多橋梁頂升方式整體同步施工技術應用研究

第一作者簡介：劉杰（1990-），男，碩士，工程師。研究方向為高速公路建設管理。

DOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2024.21.043

摘" 要：車流量不斷增加與通行能力受限之間的矛盾，以及公眾日益增加的對高品質通行服務水平的強烈需求，要求高速公路改擴建既要通過增加行車道以提高通行能力，也要通過調整平縱線型以提高道路通行舒適度和品質。在高速公路平縱線型調整過程中，如何高效、高質量利用既有道路橋梁，對于節省項目建設資金，延長既有線路的使用壽命，踐行綠色建設理念具有重要意義。該文以某高速公路改擴建為案例，介紹一種不同工況下多橋梁頂升方式同步施工技術，該技術綜合利用包括支座墊石增高、蓋梁接高、斷柱接高等多種頂升方式，實現橋梁多跨同步調坡頂升，具有經濟實用、安全高效、控制精度高等優點。

關鍵詞：高速公路；橋梁；改擴建；平縱線型；整體同步；調坡頂升

中圖分類號：U445.7" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2024）21-0181-04

Abstract： The contradiction between the increasing traffic flow and the limited traffic capacity， as well as the increasing public demand for high-quality traffic service level， require the highway reconstruction and expansion to improve the traffic capacity not only by increasing the lanes， but also by adjusting the horizontal and vertical linetypes to improve the road comfort and quality. In the process of horizontal and vertical alignment adjustment of expressway， how to make efficient and high-quality use of existing roads and bridges is of great significance for saving project construction funds， prolonging the service life of existing lines and implementing the concept of green construction. Taking the reconstruction and expansion of an expressway as a case， this paper introduces a synchronous construction technology of multi-bridge lifting mode under different working conditions. The comprehensive utilization of this technology includes many kinds of lifting methods， such as support cushion stone heightening， cover beam connecting height， broken column connecting height and so on. The realization of multi-span synchronous slope adjustment and lifting of bridges has the advantages of economy and practicality， safety and high efficiency， high control precision and so on.

Keywords： highway; bridge; reconstruction and expansion; horizontal and vertical linetype; overall synchronization; slope adjustment and lifting

高速公路建設對于拉動內需、區域互聯互通及物流網絡建設等方面起到了基礎性作用，并積攢了豐富的建設管理經驗。為持續提升國家高速公路建設內生動力，積極響應國家雙碳建設和綠色建設理念，實現高速公路高質量建設，要求在高速公路改擴建過程中，大力推廣應用新技術、新材料、新工藝和新設備，提高改擴建施工質量，改善道路通行服務水平，提升駕乘人員舒適度。在該趨勢下，如何最大化利用既有道路橋梁，實現高速公路改擴建平縱線型優化，對高速公路改擴建項目提出了考驗。

近年來，橋梁頂升施工已普遍應用于高速公路改擴建施工，較為經濟快捷的方法就是進行頂升、下降或平移，以實現高速公路平縱線型調整。韓振勇等[1]在市政基礎設施建設中，采用了橋梁頂升提高了通航凈空；周明朗等[2-4]在既有橋梁加固過程中應用了頂升施工技術；馬進等[5-6]在橋梁支座更換過程中探索應用了智能監控系統。

以上研究僅應用了支座墊石增高、蓋梁接高、斷柱接高等橋梁頂升方式中的一種或者幾種，在如何同時利用以上幾種方式上仍缺乏在高速公路改擴建方面系統、深入的應用研究。而多種方式同時應用的橋梁整體同步調坡頂升技術的現實需求又十分迫切，因此多橋梁頂升方式整體同步施工技術意義較為重大。本文以某高速公路改擴建頂升橋梁為依托工程，開展多橋梁頂升方式整體同步施工技術的研究。

1" 工程概況

某高速是國家國高網組成部分，建成于20世紀90年代，通車以來交通量增長迅速，交通量已經飽和，道路擁擠現象嚴重，大大降低了車輛的行駛速度和道路的通行能力，亟需實施改擴建施工。某大橋是該高速公路改擴建項目的控制性節點工程，跨徑布置6×16 m+6×16 m+6×16 m，橋梁全寬35.5 m。上部結構為裝配式預應力混凝土簡支板，0號橋梁為U型橋臺、擴大基礎，18號橋臺為樁柱式臺、樁基礎，橋墩為柱式墩、擴大基礎，設計為梁板整體頂升。該橋位于縱斷抬高段，設計采用支座墊石增高、蓋梁接高、斷柱接高等多種頂升方式實現橋梁整體同步頂升。

2" 施工工藝與質量控制

2.1" 主要施工過程

2.1.1" 施工準備

主要包括頂升基礎準備和抱柱梁準備工作。頂升時，橋梁上部荷載通過千斤頂等臨時支撐傳遞到頂升基礎，需進行基礎受力計算，以及抱柱梁局部抗壓和抗剪切強度計算，確保頂升基礎牢固、抱柱梁設置合理。

2.1.2" 托架體系及分配梁安裝

其中，托架體系主要包括支撐桿、臨時墊塊及聯系桿等，支撐桿是頂升支撐的主體，是千斤頂和隨動裝置的安裝位置，整個鋼支撐體系通過角鋼作為水平聯系桿及剪刀撐連成一個格構柱，形成水平穩定體系。分配梁根據頂升位置不同，分別設置在梁底頂升部位和蓋梁底部頂升部位。

