薄片式千斤頂在既有橋梁支座更換中的應用

許康、劉繼巖

（北京市政路橋股份有限公司工程總承包一部，北京 100067）

0 引言

橋梁支座作為橋梁上、下部結構的傳力構件，是橋梁結構的重要組成部分。

由于交通量及荷載的不斷增加，以及橋梁運營時間長、養(yǎng)護不到位等因素，導致部分橋梁支座出現(xiàn)變形、老化等病害，無法正常將橋梁上部結構的荷載傳至墩臺。為保證橋梁結構的安全和正常使用，需要對損壞的支座進行更換。

更換支座時，需要將上部梁體頂升，以提供操作空間。根據(jù)頂升方式的不同，支座更換方案主要有“整聯(lián)同步頂升”和“橫橋向同步，縱橋向逐墩或多墩頂升”兩大類。

貴州省黔東南州某跨高速既有橋梁的支座出現(xiàn)變形等病害問題，該既有橋梁為國省干線的重要組成部分，橋下的黎洛高速為黎平縣通往從江高鐵站（洛香鎮(zhèn)）的必經之路。考慮到周邊百姓的出行，要求施工過程中不能封閉、長時間中斷高速及國省干線的道路交通。該橋梁板為裝配式預應力混凝土結構，梁體之間橫向連接采用橋面連續(xù)的方式。綜合考慮后，該項目選用對交通、環(huán)境影響小、施工速度快、經濟和社會效益較好的薄片式千斤頂同步頂升技術，更換既有橋梁支座。

1 工程概況

貴州省黔東南州某連續(xù)梁橋為上跨高速，橋梁結構為2～20m 裝配式預應力混凝土空心板，原有橋梁橋面寬度為8.5m，橋梁設計荷載為公路-Ⅱ級。全橋平面位于緩和曲線、直線段上，縱斷面位于坡度為4.72%的下坡直線段上。因為長年使用，橋梁2橋臺2-10、2-12橡膠支座出現(xiàn)變形。為確保橋梁處于正常的使用狀態(tài)，按照既有橋梁的改造要求進行全橋支座更換施工。經現(xiàn)場實測，0橋臺梁底與橋墩之間的間隙為3～4cm，2橋臺梁底與橋墩間隙為9～10cm。

2 選定頂升方案

整聯(lián)同步頂升法不會引起橋梁上部結構內力的變化，但實際操作時，由于需要大量的千斤頂，無法保證所有千斤頂?shù)慕^對同步，所以容易因千斤頂不同步導致上部結構內力發(fā)生變化，進而出現(xiàn)梁體開裂的情況，且大量千斤頂還會導致較高的施工造價。

橫橋向同步，縱橋向逐墩或多墩頂升法是以一個橋墩為單位進行頂升施工，需要的千斤頂較少，更容易做到同步頂升。此外，該方法需要的操作人員、施工支架的搭設也較少，相比之下更經濟。

考慮到該既有橋梁改造施工過程中不能封閉、長時間中斷交通，且該橋梁板為裝配式預應力混凝土結構，梁體之間橫向連接采用橋面連續(xù)的方式，為避免梁體在頂升過程中不同步導致橋面連續(xù)破壞而影響橋梁整體結構的安全，橋梁頂升及落梁必須以一聯(lián)為單位，采用單跨或多跨同步頂升。綜合考慮后，選用橫橋向同步，縱橋向逐墩法進行作業(yè)。

3 頂升更換支座施工

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程，如圖1所示。

圖1 同步頂升更換支座施工的工藝流程圖

3.2 施工準備

3.2.1 施工前，對支座、墊石、鋼板的病害情況及梁底與蓋梁（臺帽）之間的凈空高度進行調查、記錄，根據(jù)梁底與蓋梁（臺帽）之間的空間大小，選擇采用直接頂升法、開槽頂升法。

3.2.2 施工前，應先將被頂升的梁跨約束解除，如將防撞護欄切縫斷開、拆除橋梁伸縮縫、切斷抗震鋼銷、拆除墩臺側面泄水管道等，以確保整體同步頂升過程中，該橋跨不受其他橋跨的影響。

3.3 交通導行

郎寨天橋上跨黎洛高速，上跨處的黎洛高速為挖方路基，左幅下穿郎寨天橋第1 跨，右幅下穿郎寨天橋第2 跨。左幅高速公路凈空6.5m，右幅凈空5.4m，橋梁改造時，采用封閉黎洛高速某一條車道的方式進行交通導行，國道在施工期間采取臨時交通管制。

在進行交通渠化導行施工時，安全人員對現(xiàn)場導流區(qū)域通過安全錐桶、警示柱、LED 導向燈、防撞桶、爆閃燈等方式進行隔離，各種標識的擺放位置及間距嚴格按照《道路交通標志和標線第四部分：作業(yè)區(qū)》（GB 5768.4—2017）執(zhí)行。在擺放安全錐桶、警示柱等標識時，安全人員沿車流順行方向依次進行擺放；當工作面施工完畢后，回收安全錐桶、警示柱等標識時，安全人員沿車流逆行方向依次回收。擺放及回收標識的過程中，現(xiàn)場設置警戒區(qū)域，設置LED 左右導向燈。施工期間，安排專人每天檢查各路段、路口的交通標志、標牌的設置和擺放。發(fā)現(xiàn)有標志、標牌缺失、遺漏的，應及時整理、補齊。

