市政工程橋梁加固梁體頂升更換支座施工的探討

溫放棠

廣州市市政工程維修處有限公司 廣東 廣州 510000

市政工程中，橋梁加固和梁體頂升更換支座施工是常見的維修和改造項目。橋梁加固和梁體頂升更換支座施工需要經過詳細的規劃和操作，確保施工安全和工程質量。在整個施工過程中，需要嚴格遵守相關的安全規范，并保持與相關部門和專業人士的溝通和協調。綜合多方因素，才能更好的提高市政工程安全性與穩定性，以下進行具體的論述。

1 工程概況

客村立交橋坐落在廣州市海珠區，它橫貫香港大街和新港路，兩者均屬于市政道路，香港大街以及新港路均采用了高標準的交通規劃，香港大街以50km/h的高速行駛，新港路以40km/h的高速行駛，構成了一條完整的交通網絡。

這座四層的轉換站是廣州大道的一部分，它的基礎是一條南北方向的道路，而它的第二層則是一座由鋼筋混凝土斜坡結構建造的橋梁，它的第三層是一座由圓形的轉換站和一條由八個彎道組成的車道，最后是一座東西方向的橋梁。

（1）第三層支座病害（圓環式轉盤）。第三層主橋（圓環式轉盤）為單向活動的盆式橡膠支座，由于其結構的特殊性，在支座角度施工安裝偏差、長期運營下微小移位的積累、支座磨損等條件影響下，可能出現局部支座頂緊或滑動受阻的情況，使溫度變形無法釋放，導致主梁產生較大的溫度次內力，使其內力分布可能與理想狀態存在較大偏差，加劇墩柱破損；由于目前支座滑動狀態無法精確掌握，其影響難以定量進行分析，若重新安裝盆式支座仍存在施工誤差的風險，故本次將第三層（圓環式轉盤）36個盆式支座全部更換為圓板式橡膠支座，使溫度效應通過支座的彈性變形得到有效控制。

（2）第四層支座病害（東西走向車行高架橋）。第四層的10#墩支座橡膠老化，且存在剪切變形。根據病害情況，對其進行更換處理。

2 工程建設條件與特點

2.1 工程建設條件

（1）自然概況。這個項目位于南亞的一個具有南亞特色的海洋性季節，這里的天氣非常適宜，沒有極端的低溫，沒有極端的炎熱。這里的氣候非常宜人，每天都有大量的降水。根據當前的氣象數據，這里的年平均氣溫為21.7℃，在7～8月份，這里的平均氣溫為28.0～28.7℃，而且是極端的。

（2）水文。本工程地處珠江三角洲平原北緣。水位的波動會因天氣或季節而有所不同，在雨季，水位會升高，而在干燥的時候，水位會下降。在這種情況下，地下水通常儲藏在土壤中，這些土壤的土壤結構較松軟，是孔隙潛水的水源。在這些土壤中，下面的基巖是裂隙承載水的水源，而淤泥土、亞黏土等細粒土壤中的水分較少[1]。受珠江潮水的影響，河水深0.80～1.30m，水位標高5.0～5.5m，變化幅度0.50m。地下水埋深2.45～4.40m，標高5.3～6.37m。

2.2 工程建設特點

第四層10#墩柱更換支座前需要對10#墩對應的梁體進行頂升，經計算，該段內梁的重量約為181.1*26=4709kN=470.9t＞100t。第三層更換支座前需要梁體進行頂升，經計算，該段內梁的重量約為2713.57*26≈70552.8 kN≈7055.3t＞100t。按照《危險性較大的分部分項工程安全管理規定》的要求，1000kN及更大的大型建筑物的整體提升、滑動、旋轉等工程必須按照特殊要求進行安全管理，必須提前準備相應的安全措施，并由相應的安全專業人士進行審核和評估[2]。

