市政高架橋同步頂升調坡改造關鍵技術

梁彧　竇勇芝

【摘? ? 要】：針對既有高架橋橋面抬高改造需求，以實際工程為例，結合現場高架橋自身結構特點及梁下空間，設計了頂升支撐體系、限位體系及千斤頂PLC同步控制交替頂升系統，采用各墩分級比例同步頂升施工控制，實現梁體調坡頂升改造。工程實踐表明：設計合理，施工安全可行，有效利用了既有橋梁結構，節約了資源。

【關鍵詞】：高架橋；同步頂升；調坡改造

【中圖分類號】：U445.6【文獻標志碼】：C【文章編號】：1008-3197（2023）01-27-04

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2023.01.008

Key Technology of Synchronous Jacking and Slope Adjustment

in Municipal Viaduct

LIANG Yu1， DOU Yongzhi2

（1. Liuzhou Municipal Facilities Maintenance and Management Office， Liuzhou 545005， China；

2. Liuzhou OVM Structure Detection Technology Co. Ltd.， Liuzhou 545005， China）

【Abstract】：In view of the existing need to viaduct deck elevation， a key design and construction technology for synchronous lifting of slope adjustment is proposed， combined with the structural characteristics of the viaduct and the space under the beam， the jacking support system， the limiting displacement system and the PLC synchronous control alternate jacking system are designed. The synchronous jacking construction control of each pier is adopted to achieve the beam body slope adjustment and jacking reconstruction. The engineering practice shows that the design is reasonable， the construction is safe and feasible， the existing bridge structure is effectively used， the social and economic resources are saved.

【Key words】：viaduct； synchronous jacking； slope adjustment

目前，橋梁改造方法主要有2種：一是拆除重建；二是同步頂升上部構造，再實行改造。方法一拆除難度大，施工周期長，對既有市政交通影響較大，需長時間封閉交通，費用成本較高；方法二施工難度大，施工周期短，對既有交通影響較小，可對既有結構再行改造利用，費用成本較經濟。因此，同步頂升改造逐漸成為市政高架橋快速改造的重要技術之一。

關于市政高架橋同步頂升改造技術已有研究[1～8]，但針對扁平流線形截面的市政高架橋同步頂升調坡改造關鍵技術研究較少，本文依托某3跨一聯扁平流線形截面的市政高架橋同步頂升調坡改造工程，介紹了一種扁平流線形截面的市政高架橋同步頂升調坡改造關鍵技術。

1 工程概況

某城市高架橋最后兩聯橋面需要抬高，最后一聯橋拆除后重建，倒數第二聯橋頂升調坡改造。倒數第二聯為跨徑組合27.5 m+40 m+27.5 m的連續梁橋；主梁為現澆扁平箱梁，寬度26 m，梁底為流線形，整幅橋面布置雙向6車道；下部結構采用雙柱花墩，墩柱位于橋下道路中央約6 m寬的中央分隔帶內，橋下凈空約8 m。見圖1。

該聯各墩臺編號依次為1#～4#。梁體頂升以1#墩作為旋轉點，進行變坡頂升。各墩按比例同步頂升，保持梁體基本剛性轉動，以實現基本保持梁體受力不變，各墩頂升高度依次為0、81、199、280 mm；頂升就位后，1#～4#墩處主梁底與支座上鋼板產生的夾角作為永久結構考慮， 1#～4#墩處梁底找平墊塊與新安裝的支座上鋼板之間應采用高強支座灌漿料灌注填充、找平處理，以確保永久結構使用的安全性。整聯主梁變坡剛性轉動角度為0.168 76°。

改造前縱斷面線形為縱坡為-0.446%、-1.183%連續下坡，經過頂升調坡改造后仍為連續下坡。見圖2。

2 頂升方案

經現場踏勘，下部構造主要為花瓶式。主梁截面梁底為流線形，縱斷面設縱坡。墩頂均設置盆式支座，墩頂墊石邊緣至墩頂邊緣距離0.15 m。結合下部構造類型、施工安裝空間情況，擬定原墩柱周圍設置反力擴大基礎及鋼管支撐架，在原路面標高開挖至原承臺底面標高并整平壓實，利用原承臺側面植筋，綁扎鋼筋網片，預埋固定鋼管支撐地腳螺栓，澆筑加寬承臺混凝土，設置頂升支撐體系。