2.1.3" 千斤頂選擇與安裝

包括液壓千斤頂和機械跟隨千斤頂，2種千斤頂通過螺栓懸吊于分配梁上，隨著頂升構件的上升而上升。安裝時，需要綜合考慮后期施工模板安裝空間和受力狀態，合理確定千斤頂布置方式。同時，根據液壓控制系統的性能，方便對頂升姿態進行監控，需要按墩柱將千斤頂進行分組，并按組配備光柵尺，實時抓取頂升姿態，確保控制室的PLC能夠有效控制整個頂升過程。

2.1.4" 限位裝置安裝

橋梁頂升施工過程中，常見因千斤頂安裝的垂直誤差或其他因素導致的橋梁橫、縱向微小位移。為克服上述情況對某橋梁頂升過程產生的影響，項目團隊設計了平面限位裝置，該裝置在梁體之間設置邊角鋼并采用高強螺栓進行牽拉和移位，同時在固結墩處設置格構鋼柱實現縱橫向限位，限位裝置如圖1所示。

2.1.5" 分級頂升至設計高度

單行程頂升施工步驟如圖2所示。

2.2" 既有橋梁平縱線型調整

按照設計要求，某橋梁頂升改造施工，維持原墩柱形式不變，對第1跨通過加厚支座墊石實現橋梁頂升，對第2～9跨通過加厚蓋梁實現橋梁頂升，對10～18跨通過斷柱接高實現橋梁頂升。以上多種增高方式同步在液壓千斤頂達到設計行程并機械鎖死后開始實施，在頂升過程中起保護作用的機械跟隨千斤頂及其支撐隨即拆除。

2.2.1" 墩柱斷柱接高

將墩柱切割斷開之前，需將既有墩柱除頂部1.5 m、底部1 m范圍之外的混凝土全部鑿除，保留既有墩柱主筋并將其表面浮渣清理干凈，同時對頂部和底部未鑿除部分的墩柱表面進行鑿毛處理，確保混凝土澆筑后新舊面黏結牢固。按照設計要求采用擠壓套筒進行鋼筋連接，后支立模板、澆筑混凝土實現墩柱接高，如圖3至圖4所示。

2.2.2" 蓋梁接高改造

某橋梁在進行蓋梁接高頂升過程中，利用作用力-反作用力原理，設置了鋼牛腿實現反力頂升，在頂升至預定位置后，拆除某橋梁既有支座，鑿除墊石，對蓋梁頂部進行鑿毛并清理干凈。同時，按設計要求在既有蓋梁頂面進行植筋，植筋完成后再次沖洗干凈，確保蓋梁加厚部分混凝土與既有蓋梁混凝土面充分結合、形成整體，如圖5所示。

2.2.3" 墊石增高

頂升到指定高度后，拆除既有橋梁支座，對既有橋梁墊石表面進行鑿毛處理，按設計安裝墊石鋼筋，沖洗表面浮渣，澆筑墊石混凝土，養護完后重新安裝支座，如圖6所示。

2.2.4" 梁體下落就位

按照設計要求開展混凝土養護工作，在新澆筑的墩柱、蓋梁、墊石混凝土達到強度要求后，拆除模板。通過PLC控制系統，精確控制全跨液壓千斤頂壓力值，實現全橋上部梁板的整體同步回落，后進行橋面系施工。在下部支撐和千斤頂拆除后，應在分配梁安裝螺栓造成梁底破壞的部位進行修復處理。

3" 工效分析

采用全橋一次性整體頂升的方式進行頂升，相較于分2次頂升，其工期可提前32 d，具體提前情況如下。

0#～9#頂升就位后進行蓋梁墊石加高，加高完成后才可進行設備的拆除，加高鋼筋綁扎3 d、模板安裝2 d、混凝土澆筑1 d，確認支座完全受力后方可拆除設備，合計6 d。

千斤頂、泵站、油管和控制線等液壓設備拆除、安裝、調試。拆除2 d、安裝2 d、調試1 d及試頂升1 d，合計6 d。

千斤頂安裝完成調試后，進行打壓、立柱切割工作。打壓、立柱切割所需時間4 d。合計4 d。

橋面限位：需0#～9#頂升就位后，拆除安裝，時間約為4 d。

頂升時間的增加：約為6 d。

如果采用兩聯頂升方式，9#、10#墩高差近1 m，需將第9、10跨梁端切割，待兩聯全部頂升完成后進行修補，其工期約6 d。

綜上，采用支座墊石增高、蓋梁接高、斷柱接高等多種頂升方式實現橋梁整體同步頂升，實現了頂升數據實時采集，精確控制頂升高度，確保了頂升過程安全有序進行，達到有效縮短施工工期的目標。

參考文獻：

[1] 韓振勇，張振學，張玉明，等.橋梁改造工程中同步頂升技術的應用[J].中國市政工程，2007（1）：24-25.

[2] 周明朗.橋梁加固改造中頂升技術的應用分析[J].西部交通科技，2019（2）：121-125.

[3] 單成林，奉翔.橋梁加固改造中的整體頂升施工[J].中南公路工程，2002，27（3）：79-80.

[4] 林劍峰.整體頂升技術在橋梁加固改造中的應用[J].福建建設科技，2006（3）：27，53.

[5] 馬進.智能同步位移頂升系統在橋梁支座更換中的應用[J].公路交通科技（應用技術版），2016（7）：210-211.

[6] 牙韓勝.無墊石橋梁頂升更換支座技術的應用研究[J].西部交通科技，2022（7）：144-146.