斷柱整體同步頂升技術在舊橋改造施工中的應用

焦等福

摘要：隨著社會的不斷發展，一些老橋、舊橋已不能滿足城市交通發展要求，正是如此，對既有且仍有使用價值的舊橋進行改造技術已經開始普遍采用。本文結合實例，對橋梁斷柱整體頂升技術進行介紹，該方法經濟、安全、節能環保、施工簡便、不影響橋面整體結構。可為以后類似工程施工提供參考。

關鍵詞：斷柱 整體同步頂升 舊橋改造 應用

中圖分類號：THl37 文獻標識碼：A 文章編號1672-3791（2014）01（b）-0000-00

1概述

由于我國現有城市內橋梁多建于上世紀九十年代中后期，基于當時的車流量、城市發展規劃，尤其是城市建設的投資力度，橋梁設計等級、線性以及線路縱坡設計都普遍偏低，并且由于橋梁沉降、通航等級提高、下穿道路等級提高、路線改造等引起橋下凈空不足，橋梁使用功能便不能滿足要求。如果僅因為線形不滿足、橋下凈空不足要求就拆除重建，也會造成巨大的浪費。為了滿足城市道路快速建設、快速通車，避免道路擁堵、減少重復投資，橋梁頂升技術也就應用而生。

頂升技術是指在橋下各墩柱上設置頂升千斤頂，或者在墩柱周圍設置臨時支撐墩，然后在臨時支承墩頂設置千斤頂，通過千斤頂同步施力將橋梁緩慢、平穩、同步垂直升高的施工技術。頂升技術有施工方便，造價低，安全可靠，動力充足，承載力大，容易控制等優點，可廣泛應用于各類結構升高施工工程中。下面以無錫市某跨線橋頂升改造為例進行橋梁頂升技術的探討。

2工程概況

該跨線橋為預應力空心板簡支梁，全長305m，于2005年建成。為了滿足城市發展需要，本次新建橋梁需要與該跨線橋對接，所以需要對跨線橋進行整體抬升改造，本次改造的范圍為0#橋臺～5#橋墩，共5跨空心板結構，長度為125m，對其中的4跨采用斷柱同步整體反坡頂升改造，對1跨進行支座更換加高。

3頂升原理

頂升的目的是利用液壓千斤頂對結構物施加作用力，在作用力和固定導向裝置的共同作用下，結構物的位置或形態發生可控的變化。在橋梁結構頂升施工中一般是利用PLC控制液壓同步控制系統來控制液壓千斤頂的工作狀態，采用頂升工藝可以改變現有橋梁結構的高度，實現與其他結構相接或調整改變縱坡、橫坡等。橋梁頂升系統是整個頂升工藝的核心部分，目前采用的多為PLC系統，由PLC液壓整體同步控制系統（油泵、油缸等）、監測傳感器、計算機控制系統等部分組成。

4頂升工藝流程

施工準備 支撐體系安裝 控制系統安裝 液壓、隨動限位系統安裝 立柱切割 稱重 試頂升 正式頂升 柱連接 支撐、液壓系統拆除 現場清理。

（1）施工準備：安裝頂升的反力基礎，反力基礎可以使用時上部結構荷載不再通過支座將反力傳到下部結構，而是由千斤頂作用于臨時支撐后傳到基礎結構。頂升施工盡量利用原有承臺（或橋臺）作為頂升時的反力基礎。對于基礎埋深較淺的，在原基礎上植筋后澆筑混凝土，作為頂升的基礎；對于基礎埋深較深或沒有承臺結構時，則考慮采用下抱柱梁、牛腿或臨時加固處理后的地基作為上部結構的頂升反力基礎。再將墩柱切斷后，通過整體頂升來改變橋面標高，頂升完成后連接并補強、修復加固墩柱及橋臺，拆除限位裝置，修復橋面系，調整支座等構件達到設計要求。本工程采用原有承臺（或橋臺）作為頂升時的反力基礎。

（2）支撐體系安裝：支撐體系由支撐桿、臨時墊塊以及連系桿等組成。頂升支撐的主體多采用強度、剛度、穩定性較好的型鋼框架結構，框架立柱多采用大直徑鋼管支撐，千斤頂和隨動裝置放在支撐鋼管上面。鋼管上下兩端焊接厚為20mm的法蘭，側面焊有連接用構件。每根鋼管支撐下部通過植入M28錨栓與基礎連接。上下兩節鋼管支撐間通過螺栓連接，整個鋼支撐體系通過角鋼作為水平連系桿及剪刀撐連成一個格構柱，形成面內穩定體系。

（3）控制系統安裝：本工程頂升控制系統采用PLC液壓同步頂升控制系統，該系統已在多項頂升工程中成功運用PLC控制液壓同步系統由液壓系統（油泵、油缸等）、檢測傳感器、計算機控制系統等幾個部分組成。液壓系統由計算機控制，可以全自動完成同步移位，實現力和位移控制、操作閉鎖、過程顯示、故障報警等多種功能。

（4） 液壓、隨動系統安裝：隨動裝置由帶螺紋的支撐柱、底座和帶動電機組成，千斤頂頂升橋梁后，支撐柱與支撐體系間產生間隙，電機自動啟動帶動支撐柱伸出，使支撐柱密貼支撐體系，使之起到消除頂升時因千斤頂失效而出現任何安全隱患的作用。

