多點同步頂升技術在空心板梁橫向“扭轉”改造中的應用

■康慶祥

（福建省三安建設有限公司，漳州 363000）

近年交通事業的迅速發展，目前的公路狀況仍無法滿足人們在交通出行方面日益增長的需求。 對現有道路的改造能夠有效的利用現有道路資源，降低改造成本。 PLC 液壓整體同步頂升技術是一種力和位移綜合控制的科學頂升方法。 采用先進的多點同步頂升施工技術， 可以保證工程的施工質量，降低改造成本[1]。 本工程通過采用多點同步頂升技術，充分利用現有梁片，將預制空心板梁橋橫坡由“負向”調整為“正向”，配合公路路線改造工程的實施。采用現場施工監控數據的反饋， 掌握頂升橋梁狀態，保障結構的安全以及施工質量。

1 工程概況

某橋位于G324 漳州境內， 是324 國道南段升級改造控制性工程。 橋梁左幅設計橋梁全寬10.75 m，布置為: 0.5 m(防撞墻)+9.75 m(行車道)+0.5 m (防撞墻)。 橋梁全長54.04 m，采用3 跨16 m簡支預應力混凝土空心板結構，橋梁結構見圖1。上部結構采用16 m 預制預應力混凝土空心板， 板底預埋鋼板在空心板底板， 其外露中心厚度為15 mm，距墊石高度底總高度為15 cm。 下部結構橋墩采用雙柱式橋墩，鉆孔灌注樁基礎，橋臺為樁基接蓋梁橋臺，鉆孔灌注樁基礎。 本橋平面位于直線上， 橋面單向橫坡， 橫坡為2%， 縱斷面縱坡為0.069%。 為配合道路升級改造，按一級公路標準分離式雙幅橋建設，需要將原橋梁繞路線走向進行順時針“扭轉”。

圖1 橋梁結構布置示意圖

2 多點同步頂升技術的應用

2.1 頂升“扭轉”方案

根據此次的改造設計圖紙， 該橋梁單幅采用PLC 同步頂升技術， 將單幅橋面橫坡調整，橋面系整體抬高，調整橋面橫向坡比。 橋梁同步頂升后，需要進行橋面橫坡調整。 原橋面設計為“橫坡為2%，傾角為橋梁內側”，現調整為“橫坡為2%，傾角為橋梁外側”。 單幅橋梁分為3 跨，橋面橫坡采取分跨調整。 橋面橫坡調整前后示意圖見圖2、3。

圖2 原橋面橫坡高程點示意圖

圖3 橋面橫坡調整后高程點示意圖

2.2 頂升準備工作

2.2.1 支撐點位置選取

現場橋蓋梁與梁底的有效操作空間為15 cm，千斤頂不需要搭設額外的支撐支架。 為了確保項目開展過程中各頂升點處的位移同步，真正實現同步頂升，每個墩柱處的千斤頂頂升力應能夠單獨調控而不受其他墩柱處千斤頂調控的影響。 支撐點選擇在腹板下方，防止梁底頂裂。 為防止破壞鉸縫，千斤頂不能布置在鉸縫處(圖4)。

圖4 千斤頂支撐點選取

2.2.2 千斤頂選型

各支撐點理論支反力的最大值按照梁體恒載（自重+鋪裝） 來計算， 計算結果應考慮一定的富余度，應不小于計算值的1.5 倍用于配置千斤頂噸位[2]。通過計算， 獲得支點反力：16 m 空心板一塊板板端支點最大反力：邊板反力為恒載240 kN；中板反力為恒載192 kN。 現場選用可調節頭自鎖型千斤頂；每片梁下方布置2 個50 t 千斤頂，安全系數為＞1.5，滿足規范安全系數要求。

