裝配式橋梁頂升調坡關鍵技術研究

摘要 為了提升裝配式橋梁頂升調坡的施工質量與效率，文章通過介紹工程概況，詳細闡述了箱梁千斤頂支撐位置選擇、頂升基礎施工與千斤頂安置、頂升支撐選擇與頂升偏差調整、頂升限位裝置設置等關鍵技術的實施過程，分析了各技術環節中的技術要點與難點，并提出了針對性的解決方案。研究結果表明，合理的支撐位置選擇、精確的千斤頂安置、科學的頂升支撐與偏差調整方法，以及合理的頂升限位裝置設置，是確保裝配式橋梁頂升調坡施工安全、高效進行的關鍵。通過開展此項研究，可為類似工程提供有益的參考與借鑒。

關鍵詞 裝配式；橋梁；頂升；調坡；關鍵技術

中圖分類號 U445 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）20-0128-03

0 引言

隨著交通基礎設施建設的不斷推進，橋梁工程作為連接各個地區的重要紐帶，其施工技術的創新與發展顯得尤為重要。裝配式橋梁作為一種新型的橋梁結構形式，以其標準化設計、工廠化預制、模塊化安裝等優勢，逐漸成為現代橋梁建設的主流趨勢[1]。然而，在裝配式橋梁的施工過程中，由于地形、地質條件的復雜性及設計要求的多樣性，橋梁頂升調坡技術已成為一項關鍵的技術難題。

橋梁頂升調坡技術是指在橋梁建設或維修過程中，通過調整橋梁的整體高度或局部坡度，以滿足設計要求和工程實際需要[2]。這一技術不僅涉及橋梁結構的穩定性與安全性，還關系施工效率與成本控制。因此，對裝配式橋梁頂升調坡關鍵技術進行深入研究，對于提升橋梁建設水平、保障工程質量、推動交通事業的可持續發展等具有重要意義。

1 工程概況

以一座具體的裝配式橋梁為例，詳細規劃了其頂升調坡的施工方案。這座橋梁總長約6.5 km，整條線路被科學地劃分為A、B、C、D、E五個施工區域。橋梁恰好位于兩條道路的交匯點，設計內容復雜，涵蓋了坡道橋、高架橋和雨水下水管道等多個部分。

為了滿足這一復雜工程的特殊需求，該項目決定采用多點同步液壓頂升技術，以確保橋梁能夠平穩、安全地進行整體提升。在每一段連續梁的橋墩位置，準確地進行頂升，并配備先進的頂升裝置及位移監測裝置[3]。該系統具有優異的工作性能，可保證各吊點能夠同時工作，實現全橋的整體提升。同時，該系統具有等比例升降的功能，能夠對橋身進行任意角度的調節，精確地滿足該項目的具體施工需要。

在橋梁結構設計方面，共包括三個連續的梁段，每座單橋有五跨。橫梁采用獨特的魚腹式設計，梁屋蓋寬度達13.75 m，既保證了結構的穩固性，又展現了橋梁的美觀性[4]。主跨部分的高度為1.4 m，根部則以優雅的2.4 m拋物線過渡，同時配合20 cm厚的隔膜，有效提升了橋梁的承載能力。橋梁橫截面設計合理，連續梁高度為1.4 m，保證了結構的穩定性。此外，梁的頂層厚度統一采用22 cm，腹板寬度在跨中處為35 cm，并在靠近支座的

6 m范圍內逐漸增寬至端部的55 cm，這種設計既增強了橋梁的強度，又優化了整體的結構布局。表1為調坡設計的具體要求。

根據表1中數據，得到的橋梁調坡基本結構圖如圖1所示：

該橋作為箱梁結構，支撐選擇與布置是一大難點。為了有效利用現有結構基礎，且確保橋梁上部結構的傳力體系不受影響，必須謹慎地選擇頂升支撐的布置方式。梁在提升過程中的傾斜度會發生變化，從而使其橫向位置發生變化，橫向長度也隨之增大[5]。通過采取有效措施，確保液壓千斤頂在頂升過程中能夠進行水平位移，保持與支撐之間的豎向力居中，從而避免支撐體系因偏心受力而發生崩塌。因此，在頂升施工前，必須制定詳細的施工方案，并采取科學有效的措施，確保支撐體系的穩定性和頂升過程的安全性。

2 箱梁千斤頂支撐位置選擇

在進行大范圍頂升大型建筑物時，通常會采用墊塊分步頂升的方法。具體操作步驟如下：每次頂升高度控制在100～200 mm范圍內，然后平滑地將結構放在一個固定的支架上[6]。在此之后，將頂桿收回，并在頂桿下面加墊塊，再啟動油缸繼續下一次的頂桿動作，周而復始，直到達到預定的頂桿高度。

