姜永娟

(浙江公路水運工程監(jiān)理有限公司，浙江杭州 310004)

我國內河流域上的大跨徑鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋多始建于二十世紀八九十年代，這些橋梁的普遍特點是通航設計等級較低，橋梁整體質量狀況良好。但隨著我國經濟的發(fā)展，特別是近十年突飛猛進的發(fā)展，內河流域的通航能力已無法適應經濟發(fā)展的需要，因此，對我國內河流域的疏浚與拓寬，以及對內河上的千萬座橋梁的改造已迫在眉睫。然而，舊有橋梁大多數仍在經濟服務期，通行狀況良好，對其報廢重建，無疑會造成社會資源的極大浪費，同時也不符合當前政府極力主張的環(huán)保、低碳、可持續(xù)性經濟發(fā)展戰(zhàn)略。對舊有橋梁通航凈空的改善，最佳方法就是不破壞原有橋梁，對其進行整體頂升，既環(huán)保低碳，又節(jié)約大量資源。

1 柱式墩鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋型概述

柱式墩連續(xù)箱梁是我國20世紀最常見的橋型，該類型橋梁的橋跨布置基本是邊跨+主跨+邊跨，主跨徑通常60 m～150 m，邊跨徑通常為主跨的0.5倍～0.7倍，橋梁寬度在8 m～20 m，主要是考慮地方車輛及人員跨航道的需要。橋梁上部構造通常采用單箱雙室或三室、雙箱單室或雙室結構，下部構造大多數是由樁基礎+承臺+立柱+蓋梁(系梁)組成。這種橋型的特點是輕便、整體穩(wěn)定性好，且施工技術成熟方便，因此被廣泛采用(典型橋型見圖1，圖2)。

2 鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋頂升施工特點

2.1 頂升重量大

橋面寬8 m～20 m 3跨連續(xù)箱梁重量將達3 000 t～7 000 t，這對頂升千斤頂的布置與選型增加了難度。

2.2 頂升面積大

一般3跨～4跨1聯(lián)同步頂升的面積將達2 000 m2～2 500 m2，在這么大范圍內實現(xiàn)同步頂升，要求橋面不裂、不傾斜，同步控制設備的精度與監(jiān)控要求較高。

圖1 連續(xù)箱梁主橋0號墩

圖2 連續(xù)箱梁邊跨1號橋墩臺

2.3 頂升高度較大

對于舊橋的通航凈空改善，頂升高度至少在2 m以上，否則頂升經濟效益不佳。較大的頂升高度，要求頂升循環(huán)次數多，臨時墊塊使用多，這對支撐體系的強度、剛度及穩(wěn)定性的要求較高。

2.4 頂升的同步性控制要求高

在頂升過程中，要求整個1聯(lián)的箱梁同步頂升抬高，且梁體縱向、橫向位移必須控制在一定范圍內，同時垂直傾斜度不得大于0.5%，否則因頂升的支點變化、梁體的傾斜，以及不同步性頂升將對箱梁產生次生應力損傷，嚴重影響橋梁工后使用安全與承載能力。

3 柱式墩鋼筋混凝土連續(xù)箱梁頂升方案的選擇

3.1 主橋0號墩柱頂升方案的選擇

由于頂升的梁體重量較大，且柱式墩頂能夠放置千斤頂的位置有限，同時連續(xù)箱梁支座部位與箱梁底空間高度有限，通常不會超過20 cm，因此難以在墩頂有限的空間內布置數量多、頂升重量大、頂升行程大的千斤頂。如果將千斤頂布置在墩縱向兩側，由于箱梁一般在縱橫向是變截面的，且一般0號塊梁肋處面積較小，能承受著力點位置有限，因此選擇斷柱頂升方案，即把立柱割斷，將立柱上端連同蓋梁、支座、梁體整體頂升到設計高度后接柱(見圖3，圖 4)。

圖3 主橋0號墩千斤頂布置立面圖

圖4 Ⅰ—Ⅰ 剖面圖

在千斤頂著力點的選擇時，為避免千斤頂直接作用在蓋梁底，而造成集中應力對蓋梁的損傷，可采用抱柱梁轉移千斤頂上著力點，這種方案也為多頂同時作業(yè)提供足夠的空間與平面位置。

柱底承臺面積有限，且經常性處于水下一定深度，為解決千斤頂下著力點，以及為較多的千斤頂提供同時作業(yè)空間與平面位置，可采用下抱柱梁方案予以解決。

3.2 主橋邊跨墩頂升方案的選擇

連續(xù)箱梁端部1號墩支座部位空間高度較小，且墩頂面積較小，難以在墩頂位置狹小空間內布置大噸位、數量多的千斤頂，同0號墩位處頂升方案一樣采用斷柱頂升的辦法。

考慮邊跨1號墩處承臺面積較大，且一般處于岸邊綠地上，千斤頂下部承力基礎可考慮承臺，如果承臺承載力不夠，也便于對綠地承臺進行加固處理。千斤頂上部承力可參考主橋0號墩布置方案，采用上抱柱梁，即將1號墩立柱割斷，千斤頂將立柱上端與蓋梁、支座、箱梁體一同頂升到設計高度，主要原因是直接作用在蓋梁底，面積空間有限，且不宜將千斤頂直接作用在蓋梁底，避免集中應力造成蓋梁受損。

4 柱式墩連續(xù)箱梁頂升施工程序

頂升施工程序見圖5。

5 柱式墩連續(xù)箱梁頂升施工注意事項

5.1 施工場地清理及前期工作準備

在頂升作業(yè)前，最重要的是技術準備與設備準備，具體包括:

