淺談橋梁頂升施工技術

李勇勇

【摘 要】目前國內外橋梁同步頂升方面的研究資料和專著較少，掌握新的技術勢在必行。橋梁整體同步頂升技術是最近越來越多得到使用的一項橋梁改造技術，一般在橋梁凈空不足的航道橋梁、跨線立交橋梁以及橋梁支座的更換中運用。掌握橋梁同步頂升施工方法、工藝，解決橋梁頂升施工限位控制技術要求高，對頂升的同步性和控制精度要求高等施工難題。能提高企業在將來既有線施工市場。橋梁頂升施工在以后的既有線施工中會越來越多的得到使用。在橋梁頂升作業施工過程中，解決現場的所有技術難題，掌握橋梁頂升的工藝，從面優化創新出企業橋梁同步頂升的施工工藝和方法。

【關鍵詞】橋梁頂升技術；施工方案；頂升監控

1、工程簡介

1.1工程概況

本標段現有上跨主線天橋共計2座，均與主線角度為90°，其中K35+472.8、K37+979.831上跨拖拉機天橋改擴建方案為整體頂升利用。拖拉機天橋上部結構為2×30m預應力混凝土簡支小箱梁，每孔梁上寬550cm，下寬470cm，全橋頂升重量238.9噸，梁體與墩臺頂空間約16cm。下部結構為柱式墩、肋板臺，擴大基礎。橋寬5.5m，橋下凈空5.15～5.16m，橋長68.04m。天橋平面及立面布置圖如下：

1.2橋梁頂升改造說明

按設計圖紙要求，主線橋橋梁頂升高度以滿足主線改擴建后橋下凈空要求。上跨橋頂升高度為：K35+472.8天橋主梁整體頂升，保留原有橋面整體化混凝土鋪裝層，箱梁底面抬高60cm，橋墩臺蓋梁相應加高。K37+979.831天橋主梁整體頂升，保留原有橋面整體化混凝土鋪裝層，箱梁底面抬高55cm，橋墩臺蓋梁相應加高。天橋新支座橋臺四氟乙烯橡膠支座GYZF4300×54（NR），橋墩橡膠支座GYZ300×52（NR）。頂升主梁的同時拆除全部支座、減震板、護欄，更換新的支座、減震板、護欄，護欄采用SB級方橫梁護欄。橋頭采用簡易伸縮縫。

1.3工程難點及特點

1.3.1頂升施工必須保證原橋結構的整體性、安全性、可靠性。頂升過程中極易發生的水平偏位、扭曲、振動、沖擊必須克服，確保新結構安全可靠不低于原結構，因此頂升位移的同步性和受力均衡是施工控制的關鍵。

1.3.2隨著橋梁的整體頂升，橋梁的軸線偏差、橋墩傾斜度以及基礎沉降都會發生變化，施工過程采取措施控制位移并嚴密監測，隨時收集整理數據以便指導正常施工。

1.3.3橋梁頂升后墩臺接高施工不同于常規施工。作業空間狹小、鋼筋連接質量、新老混凝土結合密實性等都是施工難點。

1.3.4上跨橋頂升處于高速公路通行狀態下進行，施工過程中的交通組織安全措施尤為重要。

1.3.5為盡量減少頂升施工作業對高速公路的交通影響，工期應盡量縮短。

2、總體施工組織及部署

2.1準備工作

（1）先對橋面伸縮縫部位進行切縫拆除并進行清理，在頂升前鑿除背墻及梁與背墻之間的填充物，保證梁與背墻不再連續。頂升增高后重新安裝伸縮縫以適應橋面的升高。

（2）使用橋梁同步頂升設備對粱體進行整體頂升，利用原墩臺承重固定方式防止落梁以保證施工安全；將墩臺整體加高到設計高度（橋梁整體增高約55--60cm）。

2.2工期安排

上跨橋：45日歷天/座；

科學合理的安排施工，確保整個改造工程能夠形成流水作業。

2.3項目組織管理機構

為了加強建設項目管理，我公司將為本項目的施工配備具有豐富施工經驗的技術和管理人員、精干的施工隊伍，以及精良的施工設備，合理組織施工，確保本項目優質高效的完成。嚴格按業主、甲方及監理單位要求及施工規范積極全面完成本合同段橋梁頂升工作。項目部下設工程部、安全質量環保部、物機部、工經部、工地試驗室，全面保證橋梁頂升工程項目保質保量完成。

