橋梁頂升施工控制技術在工程中的應用

馮新府

（中鐵十四局集團第一工程發展有限公司，山東日照276826）

1 引言

橋梁頂升施工是利用超薄液壓千斤頂對既有橋梁進行整體液壓頂升升高，然后在臨時支墩蓋梁頂部與既有橋梁底部加墊鋼板，在鋼板支墊完成且滿足要求后，超薄液壓千斤頂整體卸壓回油，橋梁完成受力轉換，由原0#橋臺受力轉換為臨時支墩蓋梁受力，后對既有0#橋臺進行鑿除處理并施工新建樁柱式基礎和蓋梁，待新建樁柱式基礎和蓋梁施工完成后，再由超薄液壓千斤頂進行二次頂升，拆掉臨時支墩蓋梁頂部與既有橋梁底部鋼板，再次完成受力轉換，由臨時支墩受力轉換為新建樁柱式基礎蓋梁受力，至此橋梁頂升過程全部完成。本文主要以首次橋梁頂升過程為例，對橋梁頂升施工過程控制技術進行詳細介紹。

2 工程概況

東江大橋位于廣深鐵路廣州東至深圳段（GK0+109.83）K36+805.19 處，橫跨穿越廣深鐵路，是連接新塘與永和的主要交通樞紐。橋長81.8 m，橋跨4～20 m，橋寬凈22 m+2×（1+1）m，下部結構為深埋肋型（雙肋）橋臺、雙柱式橋墩，除2 號墩采用樁基礎外其余均采用擴大基礎，上部結構為斜交T 型板梁，共分左右雙幅，單幅合計T 梁6 片，左右雙幅共計12 片T 梁。為了滿足穗莞深城際與廣深Ⅲ、Ⅳ線接軌，需對既有廣深Ⅲ、Ⅳ線進行改建。但東江大橋梁孔跨無法滿足聯絡線下穿的凈寬要求，故需將原公跨鐵橋增加一跨或拆除重建，綜合考慮采用對東江大橋采用延長一跨方案。延長橋梁須對既有0#橋臺進行破除，由橋臺結構轉為樁柱結構。破除前利用千斤頂將梁進行頂升，頂升后梁部受力轉換，由既有橋臺受力轉換為新建臨時支墩結構受力，頂升完成后橋臺鑿除，橋臺鑿除后進行新建樁柱結構施工。

3 橋梁頂升

3.1 頂升基本原理

采用頂身為10 cm 的超薄千斤頂進行頂升，千斤頂安裝在T 梁肋板底部位置，頂升過程利用0.1～3 cm 不等的鋼板支撐墊塊作為支撐墊塊，在梁部頂升后，在臨時支墩蓋梁與梁底之間采用0.1～3 cm 鋼板將頂升產生的空隙進行填滿。待梁部頂升至相應高度后，千斤頂卸壓回油，將梁部進行回落，此時梁部受力由既有橋臺受力轉換為新建臨時支墩受力，完成橋梁頂升操作。

3.2 頂升工作流程

橋梁頂升工作流程如圖1所示。

圖1 橋梁頂升工作流程圖

3.3 頂升前準備工作

1）封路準備：為了保證橋梁頂升過程以及頂升后橋梁主體結構安全，本橋梁在橋梁頂升前已對橋梁進行全封閉施工，在整個頂升前后過程中均無車輛及人員通行，確保橋梁頂升過程中無不利情況產生。

2）臨時支墩結構施工：橋梁頂升前根據方案要求，在既有0 號橋臺前3 m 位置設置6 條直徑1.25 m 鋼筋混凝土樁，樁長7 m。樁頂設置125 cm 寬、50 cm 厚、長度同橋梁長度一樣長的鋼筋混凝土地梁，樁基位置地梁以上設置80 cm 直徑墩柱，墩柱頂端設置80 cm 高和寬的蓋梁（蓋梁頂端距離梁底1 cm），以保證梁部在受力轉換時臨時支墩受力均勻。

3）機械設備準備：本次橋梁頂升所用的主要機械設備有：頂身為10 cm 厚度的超薄液壓千斤頂8 臺，2 臺備用，千斤頂公稱張拉力1 005 kN，工作行程30 mm，滿足本次橋梁頂升需求。液壓油泵2 臺，1 臺備用，油路分配閥2 個，1 個備用。

4）鋼墊板加工：根據需要加工厚度為0.1～3 cm 厚度不等的鋼墊板各20 塊，鋼板長度需和蓋梁寬度相同，寬度需比梁底肋板寬度兩邊各寬2 cm，且所加工出的鋼板必須保證平整，對彎曲和不平整的鋼板不得使用，以保證梁部在受力轉換時，鋼墊板可均勻將梁部受力轉換至臨時支墩，本次橋梁頂升采用的鋼墊板的長度為80 cm×24 cm（T 梁肋板底部寬度20 cm）。

5）橋梁檢測設備安裝：橋梁頂升過程中聘請檢測公司對整個橋梁頂升過程進行橋梁觀測，主要檢測為橋梁頂升過程中的頂升高度以及在頂升過程中橋梁梁部應力變化。

6）施工平臺搭設：橋臺高度距離地面3.5 m，為安裝橋梁檢測設備以及千斤頂，需進行施工平臺搭設。施工平臺采用直徑48 mm 鋼管進行搭設，鋼管上部；平臺采用2 cm 木板滿鋪并固定。