1)頂升方案必須經過專家組評審，且經過監(jiān)理批準。

2)頂升施工前必須先行辦好水上、水下施工許可，封閉或限制通航，封閉或限制通航的方案必須得到航道主管部門批準，特別是限制通航的交通維護方案要經過專家論證，絕對避免施工過程中發(fā)生來往船只碰撞頂升支撐體系構件。

3)頂升設備的選擇至關重要，要根據頂升的最大重量、高度，以及著力點空間位置等選擇適合的千斤頂，一般要考慮千斤頂的最大行程、基座面積、頂升高度、最大頂升能力等參數。

4)頂升過程的監(jiān)控設備選擇，監(jiān)控內容含頂升過程中梁體各關鍵部位的應力監(jiān)控、頂升過程中梁體前后左右位移監(jiān)控、傾斜監(jiān)控，以及上下抱柱梁或承臺、支撐格構桿件的關鍵部位的位移及應力變化，同時還要注意梁體頂升同步監(jiān)控。

5.2 鑿毛立柱

圖5 頂升施工程序

在立柱周圍清理完畢后，要對原立柱的質量進行初步評定與探傷，以確定是否留用，以及確定上下抱柱梁距離(不能使用的部位在上下抱柱梁之間可以鑿除重新接樁)。

在確定上下抱柱梁位置后，要對抱柱梁接觸的立柱周圍進行盡量深的鑿毛處理，要求石子外露，表面粗糙，必要時貫穿立柱植筋，以增加抱柱梁與立柱的聯(lián)結力，提高抱柱梁與立柱的整體承載力。上下抱柱梁的高度、平面幾何尺寸以及擬布置千斤頂數量要經過嚴格的受力驗算確定。

5.3 植筋并澆筑抱柱梁

植筋數量及密度、規(guī)格、深度要經過驗算確定，植筋施工要嚴格按相應的規(guī)范進行，特別是植筋孔的清理必須徹底，植筋孔的大小要與所植鋼筋的直徑相匹配，所用植筋膠要有檢驗合格證。

混凝土的澆筑與養(yǎng)生同一般混凝土，混凝土的強度要達到受力計算確定的強度標準。

5.4 安裝橋梁頂升支撐體系

支撐體系由分配梁、千斤頂支撐、支座處支撐以及聯(lián)系桿件等組成。

1)千斤頂下部的臨時支撐可采用鋼管，鋼管的直徑、厚度要經過計算確定，同時要用法蘭連接于下抱柱梁上。鋼管的側面焊有連接用型鋼。在頂升過程中，可能因頂升高度的不同，需要對鋼管、鋼板進行調控、置換，即當頂升一個行程后使用鋼板進行密貼墊高，當鋼板達一定高度后，可置換成下墊鋼管。鋼墊塊的高度要準備多種不同的厚度，鋼管的高度最好采用統(tǒng)一高度，目的是為了鋼管側面連接構件位置的統(tǒng)一，以方便縱橫向整體支撐系統(tǒng)構件的形成。2)分配梁設置在上抱柱梁底部，千斤頂通過螺栓懸吊于分配梁上，在頂升過程中隨著抱柱梁的上升而上升。

5.5 安裝橋梁限位架

為避免頂升過程中橋梁產生橫、縱向偏移，設立限位裝置，限位裝置包括箱梁限位裝置和墩柱處的縱橫向限位鋼柱。

結構限位能夠確保水平偏移量控制在允許的范圍內，以保證頂升的安全及頂升著力點的位移。

5.6 頂升設備安裝

為便于頂升操作，所有千斤頂均按向下方向安裝，即千斤頂底座固定在上抱柱梁下方。千斤頂安裝時應保證千斤頂的軸線垂直，以免因千斤頂安裝傾斜在頂升過程中產生水平分力。

千斤頂的上下均設置鋼墊板以分散集中力，保證結構不受損壞，千斤頂吊頂鋼板與抱柱梁底間用楔形鋼板墊實，每個監(jiān)控點均可采用光柵尺監(jiān)測墩柱位移量。

5.7 墩柱切割

當各種頂升設備、穩(wěn)固支撐安裝完成并調試后，將對橋梁立柱進行切割，切割宜采用新型無震動切割設備對立柱進行切割。

5.8 試頂升、設備調試

在正式頂升之前，要對千斤頂的頂升同步性、預設頂升力與頂升行程的對應誤差，以及整個支撐體系的穩(wěn)固性等進行試頂升與調試，為正式頂升提供可靠數據。

頂升設備調試過程中，要提供整體監(jiān)控儀器輸出數據，并與現(xiàn)場觀測數據進行比較，為正式頂升提供依據。

5.9 正式頂升

試頂升后，經過監(jiān)控數據分析及現(xiàn)場觀察，達到預設控制指標，再進行正式頂升:

1)頂升同步性控制:這是頂升成敗的關鍵，頂升過程中的次生應力產生、縱橫向位移、梁體的傾斜等基本上是由頂升的不同步性產生的，因此，在頂升過程中，要密切關注監(jiān)控數據穩(wěn)定性觀察，以及現(xiàn)場位移、頂升高度的測量。2)每次循環(huán)頂升高度與速度:不宜超過千斤頂最大行程的80%，最大頂升速度控制在10 mm/min以內，一旦監(jiān)控設備輸出的數據穩(wěn)定性差，或歷次觀測數據誤差加大，要立即暫停作業(yè)，分析監(jiān)控數據，查明原因后方可繼續(xù)作業(yè)。3)每次頂升的高度要稍高于墊塊厚度，且在每次頂升循環(huán)中其稍高厚度盡量保持一致，一是方便