2.2.3 千斤頂布置位置處理

在進行支座更換前要對支座及蓋梁頂進行外觀檢查， 對支座支撐位置的病害進行頂升前修復，主要有：（1）對支座上方的預埋鋼板進行除銹防腐處理，如果預埋不水平，需要加工楔形鋼板進行調平處理；（2）對支座墊石混凝土缺陷（包括蜂窩，空洞及有雜物）進行耐久性修復工作；（3）對于存在鋼筋出露缺陷的，在對外露的鋼筋表面進行除銹處理后，刷一層防銹涂層進行防腐，然后采用高強度混凝土進行耐久性處治；（4）頂升之前，要解除縱向橋面連續或伸縮縫位置連接約束，護欄等在墩頂位置需切割斷開。

2.3 扭轉工程技術路線及難點措施

施工的主要內容包括橋梁坡面調整， 同步頂升、支座墊石加固、支座安裝、落梁及撤除千斤頂，技術路線見圖5。

圖5 扭轉工程技術路線

2.4 施工關鍵控制要點

2.4.1 橋面橫向“扭轉”的關鍵性處理

原橋面橫坡為2%，傾角為橋梁內側，現調整為橫坡為2%，傾角為橋梁外側。 單幅橋梁分為3 跨，橋面橫坡采取分跨調整。 每跨為8 片梁，每片梁每端下方布設2 個千斤頂。 千斤頂位置位于支座處（千斤頂不能布置在鉸縫處）。 確定各個點的頂升垂直位移量。在同步頂升過程中，當頂升至其中最低點時。 關鎖該點千斤頂油路，關閉控制器。 通過控制點復測，反復同步頂升調整，直至符合設計要求為止。

2.4.2 各個同步頂升控制點高程控制

橋面橫坡調整分為8 個階段，但每階段同步頂升高度均需要進行對其橋面高程測量復核，現場各個同步頂升控制點高差及分級頂升高程見表1。 如果各個控制點對應的橋面高程不符合，將進一步輕微調整。 當高程低于設計高程時，將計算出高差，確定頂升高度后再進行同步頂升；當高程高于設計高程時，先落梁，再計算出高差，確定頂升高度后再進行同步頂升。 同步頂升每階段均要確保其頂升最低點對應的高程符合設計要求。

表1 各個同步頂升控制點高度差及分級頂升高程(單位:m)

2.4.3 鉸縫的完整性控制

為保證施工過程中空心板鉸縫不被破壞，在千斤頂與梁體之間墊一塊鋼板梁（圖6），使上部結構處于整體“扭轉”姿態，保證梁體之間無錯位高差，保護鉸縫不受破壞。

圖6 千斤頂頂升現場布置情況

2.4.4 頂升到位后梁底調平處治措施

由于本工程不同于常見的豎向頂升，是空間上的扭轉。 頂升到位后，梁底存在一定的斜度，對支座是具有一定角度的偏心受壓，是不允許的，因此需要對梁底進行調平。 本方案中采用預制楔形上鋼板的方法，將一定角度的楔形鋼板安裝在梁底，保證主梁的荷載垂直作用在支座上。 楔形鋼板角度需要通過計算提前加工預制。

2.4.5 支座墊石處治措施

頂升到位后，結構的全部荷載轉換至臨時支撐及千斤頂上。 對于墊石標高超過設計標高的，鑿除現有墊石，鋪設水泥砂漿，安裝滿足標高要求的預制墊石塊；對于墊石標高不夠的，將原墊石上破損部位鑿除并清理干凈。 新鋪設一定厚度水泥砂漿，安裝新預制的支座墊石、支座等，確保落梁后支座接觸密實，以免出現脫空或局部承壓等現象[3]。

2.5 施工方案安全性分析

本項目采用多點同步頂升，方案從頂升的位置確定、千斤頂量程的安全系數、頂升位置的局部加強以及對頂升過程每階段的高程控制值進行細化，保障頂升全過程的安全性滿足要求。

3 多點同步頂升過程監測

橋梁扭轉過程是一個動態過程，在扭轉過程中橋梁處于一種空間變化的狀態， 梁片的縱橫向偏移、板梁鉸縫的完整性等都會發生變化，同時橋梁梁體本身的受力也會發生變化[4]。 為了保證扭轉過程中施工以及梁體的安全性，要做好施工過程中的監測工作， 以便能夠及時將橋梁狀態反饋給施工，指導控制頂升過程[3]。

