薄片式千斤頂在既有橋梁支座更換中的應用

許康、劉繼巖

（北京市政路橋股份有限公司工程總承包一部，北京 100067）

0 引言

橋梁支座作為橋梁上、下部結構的傳力構件，是橋梁結構的重要組成部分。

由于交通量及荷載的不斷增加，以及橋梁運營時間長、養護不到位等因素，導致部分橋梁支座出現變形、老化等病害，無法正常將橋梁上部結構的荷載傳至墩臺。為保證橋梁結構的安全和正常使用，需要對損壞的支座進行更換。

更換支座時，需要將上部梁體頂升，以提供操作空間。根據頂升方式的不同，支座更換方案主要有“整聯同步頂升”和“橫橋向同步，縱橋向逐墩或多墩頂升”兩大類。

貴州省黔東南州某跨高速既有橋梁的支座出現變形等病害問題，該既有橋梁為國省干線的重要組成部分，橋下的黎洛高速為黎平縣通往從江高鐵站（洛香鎮）的必經之路。考慮到周邊百姓的出行，要求施工過程中不能封閉、長時間中斷高速及國省干線的道路交通。該橋梁板為裝配式預應力混凝土結構，梁體之間橫向連接采用橋面連續的方式。綜合考慮后，該項目選用對交通、環境影響小、施工速度快、經濟和社會效益較好的薄片式千斤頂同步頂升技術，更換既有橋梁支座。

1 工程概況

貴州省黔東南州某連續梁橋為上跨高速，橋梁結構為2～20m 裝配式預應力混凝土空心板，原有橋梁橋面寬度為8.5m，橋梁設計荷載為公路-Ⅱ級。全橋平面位于緩和曲線、直線段上，縱斷面位于坡度為4.72%的下坡直線段上。因為長年使用，橋梁2橋臺2-10、2-12橡膠支座出現變形。為確保橋梁處于正常的使用狀態，按照既有橋梁的改造要求進行全橋支座更換施工。經現場實測，0橋臺梁底與橋墩之間的間隙為3～4cm，2橋臺梁底與橋墩間隙為9～10cm。

2 選定頂升方案

整聯同步頂升法不會引起橋梁上部結構內力的變化，但實際操作時，由于需要大量的千斤頂，無法保證所有千斤頂的絕對同步，所以容易因千斤頂不同步導致上部結構內力發生變化，進而出現梁體開裂的情況，且大量千斤頂還會導致較高的施工造價。

橫橋向同步，縱橋向逐墩或多墩頂升法是以一個橋墩為單位進行頂升施工，需要的千斤頂較少，更容易做到同步頂升。此外，該方法需要的操作人員、施工支架的搭設也較少，相比之下更經濟。

考慮到該既有橋梁改造施工過程中不能封閉、長時間中斷交通，且該橋梁板為裝配式預應力混凝土結構，梁體之間橫向連接采用橋面連續的方式，為避免梁體在頂升過程中不同步導致橋面連續破壞而影響橋梁整體結構的安全，橋梁頂升及落梁必須以一聯為單位，采用單跨或多跨同步頂升。綜合考慮后，選用橫橋向同步，縱橋向逐墩法進行作業。

3 頂升更換支座施工

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程，如圖1所示。

圖1 同步頂升更換支座施工的工藝流程圖

3.2 施工準備

3.2.1 施工前，對支座、墊石、鋼板的病害情況及梁底與蓋梁（臺帽）之間的凈空高度進行調查、記錄，根據梁底與蓋梁（臺帽）之間的空間大小，選擇采用直接頂升法、開槽頂升法。

3.2.2 施工前，應先將被頂升的梁跨約束解除，如將防撞護欄切縫斷開、拆除橋梁伸縮縫、切斷抗震鋼銷、拆除墩臺側面泄水管道等，以確保整體同步頂升過程中，該橋跨不受其他橋跨的影響。

3.3 交通導行

郎寨天橋上跨黎洛高速，上跨處的黎洛高速為挖方路基，左幅下穿郎寨天橋第1 跨，右幅下穿郎寨天橋第2 跨。左幅高速公路凈空6.5m，右幅凈空5.4m，橋梁改造時，采用封閉黎洛高速某一條車道的方式進行交通導行，國道在施工期間采取臨時交通管制。

