跨線橋橋梁頂升的誤差控制研究

楊國章

[上海浦東路橋（集團）有限公司，上海市200135]

0 引言

橋梁頂升是一種環保、經濟、便捷的老橋資源化利用技術工藝，該工藝具有效率高、周期短、資源利用率高等優點，充分體現了目前國家所倡導的碳中和原則。為此，國內諸多學者開展了該領域的研究，然而研究焦點多集中于該工藝的施工流程與關鍵點的理論探索[1-3]，以實際項目為載體的應用性研究成果不多。

因此，課題組以濟陽路（盧浦大橋-閔行區界）快速化改建工程1 標段楊思路跨線老橋綜合利用為載體，針對性開展了橋梁頂升施工過程中的頂升誤差控制研究，以期為該技術領域補充一定的應用研究成果。

1 項目簡介

1.1 濟陽路1 標工程概況

濟陽路（盧浦大橋—閔行區界）快速化改建工程是上海市骨干道路網“一橫三環+十字九射”快速路系統中的重要組成部分，與南北高架、延安路高架共同構成了上海市中心城區“十字”交通骨架（見圖1）。

圖1 濟陽路項目線路規劃

該項目分為1 標和2 標兩個標段，我公司承擔1標，起點盧浦大橋，終點為中環線，工程范圍內線路全長3.89 km。濟陽路快速路主線采用高架+地面的敷設形式，高架標準段為雙向6 車道規模。

1.2 楊思路跨線橋概況

老橋利用是濟陽路（盧浦大橋—閔行區界）快速化改建工程1 標施工的重難點之一，涉及耀華路右轉下匝道、楊思路跨線橋、轉中環線匝道等多個位置。在這些改造部位中，楊思路跨線橋工程量最大、頂升高度最高、交通敏感度最高。楊思路原狀跨線橋為東、西兩幅分離式地面跨線橋，上部結構為預制空心板梁,下部結構為單柱式現澆立柱和蓋梁橋墩,基礎為鉆孔灌注樁基礎。根據設計文件要求，西幅跨線橋要頂升再利用，涉及墩號72#～80#（各墩頂升參數見表1）。

表1 頂升高度和頂升跨數表

2 橋梁頂升總體方案與誤差控制目標

2.1 橋梁頂升總體方案

本橋通過利用原橋墩承臺作為頂升的反力基礎，使用PLC 同步頂升系統使橋梁整體抬高的頂升方法。頂升設備安裝完成后先進行預頂升，頂升設備受力一定程度后再進行斷柱切割，持續頂升行程直至滿足橋面設計標高后停止頂升，連接立柱鋼筋并澆筑混凝土，待混凝土強度達到要求后拆除頂升設備。具體頂升流程見圖2。

圖2 橋梁頂升工藝流程圖

2.2 頂升誤差控制目標

根據相關標準[3-5]和設計文件要求，課題組制訂了如表2 所列誤差控制指標與目標。

表2 誤差控制指標及及目標

3 頂升誤差控制裝置

3.1 縱向誤差控制措施

由于楊思路跨線橋是有上坡和下坡組成，兩相鄰橋墩的高差最大處有1.1 m，在頂升過程中，一方面梁體水平投影會邊長，另一方面受環境溫度變化影響，梁會熱脹冷縮改變長度，這兩種變化的結果不但容易對頂升設備及梁體本身結構產生不利影響，而且會造成無限制縱向位移（沿行車方向）。因此，為了控制縱向位移值準確性和精度，同時確保伸縮縫寬度大小符合要求，故采取了在伸縮縫部位安裝推拉裝置措施（見圖3）。

圖3 縱向位移控制裝置

3.2 橫向誤差控制措施

由于頂升對象，即楊思路跨線橋（簡支梁聯合部分墩柱），尺寸、重量和高程均較大，且屬于不穩定結構，在頂升過程中容易產生較大幅度的水平偏差（如水平轉角、水平偏位等）。因此，課題組嘗試在被頂升橋墩對象周圍安裝限位槽裝置，來控制水平偏差。具體實施措施：針對楊思路跨線橋各被頂升橋墩，在其周圍焊接限位裝置（見圖4），各限位裝置內側四周距離橋墩外表面5 mm；換言之，在每個墩柱做格構柱限位裝置，在墩柱四周的承臺上安裝格構式鋼結構限位，切割后的上端墩柱卡在該格構柱內上升，起到限位效果。

