橋梁頂升施工控制技術(shù)在工程中的應(yīng)用

馮新府

（中鐵十四局集團(tuán)第一工程發(fā)展有限公司，山東日照276826）

1 引言

橋梁頂升施工是利用超薄液壓千斤頂對(duì)既有橋梁進(jìn)行整體液壓頂升升高，然后在臨時(shí)支墩蓋梁頂部與既有橋梁底部加墊鋼板，在鋼板支墊完成且滿足要求后，超薄液壓千斤頂整體卸壓回油，橋梁完成受力轉(zhuǎn)換，由原0#橋臺(tái)受力轉(zhuǎn)換為臨時(shí)支墩蓋梁受力，后對(duì)既有0#橋臺(tái)進(jìn)行鑿除處理并施工新建樁柱式基礎(chǔ)和蓋梁，待新建樁柱式基礎(chǔ)和蓋梁施工完成后，再由超薄液壓千斤頂進(jìn)行二次頂升，拆掉臨時(shí)支墩蓋梁頂部與既有橋梁底部鋼板，再次完成受力轉(zhuǎn)換，由臨時(shí)支墩受力轉(zhuǎn)換為新建樁柱式基礎(chǔ)蓋梁受力，至此橋梁頂升過(guò)程全部完成。本文主要以首次橋梁頂升過(guò)程為例，對(duì)橋梁頂升施工過(guò)程控制技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

2 工程概況

東江大橋位于廣深鐵路廣州東至深圳段（GK0+109.83）K36+805.19 處，橫跨穿越廣深鐵路，是連接新塘與永和的主要交通樞紐。橋長(zhǎng)81.8 m，橋跨4～20 m，橋?qū)拑?2 m+2×（1+1）m，下部結(jié)構(gòu)為深埋肋型（雙肋）橋臺(tái)、雙柱式橋墩，除2 號(hào)墩采用樁基礎(chǔ)外其余均采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，上部結(jié)構(gòu)為斜交T 型板梁，共分左右雙幅，單幅合計(jì)T 梁6 片，左右雙幅共計(jì)12 片T 梁。為了滿足穗莞深城際與廣深Ⅲ、Ⅳ線接軌，需對(duì)既有廣深Ⅲ、Ⅳ線進(jìn)行改建。但東江大橋梁孔跨無(wú)法滿足聯(lián)絡(luò)線下穿的凈寬要求，故需將原公跨鐵橋增加一跨或拆除重建，綜合考慮采用對(duì)東江大橋采用延長(zhǎng)一跨方案。延長(zhǎng)橋梁須對(duì)既有0#橋臺(tái)進(jìn)行破除，由橋臺(tái)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為樁柱結(jié)構(gòu)。破除前利用千斤頂將梁進(jìn)行頂升，頂升后梁部受力轉(zhuǎn)換，由既有橋臺(tái)受力轉(zhuǎn)換為新建臨時(shí)支墩結(jié)構(gòu)受力，頂升完成后橋臺(tái)鑿除，橋臺(tái)鑿除后進(jìn)行新建樁柱結(jié)構(gòu)施工。

3 橋梁頂升

3.1 頂升基本原理

采用頂身為10 cm 的超薄千斤頂進(jìn)行頂升，千斤頂安裝在T 梁肋板底部位置，頂升過(guò)程利用0.1～3 cm 不等的鋼板支撐墊塊作為支撐墊塊，在梁部頂升后，在臨時(shí)支墩蓋梁與梁底之間采用0.1～3 cm 鋼板將頂升產(chǎn)生的空隙進(jìn)行填滿。待梁部頂升至相應(yīng)高度后，千斤頂卸壓回油，將梁部進(jìn)行回落，此時(shí)梁部受力由既有橋臺(tái)受力轉(zhuǎn)換為新建臨時(shí)支墩受力，完成橋梁頂升操作。

3.2 頂升工作流程

橋梁頂升工作流程如圖1所示。

圖1 橋梁頂升工作流程圖

3.3 頂升前準(zhǔn)備工作

1）封路準(zhǔn)備：為了保證橋梁頂升過(guò)程以及頂升后橋梁主體結(jié)構(gòu)安全，本橋梁在橋梁頂升前已對(duì)橋梁進(jìn)行全封閉施工，在整個(gè)頂升前后過(guò)程中均無(wú)車輛及人員通行，確保橋梁頂升過(guò)程中無(wú)不利情況產(chǎn)生。

2）臨時(shí)支墩結(jié)構(gòu)施工：橋梁頂升前根據(jù)方案要求，在既有0 號(hào)橋臺(tái)前3 m 位置設(shè)置6 條直徑1.25 m 鋼筋混凝土樁，樁長(zhǎng)7 m。樁頂設(shè)置125 cm 寬、50 cm 厚、長(zhǎng)度同橋梁長(zhǎng)度一樣長(zhǎng)的鋼筋混凝土地梁，樁基位置地梁以上設(shè)置80 cm 直徑墩柱，墩柱頂端設(shè)置80 cm 高和寬的蓋梁（蓋梁頂端距離梁底1 cm），以保證梁部在受力轉(zhuǎn)換時(shí)臨時(shí)支墩受力均勻。

