大跨徑斜拉橋同步頂升支座更換施工技術分析

喬 禹 （安徽建工檢測科技集團有限公司，安徽 合肥 230031）

1 引言

斜拉橋作為超靜定結構，更換支座引起的橋梁結構位移、內力變化更為復雜，施工風險大大增加。且外部約束對支座更換的影響也較大，增加了頂升難度。隨著技術的進步，傳統的頂升工藝已經不能滿足當今對于安全性的要求，因為它們無法有效地抵消油缸不同步帶來的額外內力，從而存在極大的安全隱患。

本文旨在探討重慶市某斜拉橋工程中同步頂升支座更換施工技術的可行性，通過采用PCL多點同步頂升系統，結合多種監控測量手段，有效降低了施工難度，提高了施工效率，取得了顯著的經濟效益和社會效益。

2 工程概況

依托工程重慶市某大橋主橋系預應力鋼筋混凝土雙塔雙索面漂浮體系斜拉橋，引橋采用簡支梁橋面連續結構。橋跨總體布置（西向東）：5m（西臺）+179m+360m+179m+44m+8m×40m（東引橋）=925m，橋面寬30．6m。本項目采用該施工技術成果順利完成了該大橋大渡口側0 號墩兩個盆式橡膠支座的更換。

3 工法特點

采取多種監控測量方式，實時監測支座頂升過程中各控制點的應力與應變情況，實現斜拉橋的安全頂升控制。

通過PLC同步頂升設備的位移與壓力閉環控制系統，實現液壓千斤頂的同步升降及均衡負載。

千斤頂全部置于支座墊石上，無需搭設反力支架，施工簡單方便，安全快捷，有效提高了現場施工效率。

4 適用范圍

本工法屬于橋梁工程領域，適用于斜拉橋支座更換工程。

圖1 現場施工圖

5 工藝原理

多點同步液壓升降控制系統：利用多種監控測量方式，實時監測支座頂升過程中各控制點的應力與應變情況，實現斜拉橋的安全頂升控制。

多種監控測量方式：采取多種監測設備，可對更換過程中主梁的應力增量、索力變化以及千斤頂的同步升降狀況進行監控，確保支座更換過程中主橋關鍵截面的應力增量以及索力變化在合理的范圍內，從而有效地提高橋梁的安全性和可靠性。

6 施工工藝流程及操作要點

6.1 工藝流程

基于現場施工過程和研究技術特點，確定工藝流程為施工準備→設備校驗→操作支架搭設→欄桿、泄水管約束解除→監測點布置→設備安裝→試頂→正常頂升→安裝臨時支撐→取出原支座→安裝新支座。

6.2 操作要點

6．2．1 施工準備

確定上部結構的混凝土強度和質量；制定頂升方案；確定頂升過程中的參數，并制定應急措施。在正式開始頂升之前，還需要對千斤頂油管和壓力表進行調整，并檢查它們是否能夠回歸直線。

6．2．2 支座吊裝及運輸、支座拆安鋼管運輸支架的搭設

①支座吊裝及運輸

在0#橋臺的右側，用12t 吊車將GPZ20SX 雙向活動支座（規格A×B：125cm×119cm，約1．9t）、GPZ20DX 單向活動支座（規格A×B：135cm×137．5cm，約2．3t）吊裝到橋臺下右側，放在自制移動小車上面，再運輸到支座更換處備用。拆除完成的舊支座采用簡易小車運送至承臺外側，采用吊車吊運至運輸車上，運輸至業主指定地點，支座吊裝過程中應在橋面上及橋下承臺外側分別設置起重指揮人員，保證起重信號暢通，確保吊裝安全。

②支座拆安鋼管運輸支架的搭設

在墊石左右兩側的承臺上用鋼管（規格：φ48．3mm×3．5mm）搭設梯形鋼管支架平臺，平臺高度與支座墊石同高，作為運送和拆除支座的平臺及通道，如圖2所示。

圖2 橋墩處支座拆安裝平臺搭設布置圖

6．2．3 橋梁頂升約束解除

在頂升前應對橋面各處的伸縮縫、橋面系欄桿和橋墩下泄水管、舊支座螺栓或其他設施進行拆除，以便頂升時橋梁能夠順利上升。

①采用人工拆除原橋面上伸縮縫處的欄桿鋼管約束；

②采用人工拆除橋墩支座處泄水管的約束；

③重點清理橋面伸縮縫，使其梁板端頭處有＞2cm 的足夠空隙，以保證梁體頂升過程中的梁端轉動變形需要；如空隙不夠，可以采用線鋸進行適當的梁端頭處理，以達到最佳的結構性能。

