改擴(kuò)建橋梁頂升與拼寬工藝運用

羅超、吳沖

（江西省嘉和工程咨詢監(jiān)理有限公司，江西南昌 330000）

0 引言

在橋梁擴(kuò)建工程中，頂升技術(shù)是較為常見的一種技術(shù)手段。該技術(shù)具備頂升力強(qiáng)、技術(shù)操作方便等特點，因此得到了廣泛應(yīng)用。在頂升階段需要做好頂升參數(shù)設(shè)置，且對拼寬技術(shù)加以控制，可提升工程的整體建設(shè)效果。

1 橋梁頂升工藝原理

對于橋梁頂升技術(shù)而言，其主要是利用PLC 液壓同步頂升控制系統(tǒng)以及多項監(jiān)控技術(shù)、而后利用原有橋臺帽梁為反力基礎(chǔ)，對于上部板梁結(jié)構(gòu)和墊板分配處理。同時選擇53mm 超薄千斤頂完成頂升作業(yè)，千斤頂設(shè)置在肋板的部位上，且頂升時應(yīng)用1～3cm 的鋼板或者精加工10cm 鋼支撐制作墊塊。在頂升到0.5m 高度后，及時更換更大行程千斤頂繼續(xù)進(jìn)行頂升作業(yè)。頂升工作結(jié)束后，需要使用鋼筋混凝土臨時支撐體系，澆筑混凝土制作橋梁蓋梁或者更換支座[1]。

2 橋梁頂升工法特點與施工范圍

2.1 特點

其一，液壓頂升系統(tǒng)通過控制器進(jìn)行精細(xì)控制，操作方便、快捷，保證人員安全。

其二，橋梁頂升的施工方式不會占用過大的空間，配套設(shè)備較少，人力資源需求小，且高空作業(yè)少，不會產(chǎn)生嚴(yán)重安全事故。

其三，合理應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，保證橋梁主體結(jié)構(gòu)性能合格，節(jié)約資金，預(yù)防出現(xiàn)過多的建筑垃圾，還能夠縮短項目工期，保障交通正常通行。

2.2 適用范圍

橋梁主體性能較高，通過更換支座、橋梁抬高與平移等。

3 工程概況

作為國家重點建設(shè)的某高速公路項目，是交通運輸?shù)年P(guān)鍵組成部分，對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展有直接的影響。該項目為雙向四車道的形式，設(shè)計120km/h，投入運營二十余年。雖然當(dāng)時該高速公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較高，但隨著時代的發(fā)展，交通通行量逐步地增多，尤其是重載車輛的增多，導(dǎo)致該公路路面的病害問題日益嚴(yán)重，當(dāng)前狀態(tài)已不能達(dá)到通行的標(biāo)準(zhǔn)，所以必須進(jìn)行改擴(kuò)建施工，以滿足交通通行的要求。根據(jù)管理單位的要求，在該高速公路改擴(kuò)建之后，成為雙向八車道的道路形式，符合道路交通運行的標(biāo)準(zhǔn)。橋標(biāo)高無法滿足要求，選擇使用抬高縱斷面雙側(cè)拼寬的方式，通過抬升處理符合經(jīng)濟(jì)性、交通通行效果的要求。以該項目為案例進(jìn)行分析，研究高速公路應(yīng)用抬高縱斷面雙側(cè)拼寬的施工方式，保證橋梁施工可以順利進(jìn)行，明確施工方案和流程，保證工作可以順利的實施，提高運行標(biāo)準(zhǔn)。

4 橋梁頂升施工流程

在現(xiàn)場開展舊橋頂升施工與兩側(cè)拼寬結(jié)構(gòu)施工前，要完成舊路面的病害處理工作，以防止對新建設(shè)部分的施工產(chǎn)生影響；確定合適的施工工序和標(biāo)準(zhǔn)，保證經(jīng)濟(jì)性、合理性達(dá)標(biāo)。設(shè)計人員多方面對比分析，主梁頂升外側(cè)拼寬示意圖，見圖1。

圖1 主梁頂升外側(cè)拼寬示意圖（單位：cm）

該高速公路項目改擴(kuò)建舊橋項目作業(yè)流程如下：

第一，將舊橋下部病害給以處理。經(jīng)過現(xiàn)場勘察可以發(fā)現(xiàn)，舊橋下部結(jié)構(gòu)病害問題主要有開裂、露筋、銹蝕、混凝土蜂窩與麻面等，已嚴(yán)重影響橋梁運行。