此外，還有一種支墊連續頂升施工法，它利用增加頂升力的冗余度，該方法可避免施工人員在施工時進行倒塌作業。采用成組方式回收油缸，并對其進行墊補，從而保證了頂升作業的連續性[7]。由于建筑物在全過程中不必再下降到固定支座上，所以能夠保證建筑結構的受力均衡，施工過程更順暢、更有效。圖2為橋梁頂升調坡施工流程圖。

在選擇箱梁千斤頂支撐位置時，首先必須全面考慮橋梁的整體結構和設計特點，特別是箱梁的結構形式、材料特性及受力狀態，這些都是選擇支撐位置時必須考慮的因素。這有助于確保千斤頂在頂升過程中能夠有效地支撐箱梁，并避免產生不必要的應力和變形。

其次，千斤頂的支撐位置應選擇在橋梁的關鍵受力點上。這些點通常是橋梁的墩臺、梁端或其他關鍵結構部位，這些位置對于確保整個橋梁的穩定性和安全性至關重要。在這些位置設置千斤頂進行支撐，可以確保頂升過程中橋梁的受力平衡和穩定。

同時，考慮頂升過程中可能出現的各種因素對支撐位置的影響[8]，如溫度變化、荷載變化等。因此，在選擇支撐位置時，需要進行充分的計算和模擬分析，以確保千斤頂在各種情況下都能提供足夠的支撐力，并保持橋梁的穩定。

此外，安全性也是選擇支撐位置時必須考慮的重要因素，應確保千斤頂的支撐位置不會對橋梁的其他結構或構件造成損害或干擾。同時，在頂升過程中，應隨時監測橋梁的受力狀態和變形情況，以確保頂升過程的安全可控。

在該工程中，針對M1墩的提升裝置，應重點考慮傾斜系數，同時還需要保證將設備安裝在16 m寬的箱形梁上。該千斤頂可將上部箱梁實部抬起，并將M7支座置于原橋的對應位置。另外，在安裝液壓千斤頂時，應格外注意避開未來建設中可能需要加高的柱子位置，以確保施工過程的順利進行與人員安全。

3 頂升基礎施工與千斤頂安置

頂升基礎施工的關鍵在于設備與勞動力的合理配置，主要施工設備包括千斤頂、PLC液壓同步控制系統、變頻泵等，這些設備通過協同作業可確保頂升過程的精準與高效。同時，該工程還將配備專業的勞動力，負責承臺挖土、插座加工、頂升系統安裝等各項工作，確保施工的順利進行。

該項目擬在既有橋墩基礎上，將橫橋向承臺拓寬25 cm，以提高其承載力。特別是M4、M5、M6墩的中部支撐和第二墩的位置有矛盾。為保證二階頂蓋的順利通過，需要在支架下進行二次頂蓋的施工，并在支架上預留鋼筋。在整體頂升作業結束后，應對立柱進行鑿孔，然后進行二次承臺澆筑，以保證結構的穩定與安全。

該項目以200 t液壓千斤頂為主體，采用400 t隨車頂為輔助防護裝置。千斤頂的布置形式為油缸向上，這種設計能夠保證在斜坡調整期間，千斤頂總是處于垂直位置，不會給橋梁和頂升支架造成橫向分力，從而保障頂升過程的安全與穩定。千斤頂油缸朝上布置如圖3所示。

4 頂升支撐選擇與頂升偏差調整

在橋梁建設中，支撐系統的選取非常重要，常用的有木支架、鋼支架、混凝土臨時支撐、萬向支撐等。但是，對于頂升工程中的支撐體系，其承載能力、剛度及穩定性等都有較高要求。由于其良好的受力性能和穩定性能，在工程中經常采用鋼管支架或臨時支架。

在頂升作業中，臨時橋墩的搭設、使用不便，工期較長。與之相比，鋼管支架法具有安裝方便、工期短、可重復使用等優點，因而在頂管施工中得到了廣泛應用。

利用頂管機進行頂升是橋梁建設的一個重要環節。墩柱提升支撐體系以16根鋼管為主體，采用螺栓連接以保證結構的穩定性。采用內植物移植法將鋼管支架與平臺基座相結合，以增強其穩定性。鋼管的選擇主要以Ф609 mm和Ф500 mm兩種規格為主。

千斤頂頂升支撐體系采用鋼箱混凝土墊塊，標準尺寸為32 cm×32 cm×10 cm和86 cm×84 cm×20 cm。這種鋼塊相較于純鋼固體塊，具有更高的強度比和更輕的重量，加工精度易于控制，主塊累積誤差小于4 mm，為施工提供了有力保障。