頂升支撐體系布置千斤頂提供驅動力，將原支座支撐力系托換到頂升支撐體系。距1#墩中心、4#墩中心、2#墩中心兩側、3#墩中心1.8 m處分別設置1套頂升支撐體系，共計6套頂升支撐體系。

頂升支撐體系自梁底至加寬承臺頂主要構造：梁底調平墊層、鋼托梁、鋼墊板、千斤頂、鋼墊梁、承重支撐鋼管、側向支撐鋼管、縱向連系桿件、橫向連系桿件。

梁底調平墊層采用成品高強灌漿料澆筑，最小厚度控制在0.2 m，長度取10.5 m，確保與原梁底良好連接，采取植筋方式并設置鋼筋網片，一次澆筑成整體。梁底調平墊層下方設置通長鋼托梁，由5片I63a型鋼拼焊成型，鋼托梁長度同梁底調平墊層，在對應千斤頂位置設置加強筋板和承壓鋼墊板。

通長鋼托梁下方依次設置鋼墊板、千斤頂、鋼墊梁、承重支撐鋼管，按1排8列布置，共計布置8臺千斤頂，8根承重支撐鋼管。承重支撐鋼管之間通過橫向連系桿件連接，通過縱向連系桿件與原墩柱連接成整體；同時，通過增設側向支撐鋼管與承重支撐鋼管連接，確保其側向穩定。見圖3。

采取2套PLC獨立控制2套同步頂升系統，實現交替連續頂升，每一套頂升支撐體系設置2臺泵站，控制8臺千斤頂動作，共計12臺泵站，48臺千斤頂。

1#、4#墩支反力較小，采用400 t千斤頂，2#、3#墩支反力較大，采用650 t千斤頂。千斤頂布置的中心線與承重支撐鋼管中心線重合，確保頂升力有效通過承重支撐鋼管傳至承臺基礎且為軸向受壓受力狀態。

為避免頂升過程中橋梁產生橫縱向偏移，需設立限位裝置。限位裝置包括縱向牽引限位裝置、梁底橫向限位牛腿、扭轉限位。

1）縱向限位設置在1#橋墩伸縮縫處，通過在兩聯橋的梁端植錨栓，錨固鋼錨塊，縱向兩個鋼錨塊之間對拉?32 mm精軋螺紋鋼，限制頂升過程中主梁的下滑，見圖4。

另外，為了防止頂升過程中在1#橋墩處的伸縮縫被壓縮過多，在頂升作業前插入比原縫寬小1 cm厚的橡膠限位塊，頂升完成后取出。

2）橫向限位利用梁底與系梁頂、系梁側之間空間，在靠近系梁側面的梁底實心截面植M24化學錨栓方式，安裝雙拼I45a的限位牛腿，考慮到梁底與系梁頂之間空間狹小，無法系梁頂植錨栓，故在系梁側面植M24化學錨栓，將系梁側面鋼板與系梁頂鋼板焊成整體，系梁頂布置限位橫梁雙拼I56a且與鋼板焊接連接；同時在系梁頂和側面布置加強勁板，與限位橫梁焊成整體，通過限位牛腿、各一側限位橫梁實現橫向限位。見圖5。

3）扭轉限位在每個橋墩處的主梁邊腹板下方設置穩定支架并在側向限位支架側面設置斜撐加強穩定性。隨著主梁逐步頂升，同步在支架頂端塞墊鋼板。穩定鋼支架的基礎埋置在路面（以路面設計高程為準）以下0.5 m，見圖6。

3 調坡改造頂升施工

3.1 反力支撐體系安裝

待反力基礎和梁底調平墊塊澆筑完畢且強度達到設計強度，依次利用汽吊、叉車配合安裝支撐鋼管、鋼墊梁、千斤頂和梁底托梁等。

3.2 解除橋面縱橫向約束

解除伸縮縫處護欄等附屬構件縱向約束并清除伸縮縫及梁端間雜物。

3.3 初始狀態檢查

1）檢查全橋結構混凝土破損情況，尤其對支撐部位處重點檢查記錄；若有破損，需進行處理后方可進入下道工序。

2）用紅油漆標記各墩處主梁與墩柱間的相對位置。

3.4 試頂

啟動液壓同步頂升系統，使得各墩同步頂升5 mm，確保支座完全脫空，檢查液壓設備可靠性及管路的密封性。

3.5 正式分級頂升

將千斤頂與泵站油管接、檢查無誤后，等待指揮信號發出。在頂升過程中設置指揮長，統一指揮泵站操作員。指揮長用對講機下達指令， 泵站操作員開動泵站，緩慢將梁頂起，由于各墩是不同頂升量同步頂升，千斤頂到達設定高程時停頓，由監控人員將位移值報告給指揮長。等到每臺千斤頂都到達同一高程時，再由指揮長向泵站操作人員發出下一級操作指令，重復上述步驟。頂升過程中對既有梁體制定了位移偏差以及應力變化幅值的控制指標：