3 市政工程橋梁施工技術流程

3.1 墩支座更換施工步驟

（1）頂升準備。安裝支架前，應確認其位置符合規定的標準，并且確保其具有足夠的剛性，以確保千斤頂的正常運行，并避免因支座地變形而導致支架的搖晃。此外，為確保安裝的過程中，能夠有效地避免對梁的破壞，應使用工字鋼板將其固定，從而提高其抗壓能力。工字鋼采用手葫蘆或電葫蘆的方式安裝到位。清理墩臺頂上的土石塊及松散物質。為了確保頂梁施工的安全，應當按照層次分別設置臨時支撐塊，并且在施工過程中實施交通管制[3]。

（2）千斤頂安裝并試頂。請確保已經建立好了工作場所，并且已經準備好使用千斤頂。當確保臨時的承載結構符合預期的條件之后，請立刻啟動試驗。這是因為它旨在檢查支柱是否存在非彈性變形和沉降。如果發現主梁尚未完全抬高，請暫停2個小時，以便確保它的穩固性。請確保千斤頂的受力方向與梁的底部保持垂直。在安裝頂梁的過程中，應密切關注其橫向及縱向的位移，確保其位移差小于等于1mm。在安裝完成后，應采用豎向位移測量及千斤頂油壓測量的方式，實現雙重管理。

（3）頂升連續箱梁。頂升時采用同軸同步頂升的方式，更換支座軸頂升5mm，以1mm頂升行程為測量單位，檢查千斤頂頂升行程達到后，關閉支路油泵開關，全部達到第一個測量單位后。總指揮下達第二次頂升指令，各觀察員打開支路油泵開關，液壓站加壓，繼續進行頂升，重新上次的操作，確保千斤頂以1mm的頂升行程實現同步。應采用技術手段確保各點同步頂升。在建造橋梁的同時，要分層安裝臨時支撐塊，將其嵌入橋墩的基礎，以確保橋墩的穩定性。

（4）更換支座。更換支座時，對支座預埋鋼板進行除銹防銹處理。首先，將舊的支撐結構卸掉，并將其周圍的墊片清潔干凈。接著，在支撐結構的底部使用優質的環氧樹脂砂漿來填補凹陷，并準確測量其高度。最后，使用鋼板來調整，并將其重新安裝到經過審核的新的支撐結構上。如果發現支撐結構出現了偏差，需要對其進行修正。根據具體的狀態，應當選擇最合適的措施來解決問題，在解決之后，要移除臨時的支撐，然后慢慢地將千斤頂放置，以便使結構重新回到正常的狀態。在抬起的過程中，要仔細地檢查和記錄，以便在更換和維護梁體和橋面的支座之間建立起一個統一的標準，以便使整個施工流程能夠順利實施。在支座安裝完畢之后，應當立即開展裂縫處理、橋梁表層施工以及其他相關步驟。

3.2 轉盤支座更換施工步驟

（1）柱頂加設牛腿。通過在原橋墩混凝土表面植入鋼筋并澆筑混凝土，加固橋墩并在墩頂加設牛腿以滿足更換支座的要求。

（2）頂升前工作。為了確保橋墩的穩定性，在加固至設計要求標高的同時，應采取措施確保千斤頂的正確安裝，并在更換支座時避免損壞橋墩；此外，為了增強受力面，應采用250mm×250mm×20mm的鋼板墊實，以確保起頂過程中不會損壞梁底。為確保頂梁過程中的結構安全，頂梁時應逐級設臨時墊塊，同時頂梁時應進行交通管制。

（3）千斤頂安裝并試頂。在建造工作平臺時，應該安裝千斤頂，以確保橋墩符合要求。在試頂完成后，應該將千斤頂升高1mm，并保持飽壓至少10分鐘，以檢查結構混凝土是否存在裂縫等問題。同時，千斤頂的受力方向應該與梁底面垂直。頂梁過程中，對梁的橫向和縱向變形進行監控，梁的橫向位移差≤1mm，縱向位移差≤1mm。頂升時以豎向位移和千斤頂油壓表讀數進行雙控。