在進行交通渠化導行施工時，安全人員對現場導流區域通過安全錐桶、警示柱、LED 導向燈、防撞桶、爆閃燈等方式進行隔離，各種標識的擺放位置及間距嚴格按照《道路交通標志和標線第四部分：作業區》（GB 5768.4—2017）執行。在擺放安全錐桶、警示柱等標識時，安全人員沿車流順行方向依次進行擺放；當工作面施工完畢后，回收安全錐桶、警示柱等標識時，安全人員沿車流逆行方向依次回收。擺放及回收標識的過程中，現場設置警戒區域，設置LED 左右導向燈。施工期間，安排專人每天檢查各路段、路口的交通標志、標牌的設置和擺放。發現有標志、標牌缺失、遺漏的，應及時整理、補齊。

3.4 支架搭設

頂升施工支架并不承載頂升梁體重量，而是用來搭設施工平臺供人員操作及上下的。根據現場實際地形及墩臺凈空高度，確定支架搭設方案。0橋臺凈空約3m，1橋墩凈空約6.5m，2橋臺凈空約2m。因此，采用裝配式支架搭設施工平臺，搭設平臺時，應距橋梁板底面預留出人員的操作空間，支架搭設需滿足安全規范要求，牢固可靠，便于施工操作。

3.5 千斤頂的選擇與布置

由于操作空間有限，該項目頂升采用薄片式千斤頂，臨時支撐由千斤頂及加設的保護環組合形成。保護環為半環狀，兩塊對拼為一個保護環。廠家根據千斤頂的型號精細加工，支墊層數宜少，不應大于3 層。頂升過程中，應隨位移量加設保護環，頂升到位后應將保護環楔緊，在千斤頂保壓狀態下與保護環形成整體，作為臨時支撐，共同參與受力，保證支撐的穩定性。臨時支撐在新支座安裝到位后進行拆除。

布設千斤頂時，應保證其頭部距梁體混凝土邊緣不小于10cm。梁底與蓋梁（臺帽）之間的空間過大的，可對千斤頂放置基面打磨平整。如果空間不足，可在蓋梁（臺帽）頂面開槽，槽口大小應根據千斤頂操作空間的要求確定，用環氧砂漿調平后按圖2布置千斤頂。此外，還應在蓋梁和蓋梁（臺帽）頂上裝一塊特制的鋼板，上置標定好的千斤頂，千斤頂上再放一塊特制的鋼楔塊，以保證千斤頂垂直作用于梁底支點。

圖2 千斤頂布置示意圖

3.6 同步頂升系統調試、安裝

開展頂升施工時，應采用PLC 同步頂升系統控制梁端同時、同位移起頂。PLC 同步頂升系統利用液壓變頻調速控制、壓力和位移閉環自動控制的方式，實現多點力均衡控制，對頂升的高架橋進行稱重、同步頂升與降落，同步頂升的精度可達±0.1mm，確保梁端在頂升時豎向位移的同步性，避免橋面因頂升不同步出現開裂等問題，影響結構安全。

位移傳感器安裝在千斤頂正前方的50cm 范圍內，與系統間的連接線應通過編號識別，并對應接入控制系統。頂升前，用萬能表逐個標定位移傳感器，確保精度。同時，還要做位移量閉環試驗，給定系統控制位移量及位移差±1.0mm，測試頂升高度超過或低于系統設定值時，系統是否按設定位移差進行調節，從而確保正式頂升時系統的安全性與同步性。

3.7 試頂升

在正式頂升前應進行試頂升，試頂升的高度應為設計高度。頂升后，觀察和考核整個頂升施工系統的工作狀態、對稱重結果的校核、梁體整體姿態、結構位移等，為正式頂升提供施工數據。試頂升時，應控制頂升速度不超過1mm/min，最大試頂升高度應按設計要求確定。頂升應按設計要求分級頂升，每頂升一級后，應持荷10min，觀察梁體及設備狀況。如有異常，應立即回油、落梁，待問題解決后再進行試頂，直至梁體受力及設備運行正常。試頂升結束后，應立刻檢查PLC 同步頂升系統是否運行正常，同時檢查千斤頂是否存在異常，油管是否存在漏油的情況，電線是否破皮、暴露等。此外，還要將千斤頂位置的特制鋼板與鋼楔塊取下，查看是否變形，如發生變形，必須調整鋼板的厚度以確保滿足頂升要求。

