基于價值工程的橋梁上部結構施工新技術應用研究

蘇耀華 申鐵軍

摘要 文章介紹了橋梁上部結構施工的新技術，包括高阻尼隔震橡膠支座的變形整治、鋼箱梁的頂推技術。研究表明，頂推技術有效地控制了施工安全、施工質量及環境保護，有效地控制了橋梁的技術功能，在保證正常運營前提下，保質保量地完成了施工任務，縮短了工期，節約了成本，獲得了業主、監理及運營單位的一致好評，提高了項目的社會及經濟效益。

關鍵詞 橋梁；上部結構；施工

中圖分類號 U445文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）02-0111-03

0 引言

二廣高速公路山太聯絡線是山西省首條具有“感知”能力和“表達”能力的智慧高速公路，圍繞項目的特點、重點和難點，進行重點策劃，突出施工組織管理。業主要求工期為2022年11月1日至2024年12月31日。根據業主要求的工期，項目橋梁上部結構施工采用了新技術，該技術可廣泛應用于橋梁的橡膠支座更換、橋梁結構的抬高和糾偏[1]，包括平拉索橋的承重索及欄桿索[2]，為類似工程的施工提供了新的思路[3]。

1 高阻尼隔震橡膠支座的變形整治技術

1.1 應用領域與研究背景

1.1.1 應用領域

應用于成橋現澆箱梁HDR型高阻尼隔震等橡膠支座本體結構未破壞狀態下的糾偏施工，適用范圍廣。

1.1.2 研究背景

（1）國內外關于支座整治施工的項目較多，但對現澆連續箱梁支座的糾偏整治可參考的資料較少，對高阻尼隔震橡膠支座的糾偏整治更是鮮有。

（2）高阻尼隔震橡膠支座因其具有良好的性能，未來橋梁應用必定越來越多，但目前暫未形成一套完整的高阻尼隔震橡膠支座糾偏整治技術。

（3）以往的支座整治手段不能最大化地發揮高阻尼隔震橡膠支座的性能，且未考慮后期支座的收縮徐變因素。

（4）原有技術不能充分發揮支座的性能，并使其在各種溫度條件下長期保持在高承載力狀態。

（5）采用直接更換整個支座的整治方法，處理成本高，相關方的需求得不到滿足。故對于高阻尼隔震橡膠支座變形的糾偏整治方面仍有很大研究空間。

1.2 技術原理與關鍵技術

1.2.1 技術原理

以“上部結構頂升平移，恢復上部結構位置，調整支座、更換上支座鋼板”的整治思路，按照安裝溫度對支座設置預偏，防止支座在極端溫度時變形過大，使支座保持高承載力狀態，以此完成支座多方向變形的糾偏整治，確保結構安全。

1.2.2 關鍵技術

（1）單聯多跨現澆箱梁水平旋轉復位技術。①利用千斤頂配合PLC系統使梁體安全落于臨時支撐上后，將上支座鋼板與梁底預埋鋼板間安裝2層3 mm厚四氟板，并在中間涂抹硅脂油形成滑動面，作為上部結構水平復位滑動裝置。②利用安裝在墩、臺蓋梁頂的頂推平移裝置來啟動反力架處的水平千斤頂，對現澆梁體進行反向頂推并通過設置的滑動面使梁體整體水平旋轉、平移，從而恢復到設計位置以保證其受力均衡。

（2）不同安裝溫度下的支座精準預偏技術。①由于支座產生變形導致梁體頂升后上支座鋼板、上錨固螺栓位置與下鋼板、下錨固螺栓位置發生錯位。②根據現場的尺寸量取與原設計圖紙對比后，按照支座最大偏移量并考慮支座預偏距離，特制上支座鋼板（增大處理）。③支座固定在墊石后，縱橋向頂推支撐鋼板。④結合施工溫度與設計溫度存在偏差以及收縮徐變等效應，調整支座預偏量。⑤上支座鋼板螺栓孔中心與套筒中心對齊后，安裝錨固螺栓并使上支座鋼板與梁體連接緊固。⑥完成支座預偏后，根據支座安裝時的溫度對支座設置預偏。

1.3 技術創新性和先進性

（1）這種現澆梁成橋后阻尼隔震橡膠支座的分壓糾偏方法可以有效恢復支座使用功能，提高支座耐久性。

（2）這種箱梁成橋后阻尼隔震橡膠支座的糾偏裝置可使單聯多跨現澆箱梁水平旋轉，完成整體橫向復位，使支座恢復至設計位置以保證其受力均衡。

（3）這種現澆梁成橋后對支座進行預偏的裝置及工藝可實現支座在不同安裝溫度下的精確預偏，為支座預留溫縮徐變富余量以保證支座變形量處于最小狀態，從而提高其耐久性。

1.4 工程實例

1.4.1 工程情況

某橋支座共2種形式，其中一種采用LNR（H）系列水平力分散型（分隔墩頂）橡膠支座，另一種采用HDR系列高阻尼隔震（連續墩頂）橡膠支座，見表1。

1.4.2 應用情況

現澆箱梁采用盤扣支架現澆施工，預應力張拉壓漿施工后，發現出現了不同程度的縱橫向變位，上部結構梁體出現水平形變，尚未發生破壞。常規整治方法是更換整個支座，浪費嚴重，而該技術實現了支座在不同安裝溫度下的精確預偏，為支座預留溫縮徐變富余量，保證支座變形量處于最小狀態，提高其耐久性。應用于成橋現澆箱梁HDR型高阻尼隔震等橡膠支座結構未破壞狀態下的糾偏施工，施工時預應力鋼束40束，每束15根，兩端對稱張拉。