3）機(jī)械設(shè)備準(zhǔn)備：本次橋梁頂升所用的主要機(jī)械設(shè)備有：頂身為10 cm 厚度的超薄液壓千斤頂8 臺(tái)，2 臺(tái)備用，千斤頂公稱張拉力1 005 kN，工作行程30 mm，滿足本次橋梁頂升需求。液壓油泵2 臺(tái)，1 臺(tái)備用，油路分配閥2 個(gè)，1 個(gè)備用。

4）鋼墊板加工：根據(jù)需要加工厚度為0.1～3 cm 厚度不等的鋼墊板各20 塊，鋼板長(zhǎng)度需和蓋梁寬度相同，寬度需比梁底肋板寬度兩邊各寬2 cm，且所加工出的鋼板必須保證平整，對(duì)彎曲和不平整的鋼板不得使用，以保證梁部在受力轉(zhuǎn)換時(shí)，鋼墊板可均勻?qū)⒘翰渴芰D(zhuǎn)換至臨時(shí)支墩，本次橋梁頂升采用的鋼墊板的長(zhǎng)度為80 cm×24 cm（T 梁肋板底部寬度20 cm）。

5）橋梁檢測(cè)設(shè)備安裝：橋梁頂升過(guò)程中聘請(qǐng)檢測(cè)公司對(duì)整個(gè)橋梁頂升過(guò)程進(jìn)行橋梁觀測(cè)，主要檢測(cè)為橋梁頂升過(guò)程中的頂升高度以及在頂升過(guò)程中橋梁梁部應(yīng)力變化。

6）施工平臺(tái)搭設(shè)：橋臺(tái)高度距離地面3.5 m，為安裝橋梁檢測(cè)設(shè)備以及千斤頂，需進(jìn)行施工平臺(tái)搭設(shè)。施工平臺(tái)采用直徑48 mm 鋼管進(jìn)行搭設(shè)，鋼管上部；平臺(tái)采用2 cm 木板滿鋪并固定。

7）測(cè)量觀測(cè)：頂升T 梁數(shù)量為6 片，為了保證頂升過(guò)程和最終高度一致，安排測(cè)量人員分別在梁端中間10 cm 以及距離梁端中間300 cm 處布點(diǎn)，共布設(shè)12 個(gè)點(diǎn)。頂升前需對(duì)頂升前梁面標(biāo)高進(jìn)行原始數(shù)據(jù)采集。頂升過(guò)程中針對(duì)每次頂升行程進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)確保橋梁頂升高度一致和同步。

8）其他準(zhǔn)備：檢查橋梁結(jié)構(gòu)，兩端伸縮縫，以及橋面鋪裝等是否已經(jīng)破除等。除此之外，由于千斤頂工作行程只有3 cm，頂身只有10 cm，而梁端距離橋臺(tái)超過(guò)頂身高度，所以需提前制作0.1～3 cm 厚度，尺寸22 cm×22 cm 的鋼板各10 塊，用于千斤頂與梁頂之間空隙填充，以保證千斤頂在工作行程內(nèi)可將梁頂升至要求高度。千斤頂現(xiàn)場(chǎng)安裝示意圖情況如圖2所示。

圖2 千斤頂現(xiàn)場(chǎng)安裝示意圖

3.4 橋梁頂升

橋梁頂升所頂T 梁的數(shù)量為6 片，采用的千斤頂個(gè)數(shù)為6 個(gè)，百分表6 個(gè)，應(yīng)力計(jì)12 個(gè)，液壓油泵1 個(gè)，油壓分配器1 個(gè)。每個(gè)千斤頂對(duì)應(yīng)1 個(gè)油壓控制器，以保證每個(gè)千斤頂?shù)某鲰斂煽?。測(cè)量人員2 人，用于在梁頂觀測(cè)頂升高度。

橋梁最終頂升高度為1.5 cm。頂升過(guò)程分3 個(gè)階段進(jìn)行控制。具體如下：

第一個(gè)階段：千斤頂提前出頂約0.5 cm。此階段出頂主要是為特殊情況下從梁端與橋臺(tái)頂之間取頂預(yù)留空間，防止千斤頂卡在梁端和橋臺(tái)之間，不易取出。此階段應(yīng)特別注意千斤頂出頂0.5 cm 時(shí)應(yīng)保證梁部未受力。

