某斜拉橋引橋同步頂升支座更換

方家益

(上海久堅加固工程有限公司，上海 200050)

1 工程概述

蘇州繞城高速公路尹山大橋引橋為上下行、左右幅分離的兩幅橋梁，橋面全寬36.5 m。每幅橋面全寬16.75m，橋面橫向布置為0.5 m(護欄)+15.75 m(行車道)+0.5 m(護欄)。引橋分為四聯(lián)，橋跨布置為4×30 m+4×30 m+40 m+4×30 m。

在橋梁養(yǎng)護檢查中發(fā)現(xiàn)，尹山大橋引橋左幅4號墩(第一聯(lián)與第二聯(lián)之間的過渡墩)上的原盆式支座存在偏位現(xiàn)象，支座鋼板嚴重銹蝕，外側原GPZ(Ⅱ)3.5SX支座的盆腔內(nèi)橡膠被壓潰，支座失去使用功能并造成箱梁一側下沉，支座上、下鋼盆靠緊且已翹曲變形。經(jīng)分析，支座病害應是引起橋面高差和伸縮縫屢修屢壞的根本原因，且會引起箱梁內(nèi)力發(fā)生變化，對結構受力安全不利。同時，鑒于該橋的地位，為滿足交通運輸?shù)男枰?，支座更換中應盡量不中斷橋面交通或進行部分交通管制，對支座的更換施工提出了更高要求。為此，采用STLP-20計算機控制同步頂升梁體的方式，對4號墩處的病害支座進行更換。

2 橋梁同步頂升系統(tǒng)

本次采用STLP-20計算機控制同步頂升、下降液壓系統(tǒng)為原裝進口設備，配備有先進的高精度位移傳感器、壓力傳感器、電磁閥、輸入、輸出軟件模塊、多點控制同步頂升，自動顯示頂升力和頂升高度數(shù)值;在橋梁更換支座和橋梁抬高工程中，采用STLP-20計算機控制同步系統(tǒng)，并配有大噸位薄型油缸(均為原裝進口)，每臺千斤頂?shù)某休d能力為1 500 kN，本體高度100 mm，外圓直徑216 mm，每次頂升高度16 mm，工作壓力700 bar(70 MPa)，配有先進高精度位移傳感器、壓力傳感器、電磁閥等，同步頂升、下降系統(tǒng)由高壓液壓泵、油缸、電磁閥、油管等組成，STLP-20控制系統(tǒng)根據(jù)不同測點回饋的脈寬調制信號，控制數(shù)十個油缸帶載頂升的速度，實現(xiàn)數(shù)十個油缸同步提升動作。

由于采用計算機控制同步頂升、下降系統(tǒng)，具有科學性、安全性，對橋梁在頂升過程中為防止各點不同步頂升，發(fā)生內(nèi)力變化而產(chǎn)生裂縫，起到了很好的保護作用，極個別油缸(千斤頂)發(fā)生過載時或意外，由計算機控制同步位移起到了報警和鎖定作用。

3 施工方案

3.1 施工步驟

施工準備→搭設腳手架，布置支撐點→安裝千斤頂及同步設施→設置監(jiān)控系統(tǒng)→試頂升、稱重→同步頂升梁體→頂升就位后安裝預制好的臨時支撐→第一次落梁→支座更換施工→再次同步頂升→放置支座→落梁。

3.2 工藝說明

3.2.1 搭設施工腳手架、清理梁端垃圾

在橋下3號，4號，5號墩處搭設腳手架，便于施工人員和監(jiān)控人員通行，以及頂升設備安置，同時便于對箱梁梁體及墩柱進行檢查。腳手架高度根據(jù)實際墩柱高度以及人員操作便利確定。平臺的平面尺寸為1 000 cm(橫橋向)×600 cm(順橋向)，平臺與地面之間搭設100 cm寬的階梯通道，以便于人員行走、設備運輸與擺放、線路鋪設及監(jiān)控等。腳手架平臺距箱梁底面的距離控制在175 cm左右。

