橋梁托換頂升施工技術(shù)研究與應(yīng)用

常乃坤 （安徽省路橋工程集團有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230031）

0 前言

當(dāng)前經(jīng)濟社會高速發(fā)展，橋梁升級改造需求也在隨之增加。土地和空間資源相對緊缺，需要增加橋跨下部凈高，滿足同行通航需求，或者公路交通荷載加大，橋梁使用年限較長，需要對支座維修更換。這些橋梁主體結(jié)構(gòu)大多仍可繼續(xù)服役，如果直接拆除重建，勢必造成大量人力物力浪費，帶來環(huán)境污染。因此這就需要在確保不破壞橋梁主體結(jié)構(gòu)的前提下，對原先橋梁進行抬升施工。

已有的橋梁頂升施工技術(shù)按是否斷柱，可分為斷柱式頂升技術(shù)和非斷柱式頂升技術(shù)。前者主要有上、下抱柱梁式、下抱柱梁-蓋梁式、承臺-蓋梁式和承臺-抱柱梁式；后者包括直接頂升式和牛腿式施工技術(shù)。但現(xiàn)有的橋梁頂升施工均存在一定的缺陷，比如抱柱梁頂升施工，其作為反力平臺，承載力較小，無法應(yīng)用于自重大的橋梁結(jié)構(gòu)，直接頂升，對整個施工會帶來較大的工作量，與抱柱梁結(jié)構(gòu)相比，經(jīng)濟性較差。

依托實際工程項目研究，本文重點介紹了一種新型的基于可拆卸式預(yù)應(yīng)力托換體系的橋梁頂升施工技術(shù)，克服已有技術(shù)的不足和缺陷，為橋梁“增高”提供一種現(xiàn)場施工效率高、施工工藝簡潔、安全性高的工藝。

1 技術(shù)原理

對一般橋梁而言，橋梁結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)僅與橋跨兩側(cè)支撐邊界的約束條件有關(guān)，而與橋梁的整體支撐高度則沒有必然聯(lián)系，這是橋梁頂升可行性的理論基礎(chǔ)。因此可以通過采用適當(dāng)?shù)呐R時支撐結(jié)構(gòu)，替換原支座或橋墩的支撐作用，通過PLC控制系統(tǒng)結(jié)合千斤頂和同步頂升設(shè)備對橋梁結(jié)構(gòu)采取抬高移位操作，以進行下一步改造。

本文提出的新型橋梁頂升施工技術(shù)，其整個頂升系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由支撐用插接式施工架，可調(diào)抱箍預(yù)應(yīng)力支撐平臺，定型化蓋梁接高支模體系、橫向限位裝置、PLC同步頂升系統(tǒng)等幾大部分組成，如圖1所示。支撐用插接式施工架固定在擴大承臺上，利用預(yù)埋地腳螺栓連接，施工架通過連接套管，實現(xiàn)豎桿，橫桿以及斜桿的快速連接。利用兩塊雙凹形槽組成可調(diào)抱箍預(yù)應(yīng)力支撐平臺，減少以承臺作為反力平臺的施工量。定型化蓋梁接高支模包括側(cè)模，端模和張拉槽口模板，通過凹凸企口和連接桿實現(xiàn)快速連接。橫向限位裝置設(shè)置在橋面板兩端，由限位桁架、支撐塊、供支撐塊滑動的軌道、固定板以及橫向限位千斤頂組成，當(dāng)橋面板出現(xiàn)橫向偏移，依靠橫向限位千斤頂進行逐步微調(diào)糾正。PLC同步頂升系統(tǒng)包括液壓系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)，監(jiān)控頂升速度、位移誤差、負載壓力，通過均衡油壓千斤頂自動完成同步位移。

圖1 基于可拆卸式預(yù)應(yīng)力托換體系的橋梁頂升系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 技術(shù)要點

為了確保現(xiàn)場施工順利進行，項目技術(shù)人員編制相應(yīng)的施工方案，確保按如下流程進行同步作業(yè)（見圖2）。

圖2 施工工藝流程

2.1 橋梁基礎(chǔ)開挖

對橋梁基礎(chǔ)進行開挖，直至露出承臺底面。然后按設(shè)計圖紙規(guī)定，對開挖區(qū)域進行支模，對原承臺進行鑿毛處理，鋪設(shè)鋼筋籠，并在設(shè)計位置處提前安裝預(yù)埋地腳螺栓。待上述工作均完成以后，開始澆筑混凝土，養(yǎng)護完成后得到擴大承臺（見圖 3）。

圖3 擴大承臺正視圖

2.2 搭設(shè)支撐用插接式施工架

搭設(shè)如圖4所示的支撐用插接式施工架，施工架底部與預(yù)埋地腳螺栓進行固定，待底部施工架搭設(shè)完畢后，覆蓋上填土至原地面。豎桿是直接插入連接套管內(nèi)實現(xiàn)連接，橫桿和斜桿在端部分別做了相應(yīng)處理，橫桿端部設(shè)置了橫桿L型接頭，斜桿端部設(shè)置了斜桿連接頭。連接結(jié)構(gòu)如圖5、6所示，共分上、中、下三部分，中部設(shè)置了L型槽，可以實現(xiàn)橫桿的快速連接，上、下兩部分結(jié)構(gòu)相同，各設(shè)置有兩個轉(zhuǎn)動環(huán)。轉(zhuǎn)動環(huán)內(nèi)嵌固定爪，通過高強螺栓實現(xiàn)固定爪的松緊調(diào)節(jié)固定，上方有齒口，配合固定爪進行固定轉(zhuǎn)動環(huán)。轉(zhuǎn)動環(huán)上還設(shè)有八字槽，可以連接斜桿連接桿，最終斜桿可直接與斜桿連接桿通過高強螺栓進行連接。當(dāng)施工架全部搭設(shè)完畢后，在每層表面鋪設(shè)鋼板網(wǎng)，以方便后續(xù)工人的施工。