1）相鄰縱橋向墩柱位置對應主梁的沉降差預警值為2 mm，極限值為5 mm；

2）主梁附加應力預警值為1 MPa、極限值為1.5 MPa，過程中不出現新的裂縫，原有裂縫寬度無明顯增大。

主要施工步驟如下：

1）整聯橋作為剛體，以1#橋墩支點為基點，進行等比例旋轉（頂升高度與頂升點到旋轉點的距離成正比），逐步抬高橋面高度，1#～4#墩各墩托換至設置的鋼支撐上；

2）驅動各墩柱豎向千斤頂分級逐級同步調坡頂升（剛體轉動），以頂升量控制為主，頂升力及應力監測校核為輔的控制策略，基本保持梁體受力狀態不變；

3）調坡頂升就位后，為了更換1#橋墩支座，各墩同步頂升10 mm，使得1#墩支座脫空。

3.6 支座更換

1）在正式頂升前，將原盆式支座上鋼板與梁底預埋鋼板的的上連接螺栓的螺母擰松、旋出；將支座下鋼板與墩柱頂預埋鋼板的的下連接螺栓螺母擰松，待2#墩頂升高度達到10 mm時，將上下連接螺栓擰出，利用墩柱外側的支架上滑道，通過手拉葫蘆將盆式支座順著滑道滑出，整體用叉車吊裝至橋下。

2）支座墊石加高采用高強灌漿料，四周采用鋼盒作為約束邊界，支座墊石高程應按橋梁縱橫坡要求逐個進行核算。墊石加高＞8 cm的，采用鋼板框+灌漿料+鋼筋網片；加高＜8 cm的，直接用鋼板支墊。

3）利用叉車將新盆式支座吊裝至墩柱外側的支架滑道上，通過手拉葫蘆將盆式支座順著滑道滑進墊石頂面。按設計要求調整盆式支座，支座中心線應與支承墊石中心線重合，擰緊上連接螺栓和下連接螺栓，原梁底找平墊塊與新安裝的支座上鋼板之間采用高強灌漿料灌注填充、找平處理。

4）若上述原盆式支座的上下連接螺栓無法擰松拆除時，考慮將原連接螺栓螺母割除，即原預留螺栓孔無法在新支座安裝時無法使用，新支座安裝與梁底預埋鋼板或墩柱頂預埋鋼板連接考慮采用焊接，使用合理焊接工藝并在焊接過程中在支座周圍采取降溫措施，降低對周圍混凝土或橡膠支座的溫度影響。

5）新支座上下鋼板間距需與主結構梁底、墩頂留螺栓孔間距匹配，若原螺栓孔無法使用，新支座安裝與梁底預埋鋼板或墩柱頂預埋鋼板連接考慮采用焊接，焊縫應達到二級。

3.7 同步落梁就位

1）當完成支座更換后，千斤頂頂起主梁，逐步撤除鋼墊板，同步緩慢回落梁體至更換好的支座。

2）千斤頂必須按設計的行程同步回落，控制回落速度在1～2 mm/min。

3）落梁過程同樣要同時監測位移和頂升力，實施以位移控制為主、頂升力控制為輔的雙控。

4）詳細檢查墊石及支座，確認壓緊密貼、位置正確后，撤除頂升系統。

4 結語

工程由于梁下、墩柱之間空間狹小，無法布置頂升千斤頂支撐體系，需要增加設置反力基礎和反力鋼支撐體系，通過同步頂升梁體托換至反力鋼支撐體系，分級按各墩比例頂升量，利用PLC同步頂升系統過程控制，實現梁體調坡頂升改造。需要注意的是當頂升高度較大時，采取2套PLC獨立控制2套同步頂升系統實現交替連續頂升，確保倒換行程過程中梁體受力狀態不發生較大改變。該調坡頂升改造施工周期短，對既有交通影響較小，可對既有結構再行改造利用，費用成本較經濟。

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收稿日期：2022-03-30

作者簡介：梁彧（1977 - ）， 男， 工程師， 從事橋梁結構管養工作。