（4）頂升連續箱梁。頂升時采用逐軸頂升、相鄰軸輔助頂升的方式，更換支座軸頂升5mm，相鄰軸頂升3mm，更換支座時應采用技術手段確保各軸、各點同步頂升。在安裝頂梁的同時，要根據不同的高度，將臨時支撐塊安裝在梁的底部，以確保安全。在安裝的同時，要嚴格遵守安裝流程，對負彎矩區域的情況要及時檢查，一旦發現問題，要及時向總指揮匯報，根據并采取相應措施的要求，及時停止安裝。

（5）更換支座。更換支座時，對支座預埋鋼板進行除銹防銹處理。在進行改建之前，需要首先將舊的支柱拆除，并進行準確的高度校準。在校準之后，需要將符合要求的、已進行了預防性校準的新支柱安裝在現場。在進行改建之后，需要移走臨時的支柱，并使用千斤頂將其慢慢抬起，以便使其回到正常的位置。

（6）落梁。經過嚴謹地檢驗，梁體被精確地固定，然后使用千斤頂輕輕地抬升，最終取下原本的臨時支撐，在抬升的過程中，一定要確認每個千斤頂都能夠穩定地抬升。

3.3 頂升工作流程

（1）頂升系統可靠性檢驗。在正式開始頂升之前，應當對原件進行70%—90%的頂升力，并且在現場進行5小時的充分壓縮，以確保其密封的可靠性。

為了確保液壓油的質量，必須對其進行定期的檢查。的設計和生產流程必須遵循有關污染防治的規定，并且所有的連接部件都必須經過嚴格的清洗，然后才能被送到實際使用。實際使用前，還必須對整個生產流程進行10次的空載測試，以確保沒有任何潛在的污物。

（2）解除原支座約束。第三層圓盤盆式支座有五部分組織，第一部分：梁底錨固鋼板。第二部分：上部限位。第三部分：圓形橡膠板支座。第四部分：下部限位。第五部分：墩頂錨固鋼板。本次支座更換的目的是將原單向活動支座更換為板式支座，減輕墩柱約束，原支座上下錨固鋼板與上下限位的連接方式為焊接，施工采用碳刨法將上下錨固鋼板與上下限位的連接焊縫開槽刨除。支座頂升時直接取出上下限位及原圓形橡膠板支座，保留上下錨固鋼板，更換板式橡膠支座，完成支座更換施工。

（3）成立頂升指揮系統。為了更好地完成現場指揮任務，特別設立了一個由總指揮1名、副總指揮2名組成的現場指揮組，并且將其下屬的3個職能小組：控制組、液壓組和作業組，每個小組都設立一名組長，負責協調各個職能小組的工作，以確保現場指揮的順利進行。

3.4 起梁控制措施

（1）應力和位移監控。為了確保梁的穩定承載，應對其進行有效的應力監測至關重要。為此，我們將采用混凝土電阻應變計，將其固定于梁的中部以及其承載部位，并且對于任何可能存在的滲漏點，都將采取相關的措施，以確保其完整無損。在整個過程中，我們將密切關注所有的高峰和低谷，以確保它們的穩定性。

通過位移監控，我們可以對起頂的高程進行準確的檢查，并將其限定在10mm的范圍，同時將兩個相鄰的墩的高程的偏差限定在5mm的范圍。為了實現這些目的，我們將在起頂的部分進行特殊的標識，并且在中間的橫梁上放入毫米的鋼尺，從而使得起梁的高程及其運動變得更加容易、迅速、可視化。

（2）其他控制措施。第一，嚴格控制起梁速度。第二，在安裝過程中，我們需要采用兩種方法來確定支撐點的位移，并通過調整支撐點的高度來調整支撐點的壓力，以確保支撐點的安全性。第三，在開始構建橋梁之前，應使用鋼板楔塊來提供暫時的剛度，并在安裝好支撐結構之后，把它們卸下。第四，在開始施工之前，應該計算出每個千斤頂的最大承載能力以及支撐柱的反作用力。第五，在ΔT達到0、ΔT/2和ΔT 時，應該采取分級施加負荷的方式，每次施加負荷10min，以保證千斤頂之間的力量平衡，并且要加強對梁體的監測，盡量縮短施加負荷的時間。第六，每次梁的起點都應該進行5mm的荷載監測。第七，當溫度較低時，應該盡快開始起梁，因為過高的溫度會降低應力監測的準確性。

