無墊石橋梁頂升更換支座技術的應用研究

牙韓勝

(廣西路橋工程集團有限公司，廣西 南寧 530200)

0 引言

在經濟化水平不斷提高的同時，我國城市路網建設速度也越來越快，越來越規模化、網絡化，早期建成的道路，受限于經濟局限性和認知有限性等因素，已經無法充分滿足當前大量的交通需求，城市道路本身的優勢也無法最大化發揮出來，阻礙了當前社會發展，不能靈活應對階段性交通量增長狀況[1-2]。因此，迫切需要對現有城市道路進行擴容改造，促進交通順暢通行，建立更加完善的交通路網。

在我國，有很多橋梁經過較長時間的使用之后，支座在反復荷載作用下會發生擠壓變形，對這些橋梁進行改造時，需要更換已無法滿足改建后設計荷載要求的舊支座。而在更換支座中，頂升技術能夠發揮極大的作用，具有簡便、能保存橋梁原狀、節省資金等優勢，不會對周圍的環境產生太大的干擾[3]，能夠快速完成支座更換，恢復交通。

在舊橋頂升更換支座的過程中，如遇到部分橋梁未設置墊石的情況，會導致蓋梁頂作業空間受限，頂升作業難度較大。本次研究結合防城港市國門大道工程無支座墊石橋梁頂升支座更換施工技術研究的實踐，研究無墊石舊橋梁板同步頂升方案的選擇和頂升時對舊橋蓋梁的保護，盡可能準確掌握同類舊橋同步頂升施工的工藝，研究出一整套更安全、更規范、可操作性更強的無墊石橋梁頂升支座更換施工技術，以期為同類工程提供有價值的參考借鑒。

1 工程概況

本文工程線路起點位于防城港大橋收費站處，整體的布線主體符合原本的線路部署情況，經過江山鄉、江平鎮等多個地區，在路過江平鎮一帶時，從鎮子的北面繞行，工程線路終點K31+680在防城與東興高速公路當中的東西進城大道樞紐處，全程長31 680 m。

根據本項目的舊橋改造方案，有多座舊橋需要進行頂升更換支座，舊橋設計頂升高度為7～16 mm，所有舊橋均無墊石，現以班埃中橋為代表，研究無墊石橋梁頂升更換支座的方法。班埃中橋頂升技術參數如表1所示。

表1 班埃中橋頂升技術參數表

2 方案比選

現狀橋梁橋高約15 m，中間墩柱位于水中，橋梁上游為堤壩，常年流水。舊橋設計時無墊石，其支座已發生擠壓變形，梁底與蓋梁臺帽下的空間很小，無法將千斤頂直接放在蓋梁臺帽上，所以需要解決頂升時如何放置千斤頂的問題，主要有幾種方法：(1)牛腿支架法，即在蓋梁立面鉆孔，植入化學錨栓，采用工字鋼牛腿作為頂升支架平臺；(2)落地支架法，即將橋梁下方地面進行整平、換填、硬化后，搭設落地支架作為頂升支架平臺；(3)鑿除蓋梁混凝土法，即根據千斤頂放置位置，在蓋梁頂鑿除部分蓋梁的保護層混凝土，確保超薄千斤頂能塞入即可，并打磨混凝土面，作為頂升平臺。本文將從安全性、經濟性和施工進度方面比較各方案的優缺點，選擇較合理的施工方法，方案比選分析如表2所示。

表2 方案比選分析表

對比分析各方案，最終選擇鑿除蓋梁混凝土法進行頂升施工。

3 橋梁頂升施工

本項目梁板頂升施工于2021-09-01開工，于2021-12-14完成本標所有梁板頂升施工任務，總工期為105 d。本文著重描述和分析工程當中的頂升技術。

3.1 主要機械及儀器設備(表3)

表3 主要機械設備一覽表

3.2 主要施工材料

舊橋頂升使用的材料主要為鑿除蓋梁作業及頂升作業提供作業平臺的雙排腳手架(表4)。腳手架材料進場時需按相關規范要求進行進場驗收，驗收合格后方可使用。

表4 主要材料一覽表

3.3 橋梁頂升施工工藝

3.3.1 施工流程

圖1 橋梁頂升施工流程圖

3.3.2 主要施工工藝

3.3.2.1 支撐點設置

支撐點的設置要以保證梁體混凝土完整為目標，可以通過增加千斤頂和梁底的接觸面積來減小局部混凝土受到的壓力，滿足將強度安全系數值維持在1.5以上的規定。在千斤頂和蓋梁、梁底接觸面之間，可以安裝一個規格為200 mm×200 mm×10 mm的鋼板，這樣可以有效擴大上述兩者混凝土的頂壓面積，將實際梁底混凝土所承受壓強維持在規定范圍之內。本文的支撐點具體設置為使用C50橋梁板混凝土，將混凝土軸心抗壓強度設計值大小規定為32.4 N/mm2。