2.4勞動力配置

橋梁頂升所用的勞動力為我公司參加過橋梁頂升施工并具有豐富經驗的施工隊伍。所需的技術工人都具有相應的技術等級證書。本合同段按專業類別共分為五個施工班組，高峰期勞動力總數達40人。具體劃分如上表。

2.5主要施工機械設備配置

結合設計說明及建設單位對整個項目總工期的安排。特編制下列機械、材料設備表，如下表所示。

2.5.1千斤頂的選用及配置

針對該項目工程具體情況，上跨橋采用整體頂升方案，每座天橋全橋頂升重量均為238.9噸，頂升力按照不小于頂升重量的2.0倍安全系數控制，在頂升過程中，根據整體頂升計算布置千斤頂，單個千斤頂最大頂升重量為19.91噸，該工程選用至少50噸千斤頂可以滿足頂升要求。我項目擬配備如下特種千斤頂器具進場備用

上述千斤頂均配有液壓鎖，頂身頂部均配有螺旋裝置，頂升到位后，擰緊千斤頂液壓鎖，可以實現長期負荷，便于支座更換及后序工作。可防止任何形式的系統及管路失壓，從而保證荷載力的有效支撐。

2.5.2油泵站

多點同步頂升系統，是由一臺油泵（工作站）通過分配閥和油管控制多臺千斤頂，同時向多臺千斤頂供油，各千斤頂同步伸展、回落，達到同步頂升目的。根據千斤頂布置、控制區域劃分，采用每孔兩端處布置一臺泵站，每組泵站控制6臺千斤頂。

2.5.3鋼墊塊加工

本工程采用鋼墊塊作為頂升后主梁支撐使用，墊塊平面尺寸為350*350*h，其中h為頂升高度，鋼管內填充微膨脹砼，結構形式如下圖。（后附鋼墊塊詳細加工示意圖）

2.6橋梁頂升要點

為保證該工程早日開工，確保總工期目標的實現，必須提前做好前期施工準備工作，在做好交通組織、安全布設前提下開始施工。

本合同段橋梁施工難度相對較大，必須重點抓好梁體頂升施工、支座更換、墩臺加高加固等主要施工環節，并注意做好高空作業施工安全管理。

3、總體施工方案

上跨橋整體頂升：利用原橋墩、臺為反力基礎，直接將千斤頂布置在墩、臺頂面上，液壓系統的控制，進行整體的同步頂升。頂升到位后進行墩、臺的接高工作。

3.1工程施工重點

3.1.1橋梁頂升過程中應嚴格控制各千斤頂行程，按照計算頂升高度嚴格控制偏差；

3.1.2頂升過程千斤頂支撐面及臨時支撐應始終保持水平，避免產生斜向不平衡力；

3.1.3施工時前應制定詳細的施工工藝，并考慮可能出現問題的應急預案。

3.1.4施工中應先將梁體頂高后再進行落梁。

3.2總體施工工序

施工流程圖

3.3主要施工順序

1）施工準備、鑿出原橋頭簡易伸縮縫、擋塊耳墻及部分背墻；

2）制作加高鋼墊塊、臨時鋼墊塊（可重復使用）；

3）進行梁體同步、循環頂升；具體操作如下（各工序轉換體系）：

a.先用1#-4#千斤頂同步頂升，梁底安放臨時鋼墊塊，循環倒頂，頂升到最后一個千斤頂最大頂升高度。（1#和2#頂施工步驟圖如下，3#和4#頂同上循環）

b.再將1#-4#千斤頂底板安放臨時鋼墊塊進行同步頂升，梁底安放臨時鋼墊塊，循環倒頂，頂升到設計高后在支座位置安放永久鋼墊塊；（1#和2#頂升施工步驟圖如下，3#和4#頂同上循環）

c.再次進行上步工作，最后頂升到設計+50cm左右，在永久鋼墊塊上安放50cm左右臨時鋼墊塊，并與永久鋼墊塊之間用螺栓臨時連接牢固。落頂將梁板安放到臨時鋼墊塊上；撤出千斤頂。

