論連續箱梁橋多跨整體同步異距頂升施工技術

肖 勝 蔡 魁

（湖南省益陽公路橋梁建設有限責任公司，湖南 益陽 413000）

隨道路規劃變更等多種因素影響，某些服役橋梁高度難以滿足橋梁下其他交通線路通行需求，直接采取拆除重建，會面臨施工成本高、工期長等問題。目前，國內在橋梁同步同距頂升施工技術雖趨于成熟，但該技術卻難以滿足縱坡橋梁的同步頂升施工需求。連續箱梁橋多跨整體同步異距頂升，一直是橋梁改造施工中的難題。某高速橋梁為樞紐互通式立交主線橋，在規劃設計階段，對鐵路凈空要求考慮不足，導致該橋梁37#-42#橋墩需進行縱坡調整，滿足鐵路部門凈空要求。若采用傳統同步同距頂升施工方案，難以滿足本項目縱坡調整的頂升施工要求，經技術人員多次研究，提出了橋跨主梁的整聯分級頂升，克服了傳統同步同距頂升方案的不足，形成了連續箱梁橋多跨整體同步異距頂升新技術。基于此，本文以該工程為依托，對該橋梁施工采用的同步異距頂升展開研究，對后期同類工程施工具有較強的指導意義。

1 工程概況

某高速互通式立交主線橋，在規劃設計階段，對鐵路凈空要求考慮不足，導致第46 跨鐵路凈空不足，須對該橋梁37#-42#橋墩跨主梁進行縱坡調整，以滿足鐵路部門凈空要求，因此需對該大橋37#～42#橋跨主梁進行整聯分級頂升，頂升高度為0～18cm。

2 工藝原理

2.1 對左右半幅梁體先后分別進行整聯頂升，頂升施工后，及時搭設臨時支撐，更換支座并增設墊板，確保經改造后，橋跨梁體標高達到設計標高。

2.2 工作原理是利用同步頂升設備，使各墩頂升到Hi 值，示意圖見圖1。

圖1 多跨整聯同步異距頂升原理圖

2.3 通過組態軟件，使各千斤頂同時動作，即PLC 智能同步頂升。

2.4 施工工藝流程圖，見圖2。

圖2 施工工藝流程圖

3 整體同步異距頂升施工技術要點

3.1 施工準備階段

3.1.1 復測橋梁線形、橋面高程、墊石厚度、墊石高程等。

3.1.2 驗算反力支架體系承載力及穩定性，設置合理安全系數，保證施工安全。

3.1.3 準備碳纖維布、鋼套筒、鋼管等相關材料。

3.1.4 對頂升設備系統進行全面檢驗，確保頂升設備系統的可靠性、精確性和使用性能。

3.2 支架搭設技術

反力支架體系施工內容包括如下方面：

3.2.1 反力支架采用鋼管支架，采用直徑φ600mm，壁厚1cm 的鋼管，高度根據現場實際設計，反力鋼管墩緊挨原墩柱設置；反力支架示意與構造見圖3、圖4。

圖3 鋼管墩反力支架簡圖

圖4 反力支架與施工平臺構造側面圖

3.2.2 鋼管安裝采用汽車吊、卷揚機等設備進行分節吊裝，焊拼施工。

3.2.3 采用腳手架、竹跳板等搭設施工操作平臺。（見圖5）

圖5 反力支架與施工平臺現場圖示

3.3 墩柱與蓋梁支點處局部加固

為避免頂升施工時千斤頂位置局部應力集中對混凝土結構產生損傷，在頂升前通過粘貼碳纖維布與安裝鋼套筒對原墩柱與蓋梁千斤頂放置區域進行加固。

3.4 布置PLC 智能同步頂升系統

全橋（單幅）一次性安裝整個頂升設備系統，包含千斤頂（50 個）、泵站（3 個）、控制中心（1 個）以及油路和信號系統。

3.4.1 頂升設備系統準備：用1 套便攜式主站控制系統通過工業總線將3 臺液壓泵站通訊起來，通過便攜式主站控制系統的工控電腦來集中操控整個頂升過程。

3.4.2 千斤頂的選用及布置：a. 千斤頂安裝通過汽車吊或卷揚機、手拉葫蘆進行吊裝；b.單幅每墩布置100T千斤6 個，200T 千斤4 個，千斤頂布置分配見圖6。

圖6 某互通主線橋千斤頂布置分配示意圖（單排墩）

3.4.3 聯機調試：頂升設備系統安裝完成后，需進行聯機調試，調試的主要內容包括壓系統調試檢查、控制系統調試檢查。

3.5 監控觀測和安全防護

3.5.1 位移監控觀測：在原橋墩柱頂部、蓋梁頂部安裝百分表和千分表，監控頂升高度的變化，并隨時與頂升系統位移量進行對比，在側面安裝位移計，監測頂升施工期間梁體偏位情況。