3.4 支架搭設

頂升施工支架并不承載頂升梁體重量，而是用來搭設施工平臺供人員操作及上下的。根據(jù)現(xiàn)場實際地形及墩臺凈空高度，確定支架搭設方案。0橋臺凈空約3m，1橋墩凈空約6.5m，2橋臺凈空約2m。因此，采用裝配式支架搭設施工平臺，搭設平臺時，應距橋梁板底面預留出人員的操作空間，支架搭設需滿足安全規(guī)范要求，牢固可靠，便于施工操作。

3.5 千斤頂?shù)倪x擇與布置

由于操作空間有限，該項目頂升采用薄片式千斤頂，臨時支撐由千斤頂及加設的保護環(huán)組合形成。保護環(huán)為半環(huán)狀，兩塊對拼為一個保護環(huán)。廠家根據(jù)千斤頂?shù)男吞柧毤庸ぃ|層數(shù)宜少，不應大于3 層。頂升過程中，應隨位移量加設保護環(huán)，頂升到位后應將保護環(huán)楔緊，在千斤頂保壓狀態(tài)下與保護環(huán)形成整體，作為臨時支撐，共同參與受力，保證支撐的穩(wěn)定性。臨時支撐在新支座安裝到位后進行拆除。

布設千斤頂時，應保證其頭部距梁體混凝土邊緣不小于10cm。梁底與蓋梁（臺帽）之間的空間過大的，可對千斤頂放置基面打磨平整。如果空間不足，可在蓋梁（臺帽）頂面開槽，槽口大小應根據(jù)千斤頂操作空間的要求確定，用環(huán)氧砂漿調平后按圖2布置千斤頂。此外，還應在蓋梁和蓋梁（臺帽）頂上裝一塊特制的鋼板，上置標定好的千斤頂，千斤頂上再放一塊特制的鋼楔塊，以保證千斤頂垂直作用于梁底支點。

圖2 千斤頂布置示意圖

3.6 同步頂升系統(tǒng)調試、安裝

開展頂升施工時，應采用PLC 同步頂升系統(tǒng)控制梁端同時、同位移起頂。PLC 同步頂升系統(tǒng)利用液壓變頻調速控制、壓力和位移閉環(huán)自動控制的方式，實現(xiàn)多點力均衡控制，對頂升的高架橋進行稱重、同步頂升與降落，同步頂升的精度可達±0.1mm，確保梁端在頂升時豎向位移的同步性，避免橋面因頂升不同步出現(xiàn)開裂等問題，影響結構安全。

位移傳感器安裝在千斤頂正前方的50cm 范圍內，與系統(tǒng)間的連接線應通過編號識別，并對應接入控制系統(tǒng)。頂升前，用萬能表逐個標定位移傳感器，確保精度。同時，還要做位移量閉環(huán)試驗，給定系統(tǒng)控制位移量及位移差±1.0mm，測試頂升高度超過或低于系統(tǒng)設定值時，系統(tǒng)是否按設定位移差進行調節(jié)，從而確保正式頂升時系統(tǒng)的安全性與同步性。

3.7 試頂升

在正式頂升前應進行試頂升，試頂升的高度應為設計高度。頂升后，觀察和考核整個頂升施工系統(tǒng)的工作狀態(tài)、對稱重結果的校核、梁體整體姿態(tài)、結構位移等，為正式頂升提供施工數(shù)據(jù)。試頂升時，應控制頂升速度不超過1mm/min，最大試頂升高度應按設計要求確定。頂升應按設計要求分級頂升，每頂升一級后，應持荷10min，觀察梁體及設備狀況。如有異常，應立即回油、落梁，待問題解決后再進行試頂，直至梁體受力及設備運行正常。試頂升結束后，應立刻檢查PLC 同步頂升系統(tǒng)是否運行正常，同時檢查千斤頂是否存在異常，油管是否存在漏油的情況，電線是否破皮、暴露等。此外，還要將千斤頂位置的特制鋼板與鋼楔塊取下，查看是否變形，如發(fā)生變形，必須調整鋼板的厚度以確保滿足頂升要求。