2 鋼箱組合梁步履式頂推施工技術

2.1 技術原理與操作步驟

步履式頂推施工技術的工作原理是豎向千斤頂將梁體托起—水平千斤頂將梁體向前頂推—豎向千斤頂回落將梁體重新放置在墊梁上—水平千斤頂回縮完成一個頂推行程，頂推過程中千斤頂借助油缸壓力而非支架反力，故對外部所產生的反力較小。具體的操作步驟為：梁段在頂推平臺組裝好之后，平臺頂推裝置啟動，按“壓力頂緊、垂直頂升、水平推進、垂直頂落、水平后退”5個步驟將梁段送往橋墩，成功落梁。

2.2 性能指標與應用領域

該施工技術適用于不具備使用大型吊裝設備架設的橋梁。

（1）施工中無需支架和大型機械設備，施工平穩，安全可靠，可減少高空作業，頂推速度可達到2 m/h以上。

（2）頂推施工不影響橋下通航和交通，不受橋下地形和水流的影響。

（3）不需要復雜技術和大型機具設備，工具便于籌備。

（4）與傳統拖拉式頂推相比，步履式頂推將滑移面由滑道梁上改到頂推設備內部，不但減小了頂推前進的摩擦力，而且避免了橋墩在施工過程中承受過大的水平荷載。

（5）鋼箱梁的焊接、拼裝由高空作業轉為在拼裝平臺上施工，施工作業方便，減少了高空作業安全風險。

2.3 技術創新性和先進性

（1）采用智能數字步進控制，操作簡單，方便適用，安全平穩。

（2）大型設備少，調整位置方便，不存在安全隱患。

（3）在頂推平臺上拼裝、焊接，保證了鋼箱梁的焊接質量且不占用多余場地及施工便道。

（4）該設備將滑移面由滑道梁上改到頂推設備內部，可減少頂推前進的摩擦力。

（5）可避免橋墩在施工過程中承受過大的水平載荷，實現真正的自平衡頂推。

（6）與傳統拖拉式頂推相比，步履式頂推設有具備橫向偏位主動調節功能的液壓限位設備，可保證頂推施工的平穩性并減少橫向偏位的調節頻率。

（7）避免了高空作業的同時，還提高了施工安全性。

2.4 工程實例

某高速公路第4合同段施工總承包部工程設計起點樁號K0+000，終點樁號K39+340，全長39.34 km，橋隧比約為60.38%。其中，平坡立交樞紐位于平坡鎮西南部，交叉樁號為K0+000，立交區范圍主線K0+000～K0+880。該互通區域地形復雜、山高坡陡、輸電線路密集，匝道需跨越河流、既有道路，難度較大。平坡立交樞紐包含主線橋、A、B、C、D匝道橋，梁跨設計為鋼箱梁，各主道和匝道中共有鋼箱梁1 555 m，重約7 650 t。根據設計圖紙、現場實際情況及方案比選，因平坡立交鋼箱梁安裝段墩柱較高、跨度較大，因此采用步履式頂推安裝工藝進行施工。此項目平坡樞紐共有主線橋兩座，匝道橋四座，分別為K0+674、BK0+014主線橋，AK0+398、BK0+505、CK0+208、DK0+516匝道橋，橋梁情況見表2。

3 結束語

該文研究成果具有推廣價值，有助于推動我國橋梁支座整治工程的技術進步，提升施工組織、質量管理、安全控制等方面的水平，應用范圍較廣，安全、質量及進度等指標可控，技術可行。對創建“以人為本、安全至上”的平安工程，打造低碳環保的綠色工程，具有一定的理論意義和工程實用價值。

參考文獻

[1]申鐵軍. PLC同步頂升系統在某高速公路跨線橋上的應用[J]. 福建交通科技， 2022（1）： 73-78.

[2]申鐵軍. 平拉索人行橋設計及鋼結構施工技術研究[J]. 北方交通， 2022（6）： 30-34.

[3]申鐵軍. 深基坑復合支護及垂直開挖技術應用[J]. 山西交通科技， 2015（4）： 47-50.

收稿日期：2023-12-25

作者簡介：蘇耀華（1996—），男，本科，從事隧道工作。

通信作者：申鐵軍（1980—），男，本科，正高級工程師，從事公路工程研究工作。