圖4 支撐用插接式施工架結(jié)構(gòu)正視圖

圖5 橫桿L型接頭、斜桿連接頭示意

圖6 連接套管示意

2.3 可調(diào)抱箍預(yù)應(yīng)力支撐平臺施工

在支撐用插接式施工架上方施工可調(diào)抱箍預(yù)應(yīng)力支撐平臺，采用雙凹形槽，在雙凹形槽安裝之前，先沿墩柱一周鋪設(shè)橡膠墊以增大摩擦。吊機將雙凹形槽吊運至設(shè)計位置時，由工人實現(xiàn)初步固定，緊接著在雙凹形槽內(nèi)部安裝鋼筋籠和預(yù)應(yīng)力筋，利用先張法施工工藝提前張拉施工并利用錨具固定。緊接著往兩塊雙凹形槽中澆筑混凝土，養(yǎng)護后得到如圖7所示的可調(diào)抱箍預(yù)應(yīng)力支撐平臺。

圖7 可調(diào)抱箍預(yù)應(yīng)力支撐平臺剖視圖

2.4 解除橋面板和蓋梁之間的支座固定

按設(shè)計位置在可調(diào)抱箍預(yù)應(yīng)力支撐平臺上布置頂升千斤頂和隨動托架，并在橋面板底面，與頂升千斤頂布置位置相對應(yīng)處布置橋底分配梁。千斤頂?shù)撞烤O(shè)有墊塊，隨著千斤頂頂升橋面板，每頂升一定距離，頂升千斤頂下方的墊塊和隨動托架均需要進行接高，利用法蘭盤進行接高處理。

2.5 頂升施工

如圖8所示，為控制頂升施工的豎向位移，在橋面板上表面設(shè)置了水準(zhǔn)儀監(jiān)測點，而根據(jù)連續(xù)梁受力的特點，在橋面板底部隨動托架作用處以及跨中位置布設(shè)了應(yīng)力監(jiān)測點，以便隨時監(jiān)控頂升施工期間橋面板的情況。而為了控制橋面板頂升施工期間的橫向位移，在橋面板兩端面安裝如圖8所示的橫向限位裝置。其結(jié)構(gòu)包括限位桁架、支撐塊、供支撐塊滑動的軌道、固定板以及橫向限位千斤頂。限位桁架固定在蓋梁上；橫向限位千斤頂設(shè)置在支撐塊和固定板之間；固定板安裝在橋面板兩端面。當(dāng)橋面板在頂升期間出現(xiàn)橫向偏移時，軌道和限位桁架均會受力，此時依靠橫向限位千斤頂進行逐步微調(diào)糾正。控制千斤頂頂升的頂升控制系統(tǒng)安裝在施工架上，待上述施工完畢后，按規(guī)定要求逐步開始頂升施工。正式頂升時應(yīng)控制頂升速度和頂升壓力，由于邊梁本身自重及橋面附屬設(shè)施，（如護欄、分聯(lián)處連接件）的影響，與中梁在頂升力上差異較大，在頂升時，一定要壓力與行程雙控制，并以行程為最終控制，避免由于起頂不均勻而造成橋面的剪切破壞。頂升到位后，統(tǒng)一在梁底安放預(yù)先準(zhǔn)備好的楔型枕木及預(yù)制鋼板進行臨時支墊，支墊要求牢固可靠，支墊過程不可放松千斤頂。由于頂升高度有限因此必須在更換支座處劃十字線精確定位，新支座更換可按圖紙推算，橋梁縱向距離以橋臺（蓋梁）邊緣到支座邊緣，距離為準(zhǔn)，橫橋向距離以梁邊緣到支座邊緣為準(zhǔn)，施工前應(yīng)對照圖紙對應(yīng)算出縱橫向距離，多數(shù)橋梁中這兩個距離是相對固定的，可采用預(yù)制鋼模板將支座勻速，緩慢地推到指定位置。

圖8 監(jiān)測布置示意圖

3 結(jié)束語

橋梁整體頂升技術(shù)在確保不破壞橋梁主體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對橋梁的維修改造，符合綠色節(jié)約環(huán)保的技術(shù)發(fā)展理念，同時大大縮短了工期，減少了對城市交通運行的壓力，其所蘊含的經(jīng)濟和社會效益顯著，進一步探索研究加以運用十分有必要。本文提出的可拆卸式預(yù)應(yīng)力托換體系的橋梁頂升施工技術(shù)克服了現(xiàn)有頂升施工的缺陷，工藝操作簡單、施工質(zhì)量可靠、安全性高，經(jīng)實踐證明具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。