d.最后進行植筋、綁扎鋼筋、澆筑砼等工作。

e.墩臺加高砼強度滿足設計要求后，再用千斤頂+臨時鋼墊塊將梁板頂升，循環進行落梁作業，落到設計支座頂1-2cm后，移除臨時鋼墊塊，更換新支座。

4）主梁頂升至施工要求高度（設計頂升高度+50cm左右），落梁至臨時支撐上，千斤頂卸載；

5）墩臺帽植筋、綁扎鋼筋并澆筑墩臺帽及擋塊加高混凝土；

6）頂升主梁，拆除臨時支撐，安裝支座等，落梁至設計標高；

7）耳墻及 背墻加高（可與墩臺帽加高同步進行）；

8）舊梁檢測，更換主梁、橋面系處理；

4、主要施工方案、方案及技術措施

4.1施工準備

4.1.1技術準備

橋梁頂升施工作業人員進場后立進行技術安全培訓，明白橋梁頂升技術指標及相關要求、安全控制要點。

梁體在頂升前需要做好標高測量及復測工作。天橋梁體頂升前需在墩臺頂設限位裝置，以防梁體頂升過程中平移。另外，頂升前應應進行全面檢查工作，確保施工安全。對每片梁體在固定位置做一標記，在頂升時用鋼尺測量并填寫好施工記錄，以便控制頂升高度。

在正式頂升前，應進行試頂，在主梁還沒有正式頂起時既可停止，并停放約一小時進行觀察，無任何變化后才能開始整體頂升。

4.1.2支架搭設

a橋臺護坡腳手架搭設

腳手架架搭設位置為墩臺范圍至梁底，平臺寬度滿足油泵、材料、工作人員操作的要求，支架穩固。施工腳手架搭設滿足安全施工要求，便于施工操作，人員上下方便等原則，腳手架采用Φ48×3.5碗扣式腳手架和木跳板，立桿間距為0.9mх0.9m，水平桿步距為0.6m、1.2m，。根據現場實測橋下凈高為6.5～7.0m，腳手架采用分層搭設，腳手架的最高搭設高度為5.8m，頂面木板腳手片需頂層滿鋪。腳手架中間設置剪刀撐和水平撐，確保施工操作人員在施工過程中腳手架不晃動。

b橋墩腳手架搭設

支架搭設位置為橋墩兩側及梁底，預留施工高度，平臺寬度滿足材料、工作人員操作的要求，支架穩固。施工腳手架搭設滿足安全要求，同時便于施工操作，人員上下方便等原則，腳手架采用Φ48×3.5碗扣式腳手架和木跳板，立桿間距為0.9mх0.9m，水平桿步距為0.6m、1.2m，。根據現場實測橋下凈高為5.0～6.0m，腳手架采用分層搭設，腳手架的最高搭設高度為4.8m，頂面木板腳手片需頂層滿鋪。腳手架中間設置剪刀撐和水平撐。確保施工操作人員在施工過程中腳手架不晃動。

c構建頂升反力基礎

本項目采取原橋墩臺與梁底空間直接利用蓋梁作為反力基礎。根據現場工作平臺情況，在蓋梁上可放置1.0cm厚鋼板，增加蓋梁受力面積。同時油頂上面放置1.0cm厚鋼板，使其梁底面受力均勻，防止梁底被油頂頂破。

4.2安全維護措施

上跨橋在施工過程當中，人員仍從橋上通過，車輛進行封閉，故因對施工區域內進行安全維護措施：

4.2.1向交警申請，封閉橋下兩超車道的前后100米距離；橋上實行“半幅全封閉，半幅通行”的交通管制方法，封閉時按《公路養護安全作業規程》相關要求設置好各類警示標牌。

4.2.2做好安全維護工組，對施工人員進行安全培訓教育，確保在高速路上的施工安全。

4.3頂升施工方案

4.3.1橋梁頂升

4.3.1.1千斤頂反力基礎

反力基礎：由于頂升時上部荷載較大，根據橋臺結構形式及行車安全考慮，頂升反力基礎，利用原有舊橋墩臺蓋梁頂面直接作為千斤頂反力基礎。

千斤頂布置

蓋梁頂面用干砂漿找平并墊上25㎝×25㎝的薄鋼板作為整體頂升千斤頂的下支撐點，梁板底部一般比較平整不需要做過多處理，但在相鄰有高差的兩片板梁間，在較低的一片梁底墊設1～20㎜厚25㎝×15㎝尺寸的鋼板將其梁縫找平，使其在同一個水平面上，然后再在下面墊設25㎝×25㎝的薄鋼板作為整體頂升千斤頂上支撐點。