6．2．4 千斤頂布置

單個支座的最大承載力可達20000kN，但實際承受的荷載僅為設計值的60%，即12000kN。因此，采用布頂頂升技術可以將梁體及附屬結構物總重量提升1．5 倍，從而使單個支座的頂升力達到1800t，2 個支座的頂升力為3600t。

根據以上計算，在實際頂升施工時，按照支座設計最大承載力為20000kN的1．5 倍（3000t）布置千斤頂，因此每個支座可以安裝15個200t的千斤頂，兩個支座共布置30 個200t 的千斤頂。為了確保結構的頂升受力平衡，我們在每個支座上安裝了16個200t的千斤頂，具體布置情況可參見圖3。

圖3 橋墩處千斤頂布置圖

在每個千斤頂的上下布設鋼墊板（鋼墊板尺寸：30cm×30cm×2cm），使千斤頂的頂升力均勻分布于梁底，減少局部承壓應力，不破壞支座墊石結構，不破壞原梁結構。千斤頂鋼墊板距離支座墊石邊緣為5cm，防止發生崩邊現象。

在上鋼板上布設2mm 厚的四氟滑板（大小尺寸與上鋼板相同），涂上硅脂油，便于梁體在頂升過程中滑動，才能保證頂升的順利進行，也不會影響梁體因溫度變化而產生伸縮。

6．2．5 梁體分階段頂升的準備

①為確保安全，準確計算梁體結構物重量，并選擇合理的布頂數量，原則上采用布頂頂升重量是梁體及附屬結構物總重量的1．5倍。

②準確測量每塊支座的規格型號，并作詳細記錄。

③頂升系統及監測點布置

根據梁體荷載及橋梁的受力特點，在每個支座縱向前后各布置8個200t的液壓千斤頂，在梁底與液壓頂間布置專用鋼墊板，同時在墊板上鋪設四氟滑板并涂刷硅脂油潤滑劑，以增大液壓頂與梁體和墩臺的受力面積，接通高壓油路，調試液壓控制系統的輸油管道，檢查油管密封情況。施工時在檢測監控處（最外側千斤頂處）安裝限位器，以準確控制同步頂升的高度；在千斤頂處安裝壓力傳感器和位移傳感器，以準確測量梁體頂升時重量和高度的變化；在檢測監控處安裝應變儀，以準確分析、監測各點應力變化。

④PLC同步頂升系統

全橋頂升均采用SXSLC-BP(變頻調速控制)多點同步液壓升降控制系統。每個控制點對應千斤頂分組點。

6．2．6 試頂升

在專業人員的統一指揮下，啟動液壓控制系統，將墊板和梁底緊密連接，調整上下墊板間隙，完成正式頂升前的預頂。

在試頂結束后正式頂升前，將新支座用10t 手動葫蘆通過三角形運輸通道輸送到平臺處。

試頂升時，拆除欄桿固定螺栓，使其在頂升容許高度（3．5cm）內處于自由狀態；在此過程中不解除主橋伸縮縫約束，若試頂升過程中，在設定頂升力情況下主梁未達到預定位移，應解除伸縮縫等所有約束。

6．2．7 正式頂升

通過讀出液壓表、限位器和千分表的數據信息，將其當作最初的“零”狀態，并將限位器和千分表的數據信息再次調零，開啟液壓系統，以每分鐘0．1～1．0mm 的提高速率開啟頂升，當頂升高程超過1mm 時，終止頂升，由專人監視梁體的細微變動及頂升裝置的運行，如有特殊狀況，及時予以調整修復，經過專人檢驗無誤后，繼續進行頂升，以確保安全可靠的運行。當升高超過2mm時，應立即暫停升高，由技術人員對升高裝置實施全面檢查，并采集位移數據結果，與理論計算結果予以比對，如果實測數據與理論計算結果一致，則持續提高，否則應立即展開調查和分析原因。