第二個(gè)階段：開始頂升。此階段為主要橋梁頂升階段，為頂升過(guò)程中的主要控制點(diǎn)。按照1.5 cm 頂升要求，將頂升過(guò)程按照3 個(gè)行程進(jìn)行控制，每個(gè)行程按照0.5 cm 控制，保證梁部頂升過(guò)程保持同步。此階段在每個(gè)行程結(jié)束后需檢測(cè)和測(cè)量人員對(duì)頂升過(guò)程產(chǎn)生的應(yīng)變及頂升高度進(jìn)行觀測(cè)。檢測(cè)人員在梁端設(shè)置的百分表可對(duì)梁部頂升高度進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，以保證梁部頂升過(guò)程中對(duì)頂升高度的控制。待第一行程結(jié)束后，測(cè)量人員對(duì)梁端進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，后根據(jù)新測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算梁部頂升高度。以測(cè)量人員與百分表讀數(shù)進(jìn)行對(duì)比，觀測(cè)兩者數(shù)據(jù)是否一致，若一致則可保證梁部頂升過(guò)程正?？煽?，若不一致，則需找出原因處理后再繼續(xù)進(jìn)行梁部頂升。每個(gè)梁部頂升行程結(jié)束后，需對(duì)臨時(shí)支墩與梁底之間產(chǎn)生的空隙采用鋼板進(jìn)行填塞，填塞過(guò)程采用鐵錘敲擊鋼板，以保證鋼板可順利塞滿臨時(shí)支墩和梁底間的縫隙。待臨時(shí)支墩和梁底間的縫隙填滿后重復(fù)頂升過(guò)程，直至頂升至要求高度。

第三個(gè)階段:千斤頂卸壓回油，梁部縫隙完成塞滿后方可對(duì)千斤頂進(jìn)行卸壓回油。卸壓回油后梁端支座取出，完成本次頂升施工。

特殊情況說(shuō)明：在實(shí)際操作過(guò)程中可能會(huì)遇到在最終卸壓回油時(shí)梁部頂升高度回落的情況，這主要是臨時(shí)支墩和梁部縫隙未填塞嚴(yán)實(shí)導(dǎo)致。這種情況下就必須重新對(duì)梁部進(jìn)行頂升，但頂升過(guò)程中必須要保證每片梁頂升過(guò)程一致，若不一致易造成梁部受力不均造成梁部開裂。同時(shí)，在梁部頂升前后除了觀測(cè)頂升高度數(shù)據(jù)以及應(yīng)變值以外，應(yīng)用攝像機(jī)對(duì)梁端以及臨時(shí)支墩上部橫隔梁拍照留底，在每次每個(gè)行程結(jié)束后再對(duì)同樣位置進(jìn)行拍照，兩者對(duì)比，觀察對(duì)比梁端橫隔板位置是否出現(xiàn)裂紋，若有裂紋需立即停止頂升，待確定梁部無(wú)問(wèn)題后方可繼續(xù)頂升。除此之外，梁部頂升過(guò)程中產(chǎn)生的特殊響聲也應(yīng)注意，出現(xiàn)情況立即停止頂升并分析原因。

4 橋梁頂升控制要點(diǎn)

橋梁頂升控制要點(diǎn)包括：

1）頂升前超薄千斤頂提前出頂0.5 cm；

2）頂升過(guò)程中的分階段頂升控制措施；

3）頂升過(guò)程中的特殊情況說(shuō)明與解決措施；

4）頂升過(guò)程中及頂升后對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行的檢測(cè)和測(cè)量。

5 橋梁頂升監(jiān)測(cè)超限分析

當(dāng)橋梁頂升過(guò)程中，其最快與最慢的頂升高度差超過(guò)0.5 mm 時(shí)，應(yīng)立即停止頂升，并對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析。使頂升高度較高者停止頂升，保持壓力不動(dòng)，另一頂升較慢者緩慢加壓，慢慢上升，當(dāng)梁體頂升高度全部位于同一高度時(shí)，停止頂升，全部放開油壓繼續(xù)同步進(jìn)行下一階段頂升作業(yè)。梁體出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形、細(xì)微裂縫或者出現(xiàn)異響時(shí)，立即停止頂升作業(yè)，組織第三方檢測(cè)人員進(jìn)行頂升數(shù)據(jù)分析，查找原因。第三方監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析無(wú)問(wèn)題或已采取相應(yīng)處理措施后方可繼續(xù)進(jìn)行頂升作業(yè)，并繼續(xù)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。

6 結(jié)語(yǔ)

東江大橋既有左幅和右幅橋梁頂升順利完成，整個(gè)橋梁頂升過(guò)程安全平穩(wěn)，設(shè)備運(yùn)行正常，梁體順利完成由既有橋臺(tái)到臨時(shí)支墩的受力轉(zhuǎn)換，各項(xiàng)參數(shù)滿足要求，后續(xù)施工也已全部順利完成并在2017年6月份完成既有東江大橋改建施工，順利通車。

對(duì)既有東江大橋的改造施工順利完成也意味著本次橋梁頂升施工作業(yè)的控制措施和施工步驟是正確的，可以為后續(xù)同類別橋梁頂升施工作業(yè)提供參考依據(jù)。