第二，千斤頂?shù)脑O(shè)置。在現(xiàn)場施工中，選擇使用斷柱頂升，分別在下部設(shè)置4 臺千斤頂，即墩柱兩側(cè)蓋梁頂部。經(jīng)過設(shè)計人員計算分析，其中間墩柱最大負(fù)荷為2660kN。為了使橋梁運行達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)，安全系數(shù)選擇為1.5，放置千斤頂所產(chǎn)生的最大頂升力為2000kN。為了保證頂升滿足1.75m 的要求，頂升參數(shù)設(shè)置見表1。

表1 頂升參數(shù)設(shè)置

第三，標(biāo)高復(fù)測。在拼寬側(cè)橋梁施工結(jié)束后，基礎(chǔ)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，開始檢測標(biāo)高參數(shù)，保證各個墩臺鋼墊塊與背墻均符合要求，且要預(yù)制鋼墊塊與臨時墊塊。

第四，橋梁頂升。首先將原橋臺橋面的伸縮縫鑿除，其次將耳背墻、墩臺擋塊進(jìn)行清理，橋梁的頂升效果得到提升，頂升環(huán)節(jié)執(zhí)行工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，最后選擇合適的應(yīng)對措施以提升工程的安全性，防止現(xiàn)場施工中發(fā)生安全事故[2]。

第五，安放鋼墊塊、墩臺蓋梁加固。在主梁結(jié)構(gòu)頂升到100cm 的高度部位，需要通過加高墊塊布置到支座上，保證其安裝部位達(dá)到精確的標(biāo)準(zhǔn)要求。臨時鋼墊塊的結(jié)構(gòu)形式和加高鋼墊塊是基本相同的，一般需要設(shè)置在加高墊塊上，利用螺栓進(jìn)行穩(wěn)定的連接，保證連接符合穩(wěn)固、可靠性的要求，落梁到臨時支撐結(jié)構(gòu)上，墩臺蓋梁加固效果符合要求。對于沒有設(shè)置封頭的主梁，需要在橋臺的部位上進(jìn)行混凝土封閉處理，背墻的建設(shè)施工，連接內(nèi)側(cè)耳墻和墩臺擋塊，做好板梁錨栓連接，保證結(jié)構(gòu)的總體性能合格。

第六，落梁。在蓋梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求的90%以上且齡期在7d 以后進(jìn)行主梁頂升施工，將臨時支撐拆除，做好制作鋼板的安裝施工，可以立即落梁，把主梁直接放置在支座上，如果檢查發(fā)現(xiàn)梁體下部有1～20mm 的脫空情況，要使用鋼塊填充處理。落梁的卸載過程應(yīng)保持均勻性，確保預(yù)埋量錨栓能夠直接插入到鋼管結(jié)構(gòu)內(nèi)。

第七，拆除橋面系、替換主梁。將需要修復(fù)的梁體、底座、橋面等進(jìn)行清理作業(yè)，然后開展混凝土鋪裝施工。如果板梁必須進(jìn)行替換，將兩側(cè)鉸縫清理干凈，拆除舊板，替換為新板結(jié)構(gòu)。去除掉結(jié)構(gòu)損壞的鉸縫部分，并且進(jìn)行新鉸縫安裝施工，達(dá)到結(jié)構(gòu)性能的標(biāo)準(zhǔn)[3]。

第八，舊橋主梁病害處理。舊橋結(jié)構(gòu)如果存在病害問題，如鋼筋銹蝕、水蝕、蜂窩、麻面等，需要及時的處理，達(dá)到要求才能開展施工。

第九，施工濕接縫。采用濕接縫的方式，保證舊橋和拼寬結(jié)構(gòu)的主梁進(jìn)行穩(wěn)定連接。

第十，重建橋面系。橋梁整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行建設(shè)使用伸縮縫結(jié)構(gòu)有效的控制，并且再次進(jìn)行搭設(shè)施工，重新建設(shè)護(hù)欄底部、橋面整體的混凝土，并且安裝新護(hù)欄結(jié)構(gòu)[4]。

第十一，施工實時監(jiān)控。在現(xiàn)場施工中需要布置位移傳感器、壓力傳感器等設(shè)施，應(yīng)用PLC 頂升系統(tǒng)對現(xiàn)場的運行情況進(jìn)行實時監(jiān)控。監(jiān)測工作中，對于現(xiàn)場標(biāo)高變化、中線偏離、支撐體系壓力、縱向位移等方面進(jìn)行檢測。如果現(xiàn)場監(jiān)測時發(fā)現(xiàn)超出規(guī)定警戒值，需要立即停止施工，及時查找形成原因后采取必要的補(bǔ)救措施。根據(jù)監(jiān)測的結(jié)論分析發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)場施工中，各個監(jiān)測點的最大值都沒有超出警戒值，橋梁頂升1.75m 高，施工效果較好。