頂升偏差調整措施的優化策略如下：

第一，在調坡頂升過程中，采用頂板與上梁不正交的處理對策。在頂升施工中，應不斷地調節千斤頂的水平位移，以盡量減少對上部結構的橫向作用力。每次提升0.31°，應在千斤頂和箱底鋼板之間添加一塊楔形鋼板，一次性調節千斤頂的垂直度，大大降低頂升過程中的水平作用力。

第二，調坡頂升中千斤頂水平位移的處理方案。調坡頂升時，箱梁及千斤頂的水平位移隨斜坡的改變而改變，但下支座的位置基本相同。這樣會造成千斤頂偏離下支座的中心位置。在這種情況下，需要對安裝在箱形箱上的千斤頂進行精確定位，使其與支撐中心一致，從而保證整個頂升過程的穩定。

第三，對箱梁在頂升過程中存在的橫向變形問題進行探討。當抬起上部結構時，梁在水平方向上的投影將增大。當M4伸縮縫寬度不符合設計要求時，需要將其拆掉。

5 設置頂升限位裝置

頂升限位裝置在橋梁施工中具有至關重要的作用。圖4為頂升限位裝置示意圖：

為了確保頂升過程的穩定，需采取以下措施：

首先，從橋墩限制的角度出發，分別在橋墩一側設兩個混凝土限制點，并對其進行了分析。在箱梁下部，采用合理的柱距，保證鋼結構受約束，并與柱距保持10 mm間隔，形成一種特殊的拉拔式限位機構。考慮該橋的抬升是一種動力過程，為避免產生橫向變形，該研究還在立交橋交叉路口及橫橋上分別設置了限位器，并對其進行了分析。豎向構件選取雙槽鋼桿件為橫向斜拉桿。該系列H形鋼材共12 m，分為2層，每層6 m，橫橋間6 m，均為Q235鋼材。

然后，該文對縱向限制的要求也進行了研究。通過對橋梁上部結構物的自重分析，得出橋梁的縱向受力。跨線橋的最大自重為25 620 t，因此其豎向推力為77 t。為保證梁的縱向穩定，在梁的上部布置5根縱向限制器，在梁的兩端分別布置8根縱錨。同時，為保證各錨固件及螺桿的受力符合設計要求，采用50 t的螺旋千斤頂，并在其一側安裝50 t以上的螺栓千斤頂。經計算證實，該機構既能滿足設計要求，又能保證螺桿千斤頂的安全系數達到3.4。

最后，為加強橋梁的橫向限制作用，在橋臺處增設鋼筋混凝土約束柱，并在箱端設置混凝土牛腿。該發明是一種采用鋼板焊接的方法，它是將膨脹段兩邊的橋面鋪裝清理干凈，然后用植筋法將其固定在箱梁上。這種方法既能限制梁的縱向位移，又能適應梁的旋轉，還能保證成橋后的伸縮縫寬度在規定的范圍內。

6 結論

通過對裝配式橋梁頂升調坡關鍵技術的研究，該文深入探討了該技術在橋梁建設中的應用及其面臨的挑戰。研究結果表明，裝配式橋梁頂升調坡技術在實際施工中具有顯著的優勢和潛力，但也存在諸多需要改進和優化的地方。為此，該文提出了一系列針對性的措施和建議，以期為該技術的進一步推廣和應用提供有益參考。

參考文獻

[1]胡承澤，羅冰，高洪波，等.裝配式橋梁頂升調坡關鍵技術研究[J].施工技術（中英文），2024（12）：135-139+161.

[2]姚強強.三維激光掃描技術在高鐵盾構隧道調線調坡中的應用[J].工程技術研究，2023（24）：50-52.

[3]張世濤.地鐵調線調坡技術研究——以廣州地鐵知識城支線為例[J].工程技術研究，2023（17）：45-49.

[4]曹波.三維激光掃描技術在高鐵盾構隧道調線調坡中的應用[J].鐵道勘察，2023（4）：53-58.

[5]梁彧，竇勇芝.市政高架橋同步頂升調坡改造關鍵技術[J].天津建設科技，2023（1）：27-30.

[6]高帥，馬全明，符新新，等.三維激光掃描技術在地鐵隧道調線調坡測量中的應用研究[J].城市勘測，2022（5）：146-148.

[7]聶涔，王仲林.基于粒子群算法的城市軌道交通智能調線調坡研究[J]. 武漢理工大學學報（交通科學與工程版）， 2022（5）：827-831.

[8]王峰民，王立.盾構盾體頂升調坡技術研究[J].建筑機械化，2022（9）：40-42.

收稿日期：2024-07-15

作者簡介：王建（1977—），男，本科，副高級工程師，從事路橋施工管理工作。