橋梁頂升接高技術(shù)研究

徐光銘，劉方洲，郭春輝

(1.山東高速交通建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，山東 濟(jì)南 250000；2.山東高速集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250000)

1 工程概況

榮烏高速丹河中橋原設(shè)計(jì)橋梁跨徑為3 m×16 m鋼筋混凝土空心板橋，梁高0.8 m，橋面全寬13.25 m。丹河現(xiàn)狀河床斷面寬度為20.0 m，橋梁建成于2008年，2018年、2019年，濰坊市丹河青州段相繼發(fā)生較大規(guī)模水災(zāi)，對(duì)沿河地方造成較大經(jīng)濟(jì)損失，濰坊市對(duì)丹河進(jìn)行了新的防洪和河道治理規(guī)劃，原有橋梁無(wú)法滿足新的河道治理規(guī)劃，需要對(duì)橋梁進(jìn)行改造，將丹河防洪標(biāo)準(zhǔn)提高，改為50年一遇標(biāo)準(zhǔn)。將原有3 m×16 m中橋改造為21 m×16 m大橋，原有橋梁上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行頂升，從墩柱處進(jìn)行切斷接高，根據(jù)設(shè)計(jì)要求不同位置處頂升高度不同，各墩臺(tái)所需頂升高度見(jiàn)表1。

表1 各墩臺(tái)頂升高度表

2 工程重難點(diǎn)分析

(1)梁頂升高度大，且頂升高度不同，不可預(yù)測(cè)因素較多；(2)墩柱、蓋梁均屬于橋梁受力的關(guān)鍵構(gòu)件，施工難度較大且工期長(zhǎng)，對(duì)施工技術(shù)水平要求較高，風(fēng)險(xiǎn)較大；(3)橋梁頂升將原橋縱坡調(diào)整為-1.227%(東高西低)，變化幅度較大，控制橋梁頂升時(shí)的縱向位移難度加大。

3 頂升施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 蓋梁底補(bǔ)平

蓋梁底補(bǔ)平在每一個(gè)蓋梁兩側(cè)端頭位置，平面尺寸設(shè)置為1 m×1.5 m，墊塊為一個(gè)立體三角形，補(bǔ)平后確保各梁底墊塊底標(biāo)高與蓋梁底部標(biāo)高在同一水平線上。在梁底斜面位置鑿毛，鉆出Φ18的孔洞，深度不小于15 cm，灌入高強(qiáng)植筋膠，插入Φ16帶肋鋼筋，確保植筋效果良好；利用預(yù)埋鋼筋與千斤頂?shù)跫茕摪暹M(jìn)行焊接，確保千斤頂與預(yù)埋筋連接牢靠。

3.2 抱柱梁施工

混凝土的鑿毛要求鑿除混凝土表面的浮漿，見(jiàn)到粗骨料為止，混凝土表面可采用風(fēng)鎬機(jī)鑿毛和人工鑿毛，在無(wú)法使用風(fēng)鎬機(jī)的部位采用人工鑿毛。鑿毛應(yīng)使露出新鮮混凝土面積不低于75%。鑿除混凝土表面的水泥砂漿和松軟層，清除混凝土鑿毛面的雜物，用水清洗干凈混凝土表面，充分濕潤(rùn)，但不得有積水。

3.3 千斤頂選用及安裝

為便于施工操作，千斤頂均按采用倒裝模式，即把千斤頂焊接在預(yù)埋件或鋼橫梁上，千斤頂頂升方向向下，但要采取措施保證千斤頂頂升軸線垂直。以免因千斤頂安裝傾斜而產(chǎn)生水平分力，加大梁體在縱、橫向的分力，使梁體受力狀態(tài)增加不穩(wěn)定性，因此，要采取合理的措施，盡量減少橋梁頂升過(guò)程中的不利影響，保證結(jié)構(gòu)不受損壞。

3.4 預(yù)頂升及墩柱切割

對(duì)將要頂升的部位進(jìn)行預(yù)頂升保壓，保壓至千斤頂量程的70%。保壓操作順序檢查所有電纜和液壓油管是否按圖紙要求連接。確認(rèn)無(wú)誤后，通電，給每臺(tái)千斤頂做3次充壓。

待預(yù)加壓完成后，對(duì)墩柱進(jìn)行切割。切割是把橋梁上部的荷載從墩柱傳遞至頂升液壓千斤頂上，是一個(gè)非常重要的力系轉(zhuǎn)化過(guò)程。