4.3.1.2千斤頂布置

對于梁底與蓋梁間隙較小，采用在梁底安裝頂身長度為30mm、50mm超薄千斤，以蓋梁為反力基礎，進行頂升。

根據橋梁上部的頂升重量布置相應數量的頂升千斤頂，頂升安全儲備系數按2.0考慮。單側布置千斤頂數量為：上部梁體片數×2。千斤頂基本布置在梁底，支座中間位置兩側。如圖所示。

梁體臨時支撐、千斤頂、鋼筋施工、支座位置關系如下：

4.3.2頂升千斤頂安裝

為了頂升同步性及監控所有頂升千斤頂，在布頂前將所適用千斤頂分組、安裝。

在千斤頂頂升過程中，由同一泵站分流閥控制頂升，各個千斤頂頂升行程、頂升壓力保持一致。

千斤頂反力基礎為墩臺蓋梁頂面，蓋梁頂面用干砂漿找平并墊上鋼板，為了消除梁底縱橫坡，采取蓋梁頂面鋼板進行打磨處理，確保鋼板底面水平，保證千斤頂安裝時軸線垂直。以免因千斤頂安裝傾斜在頂升過程中產生水平分力。

4.3.3橋梁頂升專用墊塊

頂升專用臨時鋼墊塊分別用在千斤頂下和臨時支撐下。

頂升專用臨時鋼墊塊用在千斤頂下。臨時鋼墊塊采用250×250×100mm鋼結構墊板，兩端用螺栓連接。為適應千斤頂的頂升行程，鋼墊塊的高度為100mm，以滿足不同頂升高度的要求。為避免頂升過程中支撐失穩，鋼墊塊間利用螺栓進行連接。

其中上跨橋頂升時，受空間限制影響，頂升10cm以內的，采用不同厚度的鋼板作為臨時支撐，分別布置在千斤頂和臨時支撐下。為了消除落梁時，臨時支撐間鋼板之間的空隙引起的落梁誤差，采用設計好的螺桿式加緊裝置，將鋼板間空隙消除掉，保證落梁的同步性。

4.3.4限位裝置

利用原橋墩和橋臺兩側的耳背墻作為限位基礎，在其上部通過膨脹螺栓將2cm厚鋼板固定，然后在鋼板上焊接高60cm 直徑10cm的鍍鋅管作為橫向限位裝置；縱向限位則利用橋墩和梁體間的空隙，在空隙當中塞好木楔子作為縱向限位；橋墩處以擋塊安裝鋼板固定作為橫向限位裝置。

4.3.5頂升控制區域劃分及監控設備的安放

以橋墩、臺單側為單位進行控制，每跨橋梁設4個控制點進行監控。每組千斤頂中心位置與梁底板間設置一個監控點。

每個監控點均設一臺百分表，精度為0.01mm。控制區域設置百分表控制位移的同步性，根據橋梁的結構，位移同步精度控制在2mm。

4.3.6頂升準備

4.3.6.1頂升系統結構部分檢查內容

4.3.7試頂升

為了觀察及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20mm。在試頂升前須對原橋梁結構現狀線形進行全面測量，以便后續正式頂升監測對比參照。

頂升時首先加載至理論頂升力的80%，再緩慢加載至根據位移傳感器確定各點已經分離，再頂升至各頂達到5mm垂直位移。停機10分鐘后檢查橋梁各支頂部位和頂升支架有無變形和加載點有無局壓破壞。試頂升合格點方可進行正式頂升。