7）測量觀測：頂升T 梁數量為6 片，為了保證頂升過程和最終高度一致，安排測量人員分別在梁端中間10 cm 以及距離梁端中間300 cm 處布點，共布設12 個點。頂升前需對頂升前梁面標高進行原始數據采集。頂升過程中針對每次頂升行程進行實時觀測確保橋梁頂升高度一致和同步。

8）其他準備：檢查橋梁結構，兩端伸縮縫，以及橋面鋪裝等是否已經破除等。除此之外，由于千斤頂工作行程只有3 cm，頂身只有10 cm，而梁端距離橋臺超過頂身高度，所以需提前制作0.1～3 cm 厚度，尺寸22 cm×22 cm 的鋼板各10 塊，用于千斤頂與梁頂之間空隙填充，以保證千斤頂在工作行程內可將梁頂升至要求高度。千斤頂現場安裝示意圖情況如圖2所示。

圖2 千斤頂現場安裝示意圖

3.4 橋梁頂升

橋梁頂升所頂T 梁的數量為6 片，采用的千斤頂個數為6 個，百分表6 個，應力計12 個，液壓油泵1 個，油壓分配器1 個。每個千斤頂對應1 個油壓控制器，以保證每個千斤頂的出頂可控。測量人員2 人，用于在梁頂觀測頂升高度。

橋梁最終頂升高度為1.5 cm。頂升過程分3 個階段進行控制。具體如下：

第一個階段：千斤頂提前出頂約0.5 cm。此階段出頂主要是為特殊情況下從梁端與橋臺頂之間取頂預留空間，防止千斤頂卡在梁端和橋臺之間，不易取出。此階段應特別注意千斤頂出頂0.5 cm 時應保證梁部未受力。

第二個階段：開始頂升。此階段為主要橋梁頂升階段，為頂升過程中的主要控制點。按照1.5 cm 頂升要求，將頂升過程按照3 個行程進行控制，每個行程按照0.5 cm 控制，保證梁部頂升過程保持同步。此階段在每個行程結束后需檢測和測量人員對頂升過程產生的應變及頂升高度進行觀測。檢測人員在梁端設置的百分表可對梁部頂升高度進行實時觀測，以保證梁部頂升過程中對頂升高度的控制。待第一行程結束后，測量人員對梁端進行數據采集，后根據新測數據計算梁部頂升高度。以測量人員與百分表讀數進行對比，觀測兩者數據是否一致，若一致則可保證梁部頂升過程正常可控，若不一致，則需找出原因處理后再繼續進行梁部頂升。每個梁部頂升行程結束后，需對臨時支墩與梁底之間產生的空隙采用鋼板進行填塞，填塞過程采用鐵錘敲擊鋼板，以保證鋼板可順利塞滿臨時支墩和梁底間的縫隙。待臨時支墩和梁底間的縫隙填滿后重復頂升過程，直至頂升至要求高度。

第三個階段:千斤頂卸壓回油，梁部縫隙完成塞滿后方可對千斤頂進行卸壓回油。卸壓回油后梁端支座取出，完成本次頂升施工。

特殊情況說明：在實際操作過程中可能會遇到在最終卸壓回油時梁部頂升高度回落的情況，這主要是臨時支墩和梁部縫隙未填塞嚴實導致。這種情況下就必須重新對梁部進行頂升，但頂升過程中必須要保證每片梁頂升過程一致，若不一致易造成梁部受力不均造成梁部開裂。同時，在梁部頂升前后除了觀測頂升高度數據以及應變值以外，應用攝像機對梁端以及臨時支墩上部橫隔梁拍照留底，在每次每個行程結束后再對同樣位置進行拍照，兩者對比，觀察對比梁端橫隔板位置是否出現裂紋，若有裂紋需立即停止頂升，待確定梁部無問題后方可繼續頂升。除此之外，梁部頂升過程中產生的特殊響聲也應注意，出現情況立即停止頂升并分析原因。

4 橋梁頂升控制要點

橋梁頂升控制要點包括：

1）頂升前超薄千斤頂提前出頂0.5 cm；

2）頂升過程中的分階段頂升控制措施；

3）頂升過程中的特殊情況說明與解決措施；

4）頂升過程中及頂升后對橋梁結構進行的檢測和測量。

5 橋梁頂升監測超限分析

當橋梁頂升過程中，其最快與最慢的頂升高度差超過0.5 mm 時，應立即停止頂升，并對問題進行分析。使頂升高度較高者停止頂升，保持壓力不動，另一頂升較慢者緩慢加壓，慢慢上升，當梁體頂升高度全部位于同一高度時，停止頂升，全部放開油壓繼續同步進行下一階段頂升作業。梁體出現結構變形、細微裂縫或者出現異響時，立即停止頂升作業，組織第三方檢測人員進行頂升數據分析，查找原因。第三方監測數據分析無問題或已采取相應處理措施后方可繼續進行頂升作業，并繼續加強監測。

6 結語

東江大橋既有左幅和右幅橋梁頂升順利完成，整個橋梁頂升過程安全平穩，設備運行正常，梁體順利完成由既有橋臺到臨時支墩的受力轉換，各項參數滿足要求，后續施工也已全部順利完成并在2017年6月份完成既有東江大橋改建施工，順利通車。

對既有東江大橋的改造施工順利完成也意味著本次橋梁頂升施工作業的控制措施和施工步驟是正確的，可以為后續同類別橋梁頂升施工作業提供參考依據。