橋梁整體頂升更換橋梁支座施工技術(shù)分析

陳光謀

（河北中交遠(yuǎn)洲工程試驗檢測有限公司，河北 石家莊 050035）

0 引言

橋梁工程建設(shè)過程中，支座屬于橋梁支護(hù)結(jié)構(gòu)的重要組成部分之一，其主要承擔(dān)橋梁上部結(jié)構(gòu)本身重量，以及因行車作用向下部結(jié)構(gòu)傳遞的荷載。因此，在橋梁長期通車運營的過程中，橋梁支座結(jié)構(gòu)會逐漸出現(xiàn)斷裂、老化、變形等問題，如不能及時修復(fù)，必將影響橋梁的使用安全。針對此情況，施工單位可選擇將梁體頂升，然后更換支座結(jié)構(gòu)，這既可以保證橋梁的使用安全，又可以節(jié)省施工成本。

1 工程概況

某高速公路工程設(shè)計全長為21.36km，工程路線中包含大橋一座，該橋梁長度為326.5m，梁體采用預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，梁體下方利用橡膠支座進(jìn)行支撐，工程整體于2011年底建成并投入施工?，F(xiàn)階段橋梁橡膠支座發(fā)生明顯老化、變形、脫空等問題，如繼續(xù)使用極易發(fā)生橋梁塌陷問題。因此，為保證該橋梁工程的使用安全，經(jīng)研究決定采取橋梁整體頂升的方式更換橋梁支座。

2 橋梁整體頂升更換橋梁支座施工

2.1 施工準(zhǔn)備工作

2.1.1 施工人員組織

橋梁整體頂升施工前，首先要組織施工隊伍，對參加施工的管理人員和操作人員進(jìn)行分工分責(zé)，并開展技術(shù)交底工作。在橋梁頂升施工中，技術(shù)交底采用書面交底的形式，交底內(nèi)容包括各個施工人員的崗位職責(zé)、工程的組織結(jié)構(gòu)、施工流程以及施工中常用的專業(yè)術(shù)語、施工禁止項目等。橋梁頂升施工需同步進(jìn)行，每位操作人員需配備對講機及時溝通實際情況。此外，對施工人員開展安全教育培訓(xùn)，同時確保各施工人員掌握安全事故應(yīng)急措施。

2.1.2 施工平臺搭設(shè)

（1）本工程施工平臺的搭設(shè)主要采用鋼管支架作為支撐，搭設(shè)支架前先檢查地基的穩(wěn)定性，如地基承載力低于110MPa應(yīng)先加固地基再進(jìn)行搭設(shè)，如承載力檢測合格則在地基上方設(shè)置墊木后搭設(shè)支架立柱，支架整體搭設(shè)中可采用雙排架與支柱綁扎至一起，以提升支架整體的穩(wěn)定性[1]。

（2）支架結(jié)構(gòu)搭設(shè)完成后，其作業(yè)平臺頂部位置可利用木板鋪設(shè)，木板鋪設(shè)的寬度應(yīng)滿足施工作業(yè)的要求，鋪設(shè)完成后采用鐵絲固定，并在平臺周圍安裝安全護(hù)欄。待支架整體施工完成后，利用堆載重物的方式對支架進(jìn)行預(yù)壓，以消除支架的非彈性變形，同時檢測支架的承載力及穩(wěn)定性是否滿足施工要求，此外，支架經(jīng)預(yù)壓后作業(yè)平臺頂面與箱梁底部的距離宜控制在1.8～2.0m。

2.1.3 施工機械安裝

（1）本工程橋梁頂起施工采用的機械設(shè)備包括千斤頂、油泵以及同步頂升系統(tǒng)，其中根據(jù)工程實際情況千斤頂采用100t的薄型板式千斤頂，機械的重量約為10kg，厚度為7.5cm，行程為2cm，在施工時每個橋墩設(shè)置有10臺千斤頂；采用的同步頂升系統(tǒng)為西門子32點同步頂升系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要是利用控制器、位移傳感器、油缸控制器、液壓泵、液壓缸、接線盒等系統(tǒng)元件組成，并通過電腦界面實現(xiàn)系統(tǒng)的控制，具有操作簡單、精度高的特點。