4.3.7正式頂升

試頂升后，觀察監測若無問題，便進行正式頂升，每一頂升標準行程為100mm，最大頂升速度5mm/min。

（1）按照預頂的步驟，做好準備工作，正式起頂。

（2）頂升時嚴格控制頂升高度，分階段進行頂升，每次頂升高度在3 mm左右，注意觀察各部位變化。

（3）頂升高度達到要求時，停止起頂，觀察是否有異常情況，無異常情況立即取出舊支座。

（4）對原橋梁的舊支座的墊石、配套鋼板、等進行拆除，然后清理垃圾，按支座中心線預設好放置新的橋梁支座標線，做好記號備用。

（5）對橋臺及橋墩按照設計要求進行鑿毛，植筋，鋼筋布設，模板整合，支座標高調整及糾正，使用設計要求水泥砼進行澆筑，按要求規定時間進行養生，達到強度后進行落頂。

（6）落頂后觀察新支座的受力情況，不允許出現支座壓偏、受力不均、脫空等情況；上部開放交通后，觀察支座受力情況正常后，才能宣告支座更換工作完成。

（7）拆除臨時設施，清理現場。

4.3.7.1頂升方式

采用30mm/50t超薄千斤頂進行頂升，空間達到15cm后，更換成50mm/100t千斤頂進行頂升，達到20cm后，更換成84mm/100t千斤頂頂升。

5.3.7.2頂升步驟

1）采用30mm/50t超薄千斤頂進行全橋整體同步頂升；

2）空間達到15cm后，更換成50mm/100t千斤頂進行整體同步頂升；

3）空間達到20cm后，更換成84mm/100t千斤頂進行整體同步頂升。

4）頂到設計高度后，進行橋墩、臺接高施工；

5）橋墩、臺接高完成后，進行整體落梁。

在頂升前由項目部制定每頂的頂升高度，在頂升過程中一定嚴格按照要求進行施工，頂升流程如下圖所示。

頂升流程圖

4.3.8頂升過程控制事項

4.3.8.1頂升過程控制

整個頂升過程應保持同步誤差小于2mm，一旦位置誤差大于2 mm，控制系統立即關閉液控單向閥，以確保梁體安全。

頂升過程中要實時觀測頂升系統垂直度、縱橫向變化、加固系統等。

每一輪頂升完成后，對液壓泵壓力表和百分表顯示的各油缸的位移和千斤頂的壓力情況，隨時整理分析，如有異常，及時處理。主梁頂升并固定完成后，測量各標高觀測點的標高值，計算各觀測點的頂升高度，作為工程竣工驗收資料。

4.3.9墩臺蓋梁接高施工

梁體頂升到位后，根據設計圖紙要求進行橋墩、臺蓋梁接高施工。

頂升到位后，先將預制好的鋼墊塊安裝在支座位置處，安裝前應將蓋梁頂面清理干凈，蓋梁頂面進行鑿毛處理。

蓋梁在加高時采用在原蓋梁上植筋、鋼筋綁扎、澆筑混凝土，因蓋梁與梁底空間較小，受現場很多因素影響，混凝土澆筑密實難度很大，因此混凝土采用大流動度混凝土，要求坍落度不小于14，其中：

①新舊蓋梁混凝土接觸面處理：鑿毛過程中應盡量用小錘輕擊，不能用力過大，以免損傷需要保留的混凝土。為保證新舊混凝土結合良好并共同受力，鑿除老混凝土表面漏出粗骨料；鑿除區內原結構的構造鋼筋不得剪除，澆筑混凝土時應按原樣予以連接恢復。鑿毛面和鑿除面應清刷干凈。

②鋼筋施工：根據設計圖紙要求，進行鋼筋布置。

橋梁墩臺蓋梁加高，蓋梁頂面先進行鑿毛處理，再種植鋼筋，布置鋼墊塊，最后綁扎水平鋼筋并與鋼墊塊焊牢。

③模板施工：模板采用木模板按照相關規范要求施工

④混凝土澆筑：混凝土采用緩凝、微膨脹混凝土，澆筑過程使用泵車。在砼澆筑過程中應緩慢放料，并分層使用振搗棒澆搗密實。通過總的砼用量，推算出澆筑砼的高度，每隔30cm左右為一層，確保所澆搗的每層砼的密實性。

⑤混凝土養護：加高蓋梁混凝土拆除模板后，用塑料薄膜將新澆筑的混凝土進行纏繞，再利用彩條布或者塑料布包裹，在蓋梁頂部位澆水養護。混凝土養護根據不同季節采取不同措施。