表5 舊橋頂升梁體重量一覽表

如表5所示為舊橋頂升梁體重量一覽表。千斤頂布置按每片梁底兩端各設2個千斤頂，以重量最大的邊梁為例。

(1)單片梁自重：

G1=混凝土重量+鋼筋重量=19.702 t

(2)橋面系自重：

G2=橋面鋪裝+瀝青路面重量

=4.66+3.37=8.03 t

每片梁面積范圍頂升總重：G=G1+G2=27.73 t

每片梁范圍內布置4個千斤頂，每個千斤頂承重=27.73/4=6.93 t=67.91 kN

(3)混凝土局部受壓驗算：

施工當中添加在千斤頂和板梁之間的200 mm×200 mm×10 mm鋼板所承受的壓力面積為40 000 mm2。

可以計算出局部受壓：

67.91×103N/40 000 mm2=1.70 N/mm2，且1.70 N/mm2<32.4 N/mm2。完全滿足抗壓要求。

3.3.2.2 千斤頂選擇

本文使用的是30 t的千斤頂，其最遠行程為10 mm，能夠有效頂升高度。其中，千斤頂的安全系數為4.33，在規定范圍之內。給每個千斤頂安裝上液壓鎖能夠避免系統、管路失壓，維持負載支撐。

為了保證能在蓋梁上放置千斤頂，需要在墩帽(臺帽)頂面安放每個千斤頂的位置鑿除混凝土，寬度為150 mm，厚20 mm，保證梁板底面與墩帽(臺帽)之間有≥60 mm的高差安裝千斤頂。因此，在這些位置安裝千斤頂前，將安裝千斤頂的范圍內的混凝土面打磨平整。在千斤頂活塞與梁底間墊設一塊10 mm厚的鋼板，防止由于應力集中造成梁底混凝土損傷。千斤頂具體布置如下頁圖2～4所示。

圖2 千斤頂平面布置圖

圖3 千斤頂布置立面圖

圖4 千斤頂布置剖面圖

3.3.2.3 作業平臺搭設

為了方便工人在鑿除蓋梁及頂升作業時的施工，需在墩臺兩側設置雙排腳手架，腳手架采用48 mm×3.5 mm的鋼管搭設，立桿間距1.5 m，橫桿步距為1.5 m，并按照相關規范要求設置剪刀撐及掃地桿。腳手架豎向每4.5 m高通過抱箍與墩臺進行連接，以提高腳手架的穩固性。腳手架頂部平臺距離梁底為1.7 m，保證工人能夠站立施工。外側設置防護欄及防護網，保障施工安全。

3.3.2.4 安裝千斤頂

需要注意的是，在沒有安裝千斤頂之前，應對放置位置的混凝土進行鑿除并打磨，并在千斤頂活塞和梁底接觸面之間安裝一個1.0 cm厚的鋼板，減少應力集中現象，保護梁體混凝土。

3.3.2.5 試頂升

試頂升的目的是對頂升施工系統當中的工作情況和稱重結果進行審核。具體措施是在正式頂升之前將頂升的高度提高1 mm進行試頂升。

3.3.2.6 正式頂升

通過試頂升審查之后，可以進一步進行正式頂升，頂升過程當中的頂升行程要高出新支座的高度1 mm，確保安裝新支座時準確就位。頂升過程當中的最高頂升速度為1 mm/min。

3.3.2.7 落梁

落梁工作在支座更換、支座脫空處理工作執行并檢查完成之后進行，整個過程需要受到系統的同步控制，其中要保證豎線監測點的同步誤差≤±1 mm。落梁速度設置為與頂升速度相同。

3.3.2.8 蓋梁頂修復

板梁頂升作業施工完畢之后，對影響千斤頂安裝、需要鑿除的墩帽(帽梁)位置，采用環氧砂漿(細石混凝土)進行修補，并采用薄膜保濕養護≥7 d，防止出現收縮裂縫。

4 頂升成效

采用該頂升技術實踐于本項目的班埃中橋等3座無墊石橋梁的頂升施工，既能夠安全、經濟、快速地完成舊橋頂升，又能較好地保護舊橋蓋梁及梁板頂升過程不受破壞，提高了項目的經濟效益，對類似橋梁更換支座施工有很好的借鑒意義。

5 結語

本文通過對實際案例的分析，介紹了無墊石橋梁頂升的難點和工藝流程。其難點在于頂升反力平臺的設置及對舊橋的保護。選用正確的施工方法是頂升成敗的關鍵，本文通過對頂升方案的比選與實踐，為舊橋頂升施工節省投資成本、減少施工工期，為類似工程提供了參考借鑒。