4 市政工程橋梁施工安全措施

4.1 技術措施

因為這座橋是在高處建造，所以必須建造一個支撐腳手架的平臺。在這個過程中，非常危險，所以必須要提前舉辦一次安全培訓，讓大家都能夠了解到這一點。同時，還要派出專門的人來維持道路的暢通，以及加強對駕駛者的安全教育。

（1）在施工過程中，所有的操作者都應該穿戴適當的安全裝甲，并且所有的機器和設備都應該按照規定的位置擺放，并在每個施工區域都安裝了醒目的指引和提示。（2）作為一個公司，致力于貫徹執行國家的安全生產政策，并致力于維護員工的人身和財產的安全，以此來樹立一個優秀的公司形象。（3）每位參與者都必須佩戴安全帽，并且在從事高處操作時，必須系好安全繩，同時在操作區域內也要鋪上防護網。（4）為了確保施工的順利完成，應該采取有效的措施，盡可能地降低可能存在的風險，特別是針對復雜的、具有挑戰性的工作，應當根據項目部的要求，認真執行相關的施工方案，確保每一步都符合要求，同時也要積極配合建設單位與監理工程師的審核。（5）為了確保施工過程的順利完成，將在每個地方都張貼出具體的安全提示牌，并要求參與者佩戴相應的安全裝備。（6）請勿攜帶任何物品和設備進入交通管制的范圍。夜間作業的人應該佩戴防護裝備，并且遵守交通規則。無論是出發還是返回，都應該注意個人安全。

4.2 監測監控措施

（1）標高、位移監測。第一，在更換支座之前，應該先測量一次標高和位移初始值。第二，在支座更換的過程中，應根據實際步距，定期檢查頂升的高度和位移情況。第三，在支座更換完成并且主梁安裝完成并穩定后，將對其進行最后一次的標高和位移監測。

（2）裂縫、應變監測。第一，在進行支座更換之前，應該檢查每個控制斷面的裂縫和應變初值。第二，在支撐結構的更新過程中，會對所有的應力區域進行實時監測。會在每次使用千斤頂的情況下，對所有的測量區域都會進行一次檢查。在這些檢查的同時，會精心挑選出箱體的頂部和底部的應力最高的部分，并對其進行實時的檢查，從而獲取有關支撐結構的實際情況，并用于指導施工。當發現應力和裂紋出現明顯的變化時，必須立刻中斷施工，并仔細檢測，確認其中的根源，才能夠確保建筑物的完整性和穩定性。第三，經過支座的替換，使得主梁得以安全地恢復到初始的位置，接著，進行了關鍵斷面控制應力應變的檢查，以便發現裂紋的變化，并且根據替換前后的應力數據以及裂紋的寬窄來評估結構的恢復程度，以及梁體上的額外應力。

（3）溫度監測。第一，支座更換前讀取實時溫度一次。第二，在支座更換的過程中，應根據實際步距，每次升高一次，應及時記錄下實時的溫度數據。第三，在支座更換完成并且主梁安裝完成并且穩定后，將進行最終的實時溫度測量。

（4）設備監測。第一，支座更換前全面檢測設備儀表一次。第二，支座更換過程中，檢測設備儀表是否異常，油表壓力是否在正常允許范圍之內，檢查油管和千斤頂是否漏油等異常情況。

5 結語

綜上所述，通過采取先進加固梁體頂升更換支座施工施工方法，如改善橋梁支撐系統的維護與管理，可顯著改善橋梁的穩固性與安全性，為橋梁長期使用做出重要貢獻。因此，施工人員需要深入研究可能存在的問題，并且精心策劃，加強個階段施工管理工作，從而最大限度地維護橋梁完整性與可靠性。