圖4 格構柱限位裝置

4 頂升誤差監測方案

（1）監測指標

楊思路跨線橋采用PLC 頂升控制系統能實時監測橋梁頂升過程中的水平位移、縱向位移、墩柱偏移等指標（監測內容、表征內容、報警值及設備見表3）。

表3 頂升監測參數

各指標監測與控制詳細要求如下：

a.承臺沉降觀測：頂升前，在墩柱兩側的承臺上布置沉降觀測點,頂升時，測量承臺沉降值，如超出預警值，及時分析原因，采取相應的補救措施。

b.頂升過程位移及同步性監測：采用位移傳感器進行頂升過程的位移及同步性監控，位移傳感器對應于千斤頂分組，對稱布置于橋墩切割面兩側。橋面高程觀測用來推算每個橋墩的實際頂升高度。

c.橫向位移偏差：在每一跨橋面中線布置，用全站儀測量橋面橫向（軸向）偏移量。

d.縱向位移觀測：頂升過程中梁體縱向位移及立柱垂直度的采用以下方法控制：在橋梁縱向的立柱側面從上到下彈出一整條墨線，并保證墨線在墩柱切割面以下，在墨線上方蓋梁處懸掛垂球。通過垂球線與墨線的相對關系確定梁體的縱向位移并與計算值相比較。

e.液壓壓力監測：采用壓力傳感器進行千斤頂液壓壓力的監控，壓力傳感器內置于液壓泵站內，每組液壓千斤頂對應安裝一只液壓傳感器。

f.墩柱偏移：用經緯儀測墩柱垂直度，儀器架設夾角為90°方向。

（2）監測點布置

監測點布置以能有效反應橋梁頂升過程中的各部位變化情況為宜。具體測點位置見表4 和圖5。

表4 測點位置及布置數量

圖5 測點布置位置

5 頂升監測實施效果

為了驗證監測結果的客觀性、有效性和準確性，課題組采取了自行監測與第三方平行檢測同步實施的方式。無論自行監測，還是平行監測，各監測方均每隔2h 對位移傳感器、縱向位移偏差、橫向位移偏差、千斤頂液壓壓力以及各橋面高程變化情況做一次全面測量并記錄數據，并及時對數據分析與溝通，對每一個頂升行程均應進行數據的相互比較，保證橋梁頂升可控。

通過采用前述誤差控制裝置與誤差監測方案，楊思路跨線橋各橋墩頂升結果（見表5，表中橫向偏差以路線前進方向左正右負，縱向偏差以路線前進方向前正后負），基本上達到設計文件和預期誤差控制目標。

表5 各項偏差表

據表5 可知，楊思路跨線橋頂升后的高程與設計高程差值范圍在+3～+9 mm 之間，滿足不超過+10 mm 要求；橫向偏移與設計值偏差為-11～+17 mm之間，在±20 mm 要求范圍內；縱向偏移與設計值偏差為-15～+15 mm 之間，未超出±20 mm 要求；墩柱垂直度偏差在1～6 mm 之間，滿足標準不超過7 mm要求。

6 結語

以楊思路跨線橋頂升利用為研究載體，通過合理設置誤差控制裝置，準確采用誤差監測方案，將高程差值、橫向偏移、縱向偏移和墩柱垂直度偏差等誤差控制在標準和設計文件要求的范圍內，達到了預期目標。

然而橋梁頂升過程畢竟是動態過程，且受環境溫度、空氣氣流（如風力）等外界因素影響較大，這就要求課題組針對公司后續所承接的橋梁頂升改造利用項目，開展環境影響因素研究，找到環境因素對頂升誤差和精度的影響幅度與規律，并探索與研究出相對應的解決辦法。