3.5.2 應力與應變監控觀測：為監測整聯梁體在頂升過程中的內力變化情況，需要在梁體砼表面粘貼砼應變計進行應力應變監測。在主梁腹板、底板粘貼砼應變計，重點監測負彎矩區的受力情況。

3.5.3 安裝安全限位裝置：為確保梁體在頂升過程中不發生超限偏位，需要待頂升橋墩橋跨梁體安裝縱向限位裝置，在待頂升橋墩蓋梁限位砼擋塊上設置橫向限位裝置。

3.6 解除梁體約束

在頂升前，需將橋墩處的梁臺進行切割，解除梁體、橋兩端伸縮縫、欄桿、中間分隔帶的光纜支架等結構的約束，保證頂升過程中待頂升橋跨處于自由頂升狀態。

3.7 多跨整聯同步異距頂升

3.7.1 試頂

在正式頂升前，需要進行試頂，試頂力宜為計算最大頂升力的10%左右，試頂時需注意檢查以下事項：

（1）千斤頂安裝是否垂直牢固；

（2）影響頂升的設施是否完全拆除；

（3）頂升結構與其它結構的連接是否已全部去除；

（4）檢查結構裂縫、結構變形是否正常；

（5）檢查所有設備（千斤頂、壓力表、編碼儀、百分表、各行程開關、控制開關等）是否正常。

3.7.2 同步異距頂升

正式頂升時，全部千斤頂進行同步頂升，但每排墩的千斤頂每次頂升步距不一致，為達到頂升不同高度的目的，每個千斤頂的步距統一由電腦控制中心的程序控制。

（1）頂升過程中仔細觀察梁體狀況，隨時監測。若發現異常應及時處置或回油落梁；

（2）頂升過程中，必須匹配設置臨時支撐，每排千斤頂頂升5mm，則臨時支撐需要架設一塊薄鋼板；

（3）頂升到位后，應實測千斤頂的受力值。測量完成后，應盡快設置好臨時支撐，盡量將梁體重量轉移到臨時支撐體系上來。

3.8 更換支座

頂升到位無異常后，應及時取下盆式支座，拆除支座時，不損傷、破壞原支座。然后按設計要求安放墊石鋼墊板，鋼墊板安裝完成后，需立即對其標高進行測量，復核頂升達到設計的高度要求。

重新安裝盆式支座時，須確保支座無損壞，才可進行二次安裝，否則需更換為同型號的新支座。

3.9 落梁

（1）開啟PLC 智能頂升系統，拆除臨時支撐體系，緩慢回落梁體；

（2）梁體回落至支座后，檢查梁底與支座上下鋼板是否密貼；

（3）若發現支座存在偏心受壓、不均勻支承等問題，則應分析問題產生成因，并再次頂升梁體，并在問題支座下，加設一層環氧砂漿，重復上述落梁工序，并再次檢查梁底與支座上下鋼板是否密貼，直至支座上下鋼板全部密貼。

4 工程質量控制要點

4.1 千斤頂安裝時需確保千斤頂的頂、底部受力接觸面平整，全截面受力，不得有偏壓情況產生。

4.2 由于同步異距頂升控制難度大，技術要求高，所以頂升速度應穩定緩慢，為控制頂升速度，必須在PLC智能控制系統中事先輸入程序，通過智能控制，減小速率誤差、消除相對動作延時。

4.3 整個同步異距頂升過程必須由專人指揮，一切行動聽指令，不得隨意操作。若發現任何異常，必須立即向現場指揮部報告，并暫停或中斷頂升。待問題解決后，才可繼續或重新頂升。

4.4 頂升過程中主梁縱向偏位不得超過2cm，橫向偏位不得超過1cm。頂升過程中主梁砼不得出現應力過大和開裂現象。

4.5 頂升過程中同一排墩的千斤頂同步頂升高差不得超過2mm，頂升后主梁標高、線形、坡度等必須符合設計要求。

4.6 頂升步距最大的千斤頂在頂升過程中控制在每頂升1cm，暫停10 分鐘。

5 結論

該高速互通式立交主線橋（37#-42#橋墩）頂升工程采用“連續箱梁橋多跨整體同步異距頂升技術”。

5.1 相較于傳統多點頂升工藝，該施工技術采用PLC 智能控制系統，頂升精度更高，同時可更加迅速的完成頂升作業過程。

5.2 相較于傳統多點頂升工藝，該施工技術采用同步異距頂升原理+智能系統控制+縱橫向限位裝置相結合，安全可靠性得到極大幅度提高，避免了頂升過程中局部應力集中造成梁體產生裂縫的現象，避免了對結構的損傷造成隱患。