3.8 正式頂升

試頂升后經檢查不存在問題才能進行正式頂升，正式頂升時應采用分級頂升法逐級頂升，每一級頂升標準行程應符合設計要求，將頂升量控制在5mm 內，頂升至能取出支座為止。正式頂升過程中，應做到以下幾點：其一，嚴格按預設荷載進行加載和頂升；其二，各觀測點應及時反映測量情況；數(shù)據(jù)應及時匯交指揮組，比較實測數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)的差異，若有數(shù)據(jù)偏差，應認真分析并及時調整；其三，工作狀態(tài)正常后，再進行下一步施工。當梁體離開支座后，每頂升一級必須加墊臨時支撐，以確保梁體的穩(wěn)定。每次頂升高度應稍高于支撐塊厚度，高出部分以能滿足支撐塊安裝要求即可，不宜高出太多，以免出現(xiàn)負載下降的風險。臨時支撐布設位置應符合設計要求，臨時支撐塊可采用5mm 鋼板，鋼板的安裝應平穩(wěn)、牢固，防止頂升至設計標高千斤頂卸載后，鋼板間壓縮量過大而造成梁體的較大回落。

3.9 支座拆除與安裝

3.9.1 拆除舊支座

頂升就位后，可放置預先加工好的臨時支撐，支撐總面積應大于既有橋梁支座的面積，且保證其成分受力。臨時支撐完成后，進行支座的拆除工作。根據(jù)千斤頂及臨時支撐的放置位置，舊支座沿順橋向方向取出。取出支座后，需再次確認各千斤頂無移位。

3.9.2 安裝新支座

根據(jù)頂升前的檢查情況（支座的使用狀況，原支座的位置及高度），計算新支座的安裝高度，并對梁體與墩頂處的支座縱、橫向的位置及高度進行標記。用硬毛刷蘸上高效洗滌劑，刷去支座墊石表面的油垢污物，然后用清水沖洗。如原橋支座墊石出現(xiàn)局部破壞，破壞尺寸小于5（長）×5（寬）×3（深）的，可采用高強聚合物砂漿進行修補，破壞尺寸大于5（長）×5（寬）×3（深）的，可采用高強速凝自密實混凝土進行灌注修補。同時，還要檢查支座脫空情況，脫空≤1mm的，用環(huán)氧砂漿填補找平；脫空＞1mm 的，采用環(huán)氧樹脂粘貼鋼板的方式處理。千斤頂卸載完畢后，應記錄各支座的中心順橋向、中心安裝位置及高度，滿足支座安裝的質量標準，同時還應檢查梁底和支座之間結合得是否緊密，否則需要重新頂升調平支座，使其與梁底緊密接觸。

3.10 卸載、落梁

支座安裝完畢，檢查確認無誤后，再次按頂升工序向上起頂1mm，拆除所有臨時支撐，并確認所有支座安裝好后，方可落梁。落梁時，應觀察控制系統(tǒng)，確定各千斤頂位移變化一致后方可落梁。落梁后，應嚴格檢查支座是否脫空，如有脫空則用環(huán)氧砂漿修復或加墊楔形鋼板。

4 頂升施工的注意事項

跨高速橋梁頂升施工作業(yè)期間，必須嚴格按照《公路養(yǎng)護安全作業(yè)規(guī)程》（JTG H30—2015）、《道路交通標志和標線第四部分：作業(yè)區(qū)》（GB 5768.4—2017）進行交通導行，確保高速公路暢通。同時，為避免橋上車輛通行引起橋面荷載不均勻而出現(xiàn)剪切破壞，在頂升過程中，應采取交通臨時管制。頂升施工過程中，應對梁體、墩柱控制截面的位移、混凝土應變、裂縫進行監(jiān)控，頂升施工監(jiān)控遵循位移的原則，以位移監(jiān)控為主。力監(jiān)控是保證梁體安全受力的保障。主要監(jiān)控頂升前和頂升過程中同一梁端各千斤頂?shù)奈灰魄闆r，若千斤頂?shù)奈灰坪土Φ淖兓霈F(xiàn)異常時，必須馬上停止頂升施工，在找出原因并妥善解決后才能重新進行頂升施工。在頂升過程中，要設專人對頂升橋梁、高速公路的交通情況、橋面情況等進行觀察，如發(fā)現(xiàn)異常必須立即向總負責人報告，總負責人應果斷解決、處理。

5 結論

本文結合具體的項目工程，提出了薄片式千斤頂更換支座的施工工藝和注意事項，總體方案可行，并可成功應用于實際工程中。通過該項目的實踐應用，得到如下結論：其一，薄片式千斤頂可以有效解決狹小空間梁板頂升的難題。其二，薄片式千斤頂更換支座施工方便，施工速度快，工效比其他施工方法提高30%～50%。且無須封閉交通，只需限制車速和大型車輛通過即可。此外，薄片式千斤頂更換支座施工對周圍環(huán)境影響較小，無粉塵污染，經濟效益和社會效益較好。其三，薄片式液壓千斤頂法可用于梁底與墩臺之間的間隙≥3cm 的橋梁支座更換。

綜上所述，該工程中，采用薄片式千斤頂在既有橋梁更換支座施工技術的應用，解決了交通保暢問題，節(jié)約了投資成本，保障了橋梁的正常使用功能，可為既有橋梁的改造、立體交叉橋梁支座的更換等類似工程，提供一些參考和幫助。