（2）千斤頂安裝前施工人員先檢測并調(diào)試其性能，檢查千斤頂外表及其密封情況是否良好，明確千斤頂?shù)挠鸵浩贩N及油量是否符合要求，并調(diào)整千斤頂提供頂升力時的速率，將其誤差控制在1mm以內(nèi)。經(jīng)檢查調(diào)試合格后，由人工將千斤頂安裝至指定位置，并使千斤頂與墊塊保持密貼，待千斤頂就位后在其上方安裝高度測量尺，用于控制頂升量，同時將千斤頂設(shè)備與油泵相連接，以便于提供動力。待全部安裝完成且各線路檢查無滲漏問題后，將油泵裝滿，同時在千斤頂施工時安排人員負(fù)責(zé)監(jiān)測油泵箱體內(nèi)的余量，保持油泵內(nèi)的儲油量在油箱總?cè)莘e的1/3以上[2]。

2.2 施工工藝

2.2.1 試頂梁施工

當(dāng)上述準(zhǔn)備工作全部完成后，組織施工人員準(zhǔn)備頂梁施工，正式頂梁前先進(jìn)行試頂作業(yè)，試頂?shù)母叨葹?cm，達(dá)到試頂高度后持荷觀察5min后再卸載。在整個試頂階段、持荷階段以及卸載后，施工單位應(yīng)認(rèn)真檢查千斤頂設(shè)備以及控制系統(tǒng)的具體情況，如試頂過程中千斤頂設(shè)備的油路是否存在漏油問題、千斤頂設(shè)備是否存在異?，F(xiàn)象、控制系統(tǒng)中供電線路磨損是否正常；卸載后千斤頂上下鋼板是否存在變形問題、千斤頂放置位置是否存在異常，若在觀測過程中發(fā)現(xiàn)異常問題，施工人員應(yīng)仔細(xì)分析產(chǎn)生原因，并采取針對性措施，待試頂結(jié)束后立即組織技術(shù)會議，明確正式頂梁中的相關(guān)技術(shù)要點及注意事項。

2.2.2 頂梁施工

（1）橋梁試頂結(jié)束后經(jīng)專業(yè)人員負(fù)責(zé)指揮開啟千斤頂，并同步將梁體緩慢頂起，在頂梁施工時各墩臺的施工人員利用準(zhǔn)備好的對講機進(jìn)行溝通，以確保各個頂起位置的同步上升。頂梁初步階段以每頂起3mm為一級，待頂進(jìn)至每級高度后均要檢查一次各個頂起位置的狀況，如經(jīng)檢查狀況良好，則加墊槽鋼凳子及鋼板后繼續(xù)進(jìn)行下一級頂升作業(yè)，直至頂升至設(shè)計高度。整個頂梁過程中施工單位應(yīng)做好數(shù)據(jù)的測量、記錄工作。

（2）本工程頂梁施工過程中，依據(jù)設(shè)計圖紙的要求，相鄰墩臺之間梁體的頂升高度差需控制在5mm以內(nèi)，但實際頂升時相鄰墩臺梁體的頂升高度差應(yīng)控制在3mm以內(nèi)，如發(fā)現(xiàn)其高度差超出3mm，施工人員應(yīng)立即停止頂進(jìn)施工，并調(diào)整高度差滿足要求后再恢復(fù)梁體頂升作業(yè)，待梁體頂升的高度滿足設(shè)計要求的梁體原上鋼板及制作的脫空、取出要求后，停止頂升施工，并利用臨時支撐裝置將其固定。

2.2.3 舊支座更換

（1）梁體在臨時支撐上固定后，施工人員可以對舊支座進(jìn)行更換。先利用工具將破損、變形的舊支座取出，整個取出過程保持輕拿輕放的原則，嚴(yán)禁與臨時支撐及千斤頂設(shè)備相互碰撞，以避免發(fā)生較大的振動，造成橋梁結(jié)構(gòu)失穩(wěn)；支座取出時要盡量保留原支座下方墊石的完整程度及承載能力，如對墊石結(jié)構(gòu)造成破壞，則施工人員應(yīng)利用高強聚合物砂漿對墊石進(jìn)行修補，以確保墊石的承載力[3]。