5 橋梁頂升施工注意事項

橋梁頂升施工，選擇使用同步、循環(huán)頂升的方式，直至可以達(dá)到設(shè)計標(biāo)高的要求。頂升時，需要充分的使用原橋橋臺、橋墩等支撐結(jié)構(gòu)，每一片橋墩都要設(shè)置兩個千斤頂，保證單片梁受力符合均勻性的要求，并且變形參數(shù)在合理的范圍內(nèi)，達(dá)到橋梁施工的安全性標(biāo)準(zhǔn)。

第一，千斤頂及油泵校驗。要想保證頂升符合同步性要求，需選擇相同型號的千斤頂開展頂升施工，底座達(dá)到穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)。所有千斤頂以及油泵進(jìn)入到現(xiàn)場前，需要標(biāo)定處理。

第二，使用時千斤頂做好下述工作：一是，在頂升前根據(jù)需要計算起重量，選擇最佳噸位的千斤頂設(shè)備。其二，在額定工作條件下，如果發(fā)現(xiàn)超出了千斤頂負(fù)荷，通過手動油泵出油位置連接壓力表進(jìn)行檢測，反映出壓力參數(shù)以確定工作面與油缸面積，從而可以得出主梁重量參數(shù)。其三，確定千斤頂作用點最佳位置，滿足結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定的要求。其四，千斤頂主梁頂升后，應(yīng)用臨時鋼墊塊做好主梁支撐處理，不要使用千斤頂作為支撐物。如果使用多臺千斤頂，要采用分配閥的控制，保證結(jié)構(gòu)均衡性合格，防止出現(xiàn)傾倒問題。其五，千斤頂起重行程一般都不大，用戶操作時不能超出規(guī)定的行程標(biāo)準(zhǔn)，防止損壞千斤頂。其六，運行中要防止千斤頂出現(xiàn)劇烈振動，如有發(fā)生需及時做好檢查工作。

第三，設(shè)置觀測標(biāo)志。頂升工作開始前，需要在橋面上設(shè)置觀測點，一般來說每孔布設(shè)4 個，分為縱向、橫向的設(shè)置。頂升操作環(huán)節(jié)，技術(shù)人員對頂面實施全面的測量，能夠快速的反映出頂升豎向變化情況。在標(biāo)志設(shè)置中，應(yīng)該做好均勻性設(shè)施，達(dá)到對稱性要求。

第四，準(zhǔn)備工作。頂升梁體施工前，需要做好標(biāo)高檢測，不能過度提高施工速度。梁底頂升工作開始前，應(yīng)該在墩臺頂部布設(shè)限位部件，有效地預(yù)防頂升環(huán)節(jié)出現(xiàn)平移的問題。此外，頂升開始前做好各項檢查工作：對設(shè)備性能進(jìn)行檢查以確保設(shè)備完好、功能正常，工作人員掌握足夠技術(shù)，通信器材正常的運行，計算數(shù)據(jù)達(dá)到精度、準(zhǔn)確性的要求，且技術(shù)人員需進(jìn)行技術(shù)交底，保證現(xiàn)場施工安全、順利的進(jìn)行。每一片梁體都要做好標(biāo)記處理，頂升環(huán)節(jié)應(yīng)用鋼尺進(jìn)行測量，做好現(xiàn)場記錄工作，保證頂升高度充足。在開始頂升前，應(yīng)進(jìn)行試頂作業(yè)：試頂工作的開展就是要檢查、確定支撐結(jié)構(gòu)是否符合穩(wěn)固性標(biāo)準(zhǔn)，主梁沒有正式頂起前可以停止，并且停放1h 左右時間，觀察沒有任何變化才能實現(xiàn)整體頂升施工。

第五，主梁頂升。根據(jù)施工工藝要求進(jìn)行千斤頂位置的設(shè)置，根據(jù)需要布置臨時支撐點，組織專人進(jìn)行現(xiàn)場管理，單次頂升3mm 的高度。在頂升環(huán)節(jié)，使用油泵對千斤頂加以控制，一般情況下一臺油泵會實現(xiàn)多個千斤頂?shù)捻斏鱾€千斤頂都有專人進(jìn)行監(jiān)控，隨時進(jìn)行測量、觀察，確保頂升高度和實際情況一致，誤差參數(shù)控制在0.5mm 以內(nèi)。頂升環(huán)節(jié)，監(jiān)控人員通過豎向位移和千斤頂油壓表數(shù)值進(jìn)行全面控制。豎向位移通過橋面上觀測標(biāo)志控制，保證豎向位移偏差不會超出規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。豎向位移觀測人員和油泵操作人員保持溝通，指導(dǎo)人員現(xiàn)場操作。同時，每個油泵操作人員需要根據(jù)數(shù)據(jù)變化做出調(diào)整。頂升操作中，各個油壓表的參數(shù)偏差不超過±1MPa。如果觀測人員發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)及時停止頂升作業(yè)，排查、糾正錯誤后，再進(jìn)行頂升施工。頂升時需要緩慢進(jìn)行，頂升的同時進(jìn)行支墊，避免產(chǎn)生安全事故[5]。