3.5 正式頂升

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況，確定本次頂升工作采用的千斤頂最大頂升進(jìn)程為140 mm，為保證頂升工作得可靠性，確定每一標(biāo)準(zhǔn)行程為最大值的70%左右，即100 mm，為保證頂升過(guò)程中梁體的穩(wěn)定性，應(yīng)控制最大頂升速頂升速度在3～4 mm/min。

本項(xiàng)目采用PLC多點(diǎn)頂升系統(tǒng)，通過(guò)本系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)千斤頂?shù)膲毫绊斏M(jìn)度情況，便于整體掌握整個(gè)頂升系統(tǒng)各部件的實(shí)時(shí)狀態(tài)，確保梁體在頂升過(guò)程中不被損壞。頂升具體操作流程如下。

(1)在每處設(shè)計(jì)頂點(diǎn)位置底部安裝兩組千斤頂，采用倒裝形式，利用錨固鋼筋連接千斤頂與梁體，并根據(jù)千斤頂與鋼支撐之間高差，在活塞底部墊置不同高度的鋼支撐墊塊；

(2)在該橋梁墩柱截?cái)嗵幵O(shè)置多個(gè)拉線式位移傳感器，用以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際頂升高度；

(3)通過(guò)PLC多點(diǎn)頂升系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)其中的第一組千斤頂進(jìn)行頂升橋梁結(jié)構(gòu)一個(gè)行程，同時(shí)，在第二組千斤頂?shù)南露嗽鲈O(shè)相應(yīng)高度的鋼支撐墊塊；

(4)通過(guò)控制臺(tái)控制液壓泵站驅(qū)動(dòng)第二組千斤頂進(jìn)行頂升橋梁結(jié)構(gòu)一個(gè)行程，同時(shí)控制第一組千斤頂收缸，并在收缸后的第一組千斤頂?shù)幕钊聣|設(shè)相應(yīng)高度的鋼支撐墊塊；

(5)重復(fù)操作流程(3)、(4)，以實(shí)現(xiàn)反復(fù)交替式頂升，直至將整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)頂升到設(shè)計(jì)高程。

在操作過(guò)程中，墊設(shè)的鋼支撐墊塊要通過(guò)螺栓相互連接固定。

同時(shí)，為增加鋼支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，相鄰的鋼支撐墊塊之間還要通過(guò)連接桿件加固成鋼格構(gòu)形式。

3.6 墩柱及橋臺(tái)接高

橋梁頂升就位后，人工利用風(fēng)鎬將墩柱切口上下25 cm混凝土鑿出，使原墩柱鋼筋完全暴露出來(lái)。連接鋼筋型號(hào)采用與原墩柱鋼筋相同的型號(hào)，采用雙面焊接，搭接長(zhǎng)度不小于20 cm，并保證焊接效果良好。

4 保障措施

4.1 縱橫向限位

在頂升過(guò)程中，梁體受到多種外界因素的影響，必然會(huì)產(chǎn)生縱向或橫向的偏移，為保障梁體安全，不因過(guò)大偏移而使梁體失穩(wěn)，需采取縱橫向的限位措施。

4.2 檢測(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

以頂升前梁體為基礎(chǔ)狀態(tài)，進(jìn)行全面檢測(cè)，評(píng)定其技術(shù)狀況等級(jí)，尤其做好關(guān)鍵截面處裂縫的調(diào)查工作，做好標(biāo)記；頂升過(guò)程中，利用位移傳感器及應(yīng)變傳感器觀測(cè)關(guān)鍵截面處位移及應(yīng)變的變化趨勢(shì)，及時(shí)修正頂升參數(shù)，指導(dǎo)施工作業(yè)，并設(shè)置預(yù)警值，防止安全事故發(fā)生；頂升到位后，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)最終狀態(tài)進(jìn)行評(píng)定，結(jié)果顯示：梁體關(guān)鍵截面裂縫長(zhǎng)度發(fā)展不大，寬度沒(méi)有超過(guò)限值，梁體標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)要求，橋梁整體受力狀態(tài)良好，具體檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 頂升前后檢測(cè)結(jié)果對(duì)比

5 結(jié)束語(yǔ)

以濰坊丹河橋頂升工程為例，詳細(xì)介紹了在頂升過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)及必須采取的保障措施，尤其是橋梁頂升過(guò)程中一套完整的檢測(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立，為同類項(xiàng)目的施工提供了很好的參考價(jià)值。經(jīng)測(cè)算，該項(xiàng)目采取頂升方法比拆除重建節(jié)省成本約85萬(wàn)左右，工期壓縮約兩個(gè)月，產(chǎn)生了很大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。