（2）原支座結(jié)構(gòu)取出后安排人員檢測支座位置的情況，其中針對需要調(diào)節(jié)墊石高度的位置，施工人員應(yīng)根據(jù)新支座結(jié)構(gòu)的尺寸，詳細(xì)計算墊石的調(diào)整高度，然后增加其厚度值要求值；針對原支座位置存在的抗震錨栓問題，施工人員可利用冷切割的方式進(jìn)行處理；針對梁體與混墩臺凝土表面的錨拴頭問題，可將其打磨平整。在所有問題處理過程中要減少對混凝土表面的破壞情況，待問題處理完成后對混凝土表面進(jìn)行找平。

（3）混凝土找平施工時要檢查其表面是否存在病害問題，并對存在病害問題的位置采取有效的方法進(jìn)行修補，其中針對混凝土表面的坑槽現(xiàn)象，修補時先將局部鑿出3～5cm的寬度，再利用摻加8%膨脹劑的混凝土填充并碾壓密實；針對混凝土表面的麻面及裂縫現(xiàn)象，修補時直接采用1∶2的水泥砂漿抹面處理，待混凝土表面找平處理后，采用灑水養(yǎng)護(hù)的方式養(yǎng)護(hù)7d以上，待混凝土表面無裂縫、保持平整后安裝新支座。

2.2.4 新支座安裝

本工程新支座安裝時先檢查支座墊石的高程是否滿足設(shè)計要求，經(jīng)檢驗合格后結(jié)合設(shè)計要求的位置將支座安裝于墊石上方，并與墊石上預(yù)留的鋼筋相互連接，以確保支座結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時在工程整體支座的更換過程中，其更換時間宜保持緊湊，以便于臨時支撐充分發(fā)揮支撐力。待新支座安裝就位后，安排人員檢測支座上下鋼板之間的平整度，如存在平整度誤差，則可拆卸鋼板進(jìn)行找平，待支座保持平整后利用鋼板密封支座上部和下部，并將鋼板與支座之間的空隙利用環(huán)氧樹脂填充密實[4]。

2.2.5 落梁施工

（1）新支座安裝就位后開始落梁施工，在落梁前先將設(shè)置的臨時支撐拆除，再進(jìn)行千斤頂回油。落梁采用分級回落的方式，每級回落的高度宜控制為3mm，每級梁體回落時各千斤頂保持同步回油，且采用頂升力和位移雙向控制，同時落梁過程中相鄰支座的高度差不得超過3mm，每級回落過程中及結(jié)束后均要及時檢查機械的狀態(tài)，以及相鄰支座的高度差，如發(fā)現(xiàn)異常問題立即停止落梁施工，待解決后再繼續(xù)落梁作業(yè)。

（2）梁體下落前施工單位應(yīng)對同一橋墩的凈空距離進(jìn)行測量（凈空距離時指墊石表面至箱梁底部的距離），并將其與理論值進(jìn)行對比，待落梁施工結(jié)束后再測量梁底的標(biāo)高，如回落后梁低標(biāo)高與頂升前標(biāo)高保持一致，且凈空距離與理論值一致，則完成本次支座更換施工，如經(jīng)對比得知參數(shù)相差較大，則施工單位需及時分析其原因并進(jìn)行返工處理。