3.8 正式頂升

試頂升后經檢查不存在問題才能進行正式頂升，正式頂升時應采用分級頂升法逐級頂升，每一級頂升標準行程應符合設計要求，將頂升量控制在5mm 內，頂升至能取出支座為止。正式頂升過程中，應做到以下幾點：其一，嚴格按預設荷載進行加載和頂升；其二，各觀測點應及時反映測量情況；數據應及時匯交指揮組，比較實測數據與理論數據的差異，若有數據偏差，應認真分析并及時調整；其三，工作狀態正常后，再進行下一步施工。當梁體離開支座后，每頂升一級必須加墊臨時支撐，以確保梁體的穩定。每次頂升高度應稍高于支撐塊厚度，高出部分以能滿足支撐塊安裝要求即可，不宜高出太多，以免出現負載下降的風險。臨時支撐布設位置應符合設計要求，臨時支撐塊可采用5mm 鋼板，鋼板的安裝應平穩、牢固，防止頂升至設計標高千斤頂卸載后，鋼板間壓縮量過大而造成梁體的較大回落。

3.9 支座拆除與安裝

3.9.1 拆除舊支座

頂升就位后，可放置預先加工好的臨時支撐，支撐總面積應大于既有橋梁支座的面積，且保證其成分受力。臨時支撐完成后，進行支座的拆除工作。根據千斤頂及臨時支撐的放置位置，舊支座沿順橋向方向取出。取出支座后，需再次確認各千斤頂無移位。

3.9.2 安裝新支座

根據頂升前的檢查情況（支座的使用狀況，原支座的位置及高度），計算新支座的安裝高度，并對梁體與墩頂處的支座縱、橫向的位置及高度進行標記。用硬毛刷蘸上高效洗滌劑，刷去支座墊石表面的油垢污物，然后用清水沖洗。如原橋支座墊石出現局部破壞，破壞尺寸小于5（長）×5（寬）×3（深）的，可采用高強聚合物砂漿進行修補，破壞尺寸大于5（長）×5（寬）×3（深）的，可采用高強速凝自密實混凝土進行灌注修補。同時，還要檢查支座脫空情況，脫空≤1mm的，用環氧砂漿填補找平；脫空＞1mm 的，采用環氧樹脂粘貼鋼板的方式處理。千斤頂卸載完畢后，應記錄各支座的中心順橋向、中心安裝位置及高度，滿足支座安裝的質量標準，同時還應檢查梁底和支座之間結合得是否緊密，否則需要重新頂升調平支座，使其與梁底緊密接觸。

3.10 卸載、落梁

支座安裝完畢，檢查確認無誤后，再次按頂升工序向上起頂1mm，拆除所有臨時支撐，并確認所有支座安裝好后，方可落梁。落梁時，應觀察控制系統，確定各千斤頂位移變化一致后方可落梁。落梁后，應嚴格檢查支座是否脫空，如有脫空則用環氧砂漿修復或加墊楔形鋼板。

4 頂升施工的注意事項

跨高速橋梁頂升施工作業期間，必須嚴格按照《公路養護安全作業規程》（JTG H30—2015）、《道路交通標志和標線第四部分：作業區》（GB 5768.4—2017）進行交通導行，確保高速公路暢通。同時，為避免橋上車輛通行引起橋面荷載不均勻而出現剪切破壞，在頂升過程中，應采取交通臨時管制。頂升施工過程中，應對梁體、墩柱控制截面的位移、混凝土應變、裂縫進行監控，頂升施工監控遵循位移的原則，以位移監控為主。力監控是保證梁體安全受力的保障。主要監控頂升前和頂升過程中同一梁端各千斤頂的位移情況，若千斤頂的位移和力的變化出現異常時，必須馬上停止頂升施工，在找出原因并妥善解決后才能重新進行頂升施工。在頂升過程中，要設專人對頂升橋梁、高速公路的交通情況、橋面情況等進行觀察，如發現異常必須立即向總負責人報告，總負責人應果斷解決、處理。

5 結論

本文結合具體的項目工程，提出了薄片式千斤頂更換支座的施工工藝和注意事項，總體方案可行，并可成功應用于實際工程中。通過該項目的實踐應用，得到如下結論：其一，薄片式千斤頂可以有效解決狹小空間梁板頂升的難題。其二，薄片式千斤頂更換支座施工方便，施工速度快，工效比其他施工方法提高30%～50%。且無須封閉交通，只需限制車速和大型車輛通過即可。此外，薄片式千斤頂更換支座施工對周圍環境影響較小，無粉塵污染，經濟效益和社會效益較好。其三，薄片式液壓千斤頂法可用于梁底與墩臺之間的間隙≥3cm 的橋梁支座更換。

綜上所述，該工程中，采用薄片式千斤頂在既有橋梁更換支座施工技術的應用，解決了交通保暢問題，節約了投資成本，保障了橋梁的正常使用功能，可為既有橋梁的改造、立體交叉橋梁支座的更換等類似工程，提供一些參考和幫助。