3.1 頂升和落梁行程控制

本項目采取標高和油壓雙控行程頂升，操作人員接收統一的操作指令，將梁同步頂升至脫離支座時第一行程停止，觀察頂升支撐接觸面混凝土有無局部受壓破損情況。 千斤頂持荷靜置幾分鐘若無異常出現，繼續頂升一個行程后再停止，觀察千斤頂持荷是否穩定。 現場監測人員要復核梁體各處頂升高度是否一致，若一切正常再重復上述操作，直至同步落梁至支座上。 頂升或落梁過程中若發觀問題，因立即停止頂升行程操作，待解決后重試，直至一切正常。

3.2 裂縫的觀察與控制

在全頂升行程中，應設置裂縫觀測點，對現有裂縫的變化情況進行實時觀測。 如遇裂縫異常開展等情況立即停止頂升，查找原因，經采取措施和查出原因后，才能繼續下一行程。 對各頂升點的支撐情況實時觀測，如有松動或移位立即停止。

3.3 局部鋼板脫空觀測

現場應配備不同厚度的鋼板，在空心板整體頂升變坡后， 局部梁底于鋼梁之間容易產生脫空，造成受力不均勻，頂升行程不協調。 需加墊鋼板，保證頂升到位。

3.4 同步頂升監控技術

（1）現場采用全數字控制技術實現液壓同步頂升－下放－位移顯示；（2）同步精度可達±0.1 mm 或更高，重復精度高；（3）控制器上設有急停按鈕，實現緊急停止；（4）預設液壓油缸頂升位置控制精度，并可隨時調整；（5）負載所有受控點的位移實時顯示在屏幕上。

3.5 同步頂升監控系統的質量控制

（1）液壓系統的泵、閥及接頭等主要部件均選用符合質量要求的產品，保證系統的可靠性和密封性能；（2）現場備用一套液壓同步頂升系統，若出現設備損壞，將啟用備用設備，確保施工安全和工程進度；（3）控制功能完善，可實現手動控制，自動控制，可任意選擇受控點，任意輸入控制值；（4）本系統可防止偏載，即當頂升或下放過程中，如果某一點不受力，系統可以迅速發現并控制虛點頂升使全部油缸均勻受力。

3.6 安全要求

（1）整個頂升行程需統一聽從總指揮的調度，各分項工程應配置協調指揮人員，千斤頂操作人員必須是技術熟練工人，每個頂升點配置一位技術人員，嚴格控制頂升高度和梁體變化情況；（2）頂升控制系統和千斤頂的行程要有足夠的可靠性；（3）頂升的信息傳遞工具宜采用手持對講機，頂升前應統一調頻為施工當地未禁止的頻道作為信息傳遞渠道；（4）頂升前應對每個參加頂升的人員進行現場技術交底以及安全教育， 強調作業安全的必要性、嚴格性和責任性；（5）頂升前應認真檢查防側移裝置及限位裝置，保證該裝置具有足夠強度、剛度和穩定性。

4 結語

本項目積累的施工、監測經驗值得在同類項目中參考借鑒。 （1）同步頂升系統在橋梁橫向“扭轉”改造工程中具有較高的適用性，能夠較準確的完成橋梁結構的“空間扭轉變形”；（2）制定頂升方案時，應該把握工程項目的關鍵點，本工程項目中橋面橫向“扭轉”的空間姿態調整過程是項目的難點；（3）大型多點同步頂升工程，應考慮多方面的安全影響因素，確保頂升過程的安全性、可靠性；（4）做好監測方案，實施完善的監控作業，是保證橋梁結構“扭轉”變形的施工安全性的前提。