（5）立柱切割：采用新型無震動直線切割設備對立柱進行切割。該設備是通過導輪控制方向和切割速度，利用金剛石串珠繩高速摩擦要拆除的鋼筋混凝土進行切割分離，是目前最先進的混凝土結構切割分離技術。傳統的建筑改造或局部拆除所采用的方法一般是用剔、鑿和水鉆鉆孔等方法。傳統方法分離的鋼筋混凝土結構不但無法實現整齊分離截面，而且對后續的加固施工造成一定的困難。利用繩鋸等專業切割設備可真正實現整齊分離、無損切割，大大提高施工效率，縮短施工工期。這種切割設備具有體積輕巧、切割能力強的特點。切割采用水冷卻，無粉塵噪音污染，切口平順等優點。

（6）稱重：為保證頂升過程的同步進行，在頂升前應測定每個頂升點處的實際荷載。稱重時依據計算頂升荷載，采用逐級加載的方式進行，在一定的頂升高度內（1～10mm），通過反復調整各組的油壓，可以設定一組頂升油壓值，使每個頂點的頂升壓力與其上部荷載基本平衡。為觀察頂升處是否脫離，需用百分表測定其行程。將每點的實測值與理論計算值比較，計算其差異量，由液壓工程師和結構工程師共同分析原因，最終由領導組確定該點實測值能否作為頂升時的基準值。如差異較大，將作相應調整。

（7）試頂升：為了觀察和考核整個頂升施工系統的工作狀態以及對稱重結果的校核，在正式頂升之前，應進行試頂升，試頂升高度10mm。試頂升結束后，提供整體姿態、結構位移等情況，為正式頂升提供依據。

（8）頂升：根據設計要求及施工方案，正式頂升過程控制程序按照以下步驟進行，整個過程要做好詳細記錄。

操作：按預設荷載進行加載和頂升；

觀察：各個觀察點應及時反映測量情況。

測量：各個測量點應認真做好測量工作，及時反映測量數據；

校核：數據報送至現場領導組，比較實測數據與理論數據的差異；

分析：若有數據偏差，有關各方應認真分析并及時進行調整。

決策：認可當前工作狀態，并決策下一步操作。

（9）立柱連接：頂升施工完成后，即可進行立柱連接工作。首先將立柱新老砼結合部分進行表面鑿毛處理，以利于新老砼的連接。砼鑿除后須用水清洗，不得留有灰塵和雜物。其次根據設計圖紙，立柱加高部分采用與原立柱同規格等數量的豎向主筋和箍筋。豎向主筋與立柱兩端露出部分的主筋連接。模板的制作采用兩節的鋼模，以方便施工和減少出現橫向拼縫。兩片模板表面高差應小于1mm，表面平整度小于2mm，縫寬小1mm（采用企口縫）。脫模劑涂刷均勻，無局部堆積現象，再用干布或海棉擦干。最后澆筑連接柱混凝土。為保證混凝土勻質密實，連接立柱的混凝土采用微膨脹混凝土，在砼澆筑過程中應緩慢放料，并分層澆搗密實。通過總的砼用量，推算出澆筑砼的高度，每隔30cm左右為一層， 振動棒振動中應采用快插慢拔使氣泡充分逸出， 立柱砼強度達到設計強度的50%時可拆除模板。新澆筑立柱在砼終凝后即可開始養護，養護時間至少延續7天，脫膜后采用塑料薄膜包裹。

（10）支撐液壓系統拆除：立柱混凝土完成達到設計強度后，即可進行液壓系統和支撐體系的拆除。拆除液壓系統的管路及其它附件，拆卸千斤頂并移走；按從上到下的次序拆除整個支撐體系，嚴格按照安全操作規程施工。

（11）現場清理：所有梁體頂升完成后，對原橋面鑿除部位清洗干凈，綁扎鋼筋，對原橋面伸縮縫恢復原樣。

5頂升過程控制措施

5.1保持支撐穩定性的方法

本工程橋梁頂升高度較高，施工中所用鋼支撐高度較高，容易失穩。為保證鋼支撐的穩定性，每個蓋梁頂升支撐的主體采用16根精加工Φ609×16mm鋼管作為支撐桿。鋼管上下兩端焊接厚為20mm的法蘭，側面焊有連接用構件。每根鋼管支撐下部通過植入M28錨栓與原承臺連接。上下兩節鋼管支撐間通過螺栓連接，整個鋼支撐體系通過角鋼作為水平連系桿及剪刀撐連成一個格構柱，形成水平穩定體系，確保施工安全。

5.2梁長度變化的調整方法

該跨線橋施工中每跨梁體在進行變坡時，梁體在水平面的投影長度會發生變化第3、4、5孔梁在變坡過程中坡度變小，梁體在水平面的投影變長；而第2孔在頂升時經歷一個反坡頂升過程，梁體在水平面的投影先伸長后縮短。

5.3千斤頂失效時確保頂升梁體的安全措施

安裝隨動支撐機構的目的是確保萬無一失的安全措施，在臨時支撐上面安裝該支撐機構，并固定好。千斤頂伸長一定量時，隨動支撐就會隨之伸長0.2mm，即使當千斤頂系統出現意外失效時，梁體在下降0.2mm后，在該機構上獲得有效支撐，從而確保結構安全。

6結語

本技術已成功應用于無錫市某跨線橋改造施工，頂升過程控制效果良好，實現了主梁頂升并固定完成后，蓋梁縱向位移、承臺沉降、橋面標高、蓋梁底標高、蓋梁縱向位移、橋面中間的位置等檢測值均在警戒值范圍之內的目標，施工中對環境影響很小，可為以后類似工程提供借鑒。