3.2.2 千斤頂及臨時支撐安裝

因柱頂平面尺寸較小(支座墊石占據(jù)了柱頂?shù)拇蟛糠置娣e)，千斤頂與臨時支撐無法直接安置在墩柱頂面，經(jīng)過現(xiàn)場初步查看，從施工可操作性、經(jīng)濟性等方面考慮，初步認為沒有必要采用托架體系或者鋼柱支架體系來頂升。為了滿足千斤頂和臨時輔助支撐安置的平面空間需要，在安置前先對原支座墊石進行增大處理，將墊石的橫橋向兩個側面同時擴大，其中外側面擴大至墩柱側面。受橋梁建設時期施工質量差異性影響，各支座墊石距墩柱側面的實際橫橋向距離會有所差異，需要在工程實施后對每個墊石進行仔細測量后確定增大部分的尺寸。墊石增大截面的構造如圖1所示。

圖1 左幅4號墩處墊石擴大構造平面圖（單位：cm）

目前支座墊石頂面至梁底楔形塊底面的凈距為11.5 cm，為了滿足千斤頂和臨時支撐安置的高度需要，施工時對墊石高度做適當?shù)慕档吞幚?，即對原墊石頂面向下精鑿4 cm～5 cm，然后對頂面采用結構膠進行批嵌、找平，使得平整度高差在1 mm之內(nèi)且水平。墊石擴大部分的頂面與修正、調平后的原墊石頂面齊平。

由于必須在橋面通車條件下頂升箱梁，為盡量保證頂升期間箱梁的支承位置不發(fā)生變化，不改變活載作用下的箱梁內(nèi)力狀態(tài)，千斤頂與臨時支撐需要安置在每塊墊石的橫橋向兩側。根據(jù)原支座設計噸位(3 500 kN)，在左幅4號墩的每塊墊石兩側分別安置兩個千斤頂和一個輔助支撐，千斤頂設計噸位為150 t。

4號墩每個墩柱處千斤頂與臨時支撐的布置方式如圖2，圖3所示。

圖2 每個墩柱處千斤頂、輔助鋼支撐布置平面圖（單位：cm）

圖3 每個墩柱處千斤頂、輔助鋼支撐布置橫斷面圖（單位：cm）

千斤頂、臨時支撐頂、底面均設鋼墊板，鋼墊板規(guī)格為300 mm×300 mm×30 mm，千斤頂中心應與下鋼墊板中心重合。千斤頂軸線必須豎直，墊板必須水平。輔助鋼支撐緊靠千斤頂布置。根據(jù)施工操作需要，千斤頂和輔助鋼支撐的實際位置可適當偏移。

對于頂升點處上楔形塊底面不平整的情況，可先采用環(huán)氧結構膠逐層批嵌局部調平后，再墊置鋼墊板，然后安裝千斤頂和輔助鋼支撐;對于頂升點處上楔形塊傾斜或存在脫空病害的情況，需要視實際情況對楔形塊進行鑿除、修整等處理，以滿足千斤頂安置需要。

根據(jù)試頂升過程中的頂升位移和頂升力監(jiān)測情況，結合施工操作需要，對千斤頂、輔助支撐的安置位置、數(shù)量以及連通方式進行適當調整，以實現(xiàn)位移同步和確保結構安全。

在支座更換完成后，批嵌或立模澆筑結構膠以恢復原墊石尺寸。

3.2.3 箱梁頂升施工

在完成液壓系統(tǒng)、控制器、千斤頂?shù)仍O備的安裝調試后，開始進行頂升施工。頂升過程采用頂升力和位移雙控，當實際頂升力接近設計噸位(試頂升確定)時，放緩頂升速度，并由專人在頂升過程中試取原支座。當頂升至合適高度后，安置輔助鋼支撐，輔助鋼支撐與楔形塊底面、支座墊石頂面之間分別放置3 cm厚鋼墊板。輔助鋼支撐可以微調，且采用機械鎖定，防止鎖定松動。