4.3.10落梁

待蓋梁加高混凝土強度≮設計強度的90%且齡期≮7d后，頂升梁體，拆除臨時墊塊，循環上步作業工序，直到梁體落到設計高度1-2cm后更換永久鋼墊塊，并利用調整鋼板對永久鋼支座進行高程調整控制，確保鋼墊塊滿足設計標高，同時也滿足均勻受力；再次進行安裝支座，將全橋千斤頂進行卸載，將梁體放在支座上，對于支座脫空的部分應采用1mm～20mm鋼板將脫空支座部位墊實。

4.3.11全橋整體頂升措施

（1）原橋梁結構在橋梁頂升過程中嚴格始終保持受力特性不變。在施工過程中，要密切觀察結構的變形情況；

（2）確保橋梁頂升移位施工過程中結構的整體性、安全性、可靠性，嚴格限制抬升移位過程中可能出現的各種水平向偏位、扭曲、振蕩、沖擊等情況發生。

（3）在所有設備安裝完畢后，正式抬升前需進行試抬升

（4）每次頂升的高度應稍高于墊塊厚度，能滿足墊塊安裝的要求即可，不宜超出墊塊厚度較多，以避免負載下降的風險；

5、橋梁頂升監控

5.1監控目的

橋梁的頂升過程中，在橋梁上布置多個觀測點，通過監測各觀測點實際到達的位置與預期位置的差異，判斷和控制頂升過程。合理評價結構受外力作用的影響，以便及時、主動地采取措施降低或消除不利因素的影響，確保結構的安全。為此要設置一整套監測系統，并要設定必要的預警值和極限值，以便將姿態數據反饋給施工加載過程。

橋梁頂升監控主要包含：橋梁實際頂升高度、橋梁橫縱向位移臨時支撐系統監控三大方面。具體監控內容如下：

①梁底面標高觀測；

②梁橫向位移觀測；

③梁縱向位移觀測；

④箱梁梁自身裂縫變化；

⑤頂升系統的垂直度；

5.2監控設備

5.2.1裂縫監控采用裂縫測寬儀器（DJCK-2），測量范圍：0.02-2.0mm，估讀精度0.01mm；

5.2.2梁體頂升高度采電子水準儀，每公里往返水準觀測精度達0.3mm，最小顯示0.01mm；

5.3頂升檢測監控實施

5.3.1梁體裂縫監測

在施工前利用裂縫測寬儀將梁體原有裂縫進行檢查、標記。頂升施工過程中，安排專人進行裂縫觀測。

5.3.2梁底標高及縱橫向位移觀測

梁底標高的測量是最重要的一項監測，是控制頂升標高與各組千斤頂間同步性的主要手段。梁底標高檢測通過在相應位置的百分表，通過累計數據確定梁底標高，以便實時監測、及時調整各組千斤頂的頂升速度。

在橋面上設置橫向位移觀測點，在橋梁外架設全站儀，觀測梁體的橫向位移情況，并設定預警值5mm，如果快達到預警值，立即通知操作人員停止頂升，并且分析超出預警值的原因，提出解決方案，正常后方可開始頂升。在監測過程中，由于經緯儀有一定的監測范圍，在其范圍之外就不能進行實時監測，需將經緯儀改變位置才能繼續監測。對于這種問題，我們將在橋梁兩側的限位位置利用鋼卷尺固定一個比較直觀的監測點。然后安排專人在此監控點出進行實時觀察，當梁體發生位移變化時，能夠及時的通知總指揮，停止頂升，對發生位移原因進行分析并解決后再繼續進行頂升。

5.3.4頂升系統加固點監測

頂升系統加固點監測采用人工觀察的方式，每個頂升階段安排專人進行巡視檢查，發現問題及時向總指揮匯報。

6.結束語

橋梁頂升屬專項施工技術，隨著各類橋梁結構工程的發展，對既有且仍有使用價值的橋梁進行維修、更換支座、調整標高、加固等作業中已經開始普遍采用。這種工藝工法的采用，較好地解決了快速發展的交通工程建設中既有橋梁的維修改造問題，避免為了調整橋梁使用功能而進行拆除重建、更換支座而進行工程浩大的拆除原有梁體等問題，這樣既保證了應有功能又大幅節約了投資而且低碳環保。

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（作者單位：中鐵一局集團第二工程有限公司）