每次頂升行程為2mm，采用單點鎖住加壓的方法實現保壓，由技術人員執行系統檢測，并對采集數據加以修正，一旦到達預定的頂升高度，必須立即終止頂升，并將各分點油壓鎖死，以確保安全操作。及時觀測應變儀數據，待梁體應力分部穩定后，進行下一步操作。

6．2．8 設置臨時支撐

臨時支撐采用鋼板組成，鋼板間應采取固定措施，防止錯動，保證其整體性，臨時支座沿順橋向布設兩排，分布于支座兩側，每側布置3 個，凈間距為60cm，距離支座5cm。

6．2．9 拆除支座

達到規定的抬高量后，拆除支座墊石，先取出螺栓，若螺栓發生銹蝕，無法施擰出來，應及時涂抹松動劑，然后進行拆除；之后拆除支座上座板，再拆除中墊和下座板。支座約束解除后，將支座鋼板旁混凝土浮漿進行鑿打，方便舊支座的順利拖出。拖出支座時，采用葫蘆將舊支座從主梁外側方向拉出，沿支架滑移安放至承臺上，并裝入小車運至承臺外側，用12t 吊車調運至運輸車上，運輸至建設方指定地點。葫蘆拉移支座時，應注意檢查葫蘆鎖鏈等設施是否符合要求，反力架處于穩定狀態，并設置防打擊鋼板，保證安全。

6．2．10 支座更換

安裝新支座前，應將安裝區域清理干凈，將新支座組裝好并預壓，將上座板螺栓固定，局部出現上板錨固位置主梁混凝土剝離情況或與支座鋼板間出現空洞間隙，應采用高強度砂漿注入鋼板與主梁間，填充空隙，將支座和梁體組裝成一體。

6．2．11 卸壓還原

①支座和梁體組裝完成后慢慢落梁，每2mm 一個過程控制，檢查受力是否均勻，必要時進行調整。落梁完成后，待技術人員對頂升系統的各項指標檢查無誤后，再拆除液壓頂升設備的壓力。

②由專業人員觀察、采集各項頂升、監測數據并與原測量值進行校核。測量各點標高和原標高是否一致，如數據不符需再調整。

③頂升施工結束后按照設計及規范要求對橋面進行欄桿扶手、橋下泄水管等恢復施工。

7 質量控制

7.1 執行標準

執行《公路橋梁加固設計規范》（JTG/T J22-2008）、《公路橋梁加固施工技術規范》（JTG/T J23-2008）、《城市橋梁養護技術標準》（CJJ 99-2017）、《城市橋梁設計規范》（CJJ11-2011）等有關法律、法規、規范和工程技術標準有關規定。

7.2 質量保證措施

7．2．1 千斤頂頂升

在整體頂升程序中，應確保同步偏差低于2mm。如果位置誤差超過2mm，系統應立即停止。每一輪頂升結束后，應對各油缸的移動和千斤頂的氣壓狀況進行隨機整理和分析，如果發現異常狀況，應及時處理。在主梁頂升一個行程結束后，應測定各個距離觀察點的距離值，并測算出各個觀察點的頂升距離，以確保同步誤差的準確性。

頂升過程中，每一行程結束后，設置限位卡，并采取臨時支座的方式跟進頂升高度，防止千斤頂下落，對主梁造成損害。

7．2．2 安裝臨時支座及箱梁位移

為了防止支座錯位滑動，在原支座的前后兩側各設置了三個臨時支座。這些支座由鋼板組成，并通過焊接連接在一起。為了確保主梁在豎向頂升過程中不會出現位移不同步的情況，建議縱橋向相鄰墩之間的最大頂升高差不超過3mm。為了確保主梁不會出現橫向位移，采取了限位裝置，以確保橋梁的安全性和穩定性，并將頂升后的線形偏差控制在5～10mm之間。

8 結語

①大跨徑斜拉橋同步頂升支座更換施工技術是對現有工程結構進行技術創新，為大跨徑斜拉橋支座更換同步頂升施工提供了新的技術措施，給企業帶來了良好的品牌效益。

②提高頂升作業時的精確控制，減輕支座更換過程中的施工風險，防止施工過程中事故的發生。

③在整個施工過程中，主梁最大應力和索力的增量與有限元計算結果相近，表明本工法切實可行，為今后大跨徑斜拉橋大噸位支座更換提供了有效的依據。