3.2.4 起頂力和頂升高度

為準確控制起頂力，保證梁體在安全受力的狀況下完成整個頂升、持荷、落梁過程，在千斤頂安置完成后即進行試頂升，頂升力控制在1 mm以內(nèi)，以4號墩處支座上、下鋼盆脫離為準，此時的頂升力即為箱梁起頂力。為離散活載影響，在試頂升穩(wěn)定后、橋面車輛通過的間隙記錄千斤頂壓力作為控制起頂力(即恒載支反力)。我單位采用先進的同步頂升控制系統(tǒng)和頂升設備，具有準確的稱重功能，完全可以滿足設計要求。

根據(jù)以往同類、同跨徑橋梁的頂升施工經(jīng)驗，為確保箱梁結構安全，頂升過程中4號墩處箱梁頂升的最大位移量為5 mm，橫橋向頂升點之間的最大位移不同步量值為1 mm。為避免梁體開裂，4號墩處箱梁頂升高度應越小越好，以舊支座能取出，新支座能順利安裝為宜。

3.2.5 持荷階段施工

頂升完成、箱梁穩(wěn)定后，持荷階段施工主要可分為兩個部分內(nèi)容:1)支座墊石、梁底楔形塊維修處理;2)支座更換。

1)支座墊石、梁底楔形塊維修處理(在此特別強調必須要保證調平質量)。為了確保支座均勻受壓，本次維修時，將病害支座拆除后，檢測其墊石頂面是否水平及有無破損，如果有病害，則采用結構膠進行修復，安裝支座前將墊石頂面打磨、找平。對支座上鋼板傾斜、地腳錨固螺栓缺失或上鋼板與預埋鋼板焊死的楔形塊，根據(jù)實際情況考慮對原預埋鋼板進行拆除，對混凝土楔形塊進行鑿除、修補、調平，然后恢復預埋鋼板。

2)更換支座。a.新支座類型。更換支座時，其性能必須滿足規(guī)范要求。其中左幅4號墩上的內(nèi)側支座采用GPZ(Ⅱ)3.5DX型(順橋向能滑動，橫橋向限位)，盆式支座，現(xiàn)場實測原上鋼板尺寸為620 mm×600 mm，下座鋼板尺寸為520 mm×520 mm，滑移量±100 mm，高度115 mm;外側支座采用GPZ(Ⅱ)3.5SX型盆式支座，現(xiàn)場實測原上鋼板尺寸為620 mm×500 mm，下座鋼板尺寸為500 mm×500 mm，滑移量±100 mm，高度115 mm。新支座的安裝和固定需要利用原有的預埋鋼套筒，因此新支座上鋼板的螺栓孔位置需要根據(jù)現(xiàn)場具體情況來定制，但是4號墩GPZ(Ⅱ)3.5DX，GPZ(Ⅱ)3.5SX沒有預埋螺栓，則采用上鋼板與預埋鋼板電焊焊死，而上鋼板與下鋼板平面相差4 mm～6 mm，給調平帶來極大的難度。b.安裝新支座。支座墊石、梁底楔形塊等構件處理完畢且達到規(guī)范要求后，再次同步頂升梁體完成體系轉換，然后在支座墊石上放置新支座。5-4-1號新支座安裝措施需要在原支座拆除后做進一步檢查，根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行分析后確定。

3)落梁施工。落梁過程采用頂升力和位移雙控。落梁前，檢查各支座處墊石頂面與梁底楔形塊底面之間的實際高度，并與理論計算值進行核對。先卸除臨時支撐，再同步進行千斤頂回油。

落梁過程中，嚴格控制同一橋墩相鄰頂升點之間的頂升高差在1 mm之內(nèi)，分5次落梁，每次1 mm。

4 結語

由于公路橋梁眾多，運營一些年限后，橋梁支座將會出現(xiàn)老化變形等病害，同步頂升系統(tǒng)在橋梁養(yǎng)護工作中運用的將會越來越多，此工藝也會越來越成熟。

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［2］韓振勇，張振學.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):70-71.

［3］周小蘭.整體同步頂升施工技術在南村橋維修支座中的應用［J］.中國新技術產(chǎn)品，2010(3):35-36.