揮組將對各油缸的壓力值、位移值進行整理分析，針對異常偏差查明原因后方可繼續作業。

第三，加強頂升過程控制。在整個頂升期間，加強主梁監測，觀測裂縫位置是否存在異常變化，在出現異常時立即停止，檢查原因，制定解決方案并整改后，在監理負責人審批后方可恢復施工；還要派遣專人密切監控各個控制截面，包括各處的應變、應力與跨中撓度改變狀態等，使結構橫向與縱向相協調。在頂升期間應嚴格控制相鄰墩柱的高度，保持在3mm以內，相同墩柱中千斤頂的頂升高度應相同，每個頂升位移應在0.5mm以內，全部梁體的頂升高度之和應在15mm以內，如若超過這一數值，將很難順利更換支座，需要由設計方、監理方等共同協商，制定新的施工方案。頂升階段的各支點應依照圖紙，按照反力值，對支架優化選型，并在施工中嚴格把控頂升力度，要求不超過設計值的1.1倍；每次頂升高度可略高于墊塊厚度，能將墊塊順利安裝即可，無需超出過多，預防負載下降風險產生[3]。

2.5 支座安裝與主梁復位

在梁體頂升到預定位置后，可在蓋梁位置用鋼墊塊進行臨時支撐，使頂升系統更加穩定，確保橋梁安全。在舊支座拆除后，對支座墊石利用情況展開細致檢查，如發現破損之處，可用高標號環氧樹脂砂漿找平處理，確保外表無凹凸不平情況，利用厚度適當的鋼板調節支座墊石高度，使梁體底面與支座能夠密切接觸。在墊石修復結束后，由監理負責人進行檢驗，確保符合標準后，將新制作的墊石按照事先設定的位置進行安裝，與梁底支座墊石固定。在新的支座更換后，將臨時支撐回落主梁拆除，每個回落階段都要密切關注不同支座位置的百分表數據情況，在梁體落放階段更要細致檢查，判斷新支座是否存在明顯變形、脫空、位移等質量缺陷，如若發現及時糾正。

3 PLC同步頂升技術在橋梁支座更換中的管理措施

3.1 質量管理

該項管理包括外觀檢查、支座安裝兩項內容。在外觀檢查中，在橋墩、橋臺等處放置支座的位置，要求混凝土表面光潔平整，擋塊無蜂窩麻面情況產生，且非受力裂縫寬度超過圖紙規定值，如低于規定值0.15mm時需及時處理；還要對縱坡、彎道等處的橋梁予以重視，在支座施工中靈活調整，采用坡形支座，墊石高程誤差應符合規定，連續梁保持±5mm、簡支梁為±10mm；在支座安裝前，先要對產品規格、尺寸、技術指標等進行檢查，看其是否滿足圖紙要求，對不符合要求的產品應禁止投入使用。在支座安裝中，應在5～20℃環境下開展，要求支座規格、材料選用、數量與品質等均需滿足圖紙要求，經過質檢合格后才可安裝；支座底板調平砂漿性能應滿足規定，確保灌注緊密，無孔洞存在；支座上下部件的縱軸線應對齊；支座安裝禁止出現受力不均、偏歪、脫空等情況，不銹鋼材料禁止受損或有劃痕，安裝前應涂抹硅脂油，且位置準確；支座外表應保持清潔，及時清理周圍雜物與灰塵，將與規定不符的位置清理干凈。橡膠支座應水平安裝，且與上下結構間無縫連接，如有斜坡，其坡度不可超過2%。該項工序的施工質量管理與檢驗可遵循見表1規定[4]。

表1 支座安裝質量檢驗表

3.2 安全管理

在更換支座時，因橋面與水面、地面間的距離較遠，更換支座需要高空作業來完成，應加強施工安全管理。要求施工人員佩戴安全繩，穿著施工作業服，上下腳手架需小心謹慎，預防意外事故發生。該項目所用腳手架必須由專業施工隊搭設，且所用桿件均需經過檢驗，確保強度、剛度與穩定性符合標準，在滿足受力要求的情況下才可搭設。在腳手架搭設中，要求工人佩戴安全帶，協調配合，使扣件與桿件能夠緊密連接，平臺荷載需符合設計要求，禁止超載。對于未搭設完畢的腳手架，禁止人員上架；在搭設施工中，由安全員全程監督，并在架體兩側和下方掛防護網，避免物體掉落或者人員墜落造成損傷。施工現場電氣設備眾多，應加強用電安全管理，做到一機一閘、三相五線制，所有施工電路都要遵循要求架設，用電前細致檢查設備狀態，確保在安全可靠的情況下使用。一些臨時電源導線如出現破損情況，需用絕緣膠布將接頭包好，避免漏電；發電機設置專人看管，其他各機具需將安全職責落實到人，提高全體人員的安全意識。在千斤頂、油泵等設備使用前，要做好標定，檢查油泵、潤滑油、油管等處是否存在異常，在完全滿足要求的情況下才可使用；現場禁止吸煙，并增設滅火器等消防器材，按照規定位置擺放，便于發生火災時第一時間撲救，減少人員傷亡與財產損失[5]。

3.3 人員管理

首先，制定施工現場管理制度，全體人員每日準時出勤，入場后在作業區內作業，禁止超過作業區；如外出執行任務需上報工程經理，獲得批準后方可外出；進入施工場區應衣著得體，禁止穿拖鞋入場，應佩戴安全帽，正確使用個人勞保用品；不得隨意丟棄廢棄物、垃圾等，施工結束后應及時清理現場雜物，清理路面，保持良好的施工環境，做到綠色文明施工。其次，應定期開展人員培訓活動，根據崗位和工種組織開展相應的教育工作，使職工技能水平得以提升，掌握更多現代化施工管理知識、新工藝、新技術等，提高勞動生產率；加強橋梁施工特種作業人員管理，提高基本技能與安全意識，避免和減少事故發生。此外，在特殊時期還要做好健康防護工作；出入公共區域應佩戴口罩，盡量減少外出活動，注重個人衛生防護，從公共場所返回后應及時洗手，或用含有酒精的免洗洗手液消毒。

4 結語

綜上所述，在橋梁長期使用中，支座作為上部結構荷載的主要承擔構件，其橡膠材質很容易出現老化、受損等情況，影響橋梁使用壽命。對此，應結合橋梁特征與技術需求，引入PLC同步頂升技術，牢牢把握搭設施工腳手平臺、試頂梁體、正式頂升梁體、支座安裝與主梁復位等工藝要點，促進頂升技術優勢發揮，使橋梁結構更加穩固可靠，為行車安全提供切實保障。