第六，施工注意事項。一是梁體和支座分離后，應(yīng)該將原橡膠支座、臺帽、頂面等連接部件加以清理，在梁體結(jié)構(gòu)頂升到規(guī)定高度后，把蓋梁頂部清理干凈達(dá)到平整度要求，避免存留多余混凝土材料，確保鋼墊塊直接布置到支座表面，并且設(shè)置臨時鋼墊塊。二是現(xiàn)場開展作業(yè)前進(jìn)行必要的檢查，結(jié)合現(xiàn)場情況做好維修加固，保證頂起、下落均處于規(guī)定范圍內(nèi)；應(yīng)短時間內(nèi)完成，組織專人進(jìn)行現(xiàn)場指揮，同步頂升、同步下降。三是全面落實測量、記錄工作。技術(shù)人員準(zhǔn)確計算，確定拼寬側(cè)主梁頂面和舊橋邊梁主梁高度差，原支座與現(xiàn)支座高度差，使現(xiàn)場梁體、橋面支座部分的標(biāo)高符合要求。四是支座結(jié)構(gòu)質(zhì)量合格，加強(qiáng)安裝施工管理和質(zhì)量檢查，尤其是支座結(jié)構(gòu)，其性能需符合要求，從而滿足運行條件。五是支座上、下結(jié)構(gòu)的鋼板部分需要做好監(jiān)測和管理，在表面涂刷紅丹防銹漆，保證結(jié)構(gòu)免受損壞。六是頂升施工階段隨時監(jiān)測現(xiàn)場的運行情況，結(jié)構(gòu)運行達(dá)到安全性的標(biāo)準(zhǔn)，尤其是平動、轉(zhuǎn)動、傾斜操作中，必須滿足運行的標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)場施工人員明確監(jiān)測方案和標(biāo)準(zhǔn)要求，報請業(yè)主審批通過。在整個頂升中，要隨時監(jiān)測和控制。七是，為了確保現(xiàn)場施工安全，現(xiàn)場施工中要保證主梁的縱向、橫橋向均符合相關(guān)要求，且避免上部落物產(chǎn)生損壞而造成影響。

第七，墩臺蓋梁加固。加固方式主要在原始蓋梁上通過種植鋼筋、綁扎鋼筋后實施混凝土澆筑，由于目前的蓋梁和梁底結(jié)構(gòu)的空間相對狹小，現(xiàn)場的干擾因素也相對較多，澆筑施工難度較高，容易影響結(jié)構(gòu)的密實度參數(shù)。所以該次工程中，應(yīng)用流動性較高的混凝土材料，坍落度確保在14 以上。為了使種植鋼筋和混凝土振搗完全滿足空間高度要求，一般需要將頂升空間設(shè)定為100cm 左右。頂升現(xiàn)場施工中，保證頂升設(shè)備處于穩(wěn)定的狀態(tài)，確保頂升階段千斤頂?shù)姆€(wěn)定性合格，不會發(fā)生傾覆的問題，確保主梁達(dá)到穩(wěn)定、同步頂升的效果。頂升后，需要安裝模板，隨后澆筑混凝土。主梁頂升后，暫時放置在臨時鋼墊塊上，這樣橋梁側(cè)面需要在模板中進(jìn)行混凝土的灌注施工，這時主梁并未落下，模板上緣和主梁下部有50cm 的距離，保證澆筑施工可以順利的進(jìn)行。內(nèi)側(cè)抗震擋塊、內(nèi)側(cè)耳墻、背墻等在主梁抬高以后存在高度不足的現(xiàn)象，故而頂升后要實施加高處理。

頂升后還要再次加高處理。首先把原抗震擋塊、全部背墻、耳墻以下20cm 的范圍內(nèi)混凝土鑿除掉，保留原擋塊、背墻與耳墻的豎向鋼筋，根據(jù)設(shè)計的要求設(shè)置鋼筋材料，澆筑混凝土結(jié)構(gòu)。蓋梁加固時，應(yīng)該同步進(jìn)行舊橋錨栓更換處理，把舊橋錨栓在蓋梁頂部截斷處理，設(shè)置新錨栓和螺旋鋼筋，保證定位精度合格，落梁時，錨栓需要直接插入到舊橋鋼管內(nèi)。

6 結(jié)語

隨著公路橋梁長期運行，運輸能力無法滿足要求已經(jīng)成為事實，必須進(jìn)行改擴(kuò)建施工，此時需要應(yīng)用頂升與拼寬工藝，提升運行能力和標(biāo)準(zhǔn)，滿足當(dāng)前交通運行的要求。