2.3 施工注意事項

2.3.1 注意拆除約束構(gòu)造

橋梁梁體頂升施工前，如未拆除橋梁上部結(jié)構(gòu)的約束構(gòu)造，則千斤頂安裝時難以精確就位，從而無法保證梁體正常頂升作業(yè)。因此，本工程施工前施工單位應(yīng)注意對橋梁上部結(jié)構(gòu)約束構(gòu)造的拆除工作，在構(gòu)造拆除時先解除梁體伸縮縫之間的連接構(gòu)件，然后將梁體上方的防撞護(hù)欄及扶手拆除，最后將梁體橫向連接構(gòu)造如鋼板、鋼筋等進(jìn)行切除。施工單位在拆除構(gòu)造約束后，還應(yīng)對梁體采取限位措施，針對梁體的縱向限位，施工單位可利用與伸縮縫寬度一致的磨光鋼板進(jìn)行填充，以減少梁體縱向的摩擦力。針對梁體的橫向纖維，施工單位可在其兩側(cè)設(shè)置側(cè)向支撐，為梁體提供足夠的側(cè)向支撐力，以避免頂升中梁體側(cè)向傾斜[5]。

2.3.2 注意橋面處理

本工程橋梁梁體向上頂升的過程中，由于頂升高度較大，若施工人員操作不當(dāng)極易導(dǎo)致梁體橋面出現(xiàn)開裂問題，從而影響橋梁后續(xù)的使用安全。為有效地解決此問題，施工單位在橋梁支座更換結(jié)束后，應(yīng)安排人員對梁體橋面開展全方位的檢測，如經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)存在橋面開裂的問題，則施工單位應(yīng)根據(jù)開裂的程度針對性處理，如開裂程度較淺，為避免損傷橋面下層結(jié)構(gòu)，施工單位可利用同配比的水泥砂漿將裂縫位置填充密實；如橋面開裂程度較大，施工單位應(yīng)劃定需要處理的區(qū)域，利用切割機將開裂位置切割、鑿除，然后再重新對鋼筋結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接，最后再利用混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)。

2.3.3 注意施工監(jiān)測

橋梁頂升更換支座施工技術(shù)對施工人員的要求較高，一旦出現(xiàn)施工失誤或機械參數(shù)設(shè)置不合理，就會導(dǎo)致事故發(fā)生，輕則影響梁體性能及施工進(jìn)度，重則造成嚴(yán)重的安全事故。因此，在本工程橋梁頂起更換支座施工過程中，施工單位要做好施工監(jiān)測工作。首先應(yīng)對千斤頂設(shè)備的位移、壓力傳感器等參數(shù)全程檢測，以確保千斤頂各項參數(shù)滿足施工要求；其次應(yīng)對施工中梁體的變化情況進(jìn)行監(jiān)測，如發(fā)現(xiàn)存在梁體開裂、傾斜的跡象，必須及時停止施工，以確保施工安全及質(zhì)量。此外，還需對施工中操作人員及關(guān)鍵工序進(jìn)行監(jiān)測，以減少施工失誤的發(fā)生，保證其施工質(zhì)量[6]。

2.3.4 注意施工安全

本工程施工過程復(fù)雜，且全程在高空中完成施工，其整個施工過程面臨的安全風(fēng)險較大，為確保施工人員及施工過程的安全，施工單位應(yīng)注意做好施工中的安全管理。針對安全管理可分為以下3點：

（1）施工單位應(yīng)制定詳細(xì)的安全管理措施及應(yīng)急預(yù)案，一旦發(fā)生安全事故可以及時采取措施，以避免造成嚴(yán)重?fù)p失；

（2）施工單位可安排專職的安全管理人員，對整個工程中的安全問題進(jìn)行檢查、整改，以降低安全事故發(fā)生的概率；

（3）施工單位應(yīng)加強對施工人員的安全教育工作，從人員自身提高安全意識，以避免發(fā)生安全事故。

3 結(jié)語

在橋梁工程中，支座的使用壽命普遍低于橋梁主體結(jié)構(gòu)的使用年限，可能導(dǎo)致橋梁運營過程中因支座病害問題而影響橋梁的使用安全，而采用橋梁整體頂升更換支座施工技術(shù)，可以有效地對受損支座進(jìn)行更換。因此，為確保該技術(shù)的施工質(zhì)量，施工單位在施工過程中應(yīng)做好人員、平臺、機械的準(zhǔn)備工作，然后結(jié)合施工順序更換支座，以確保橋梁支架結(jié)構(gòu)的使用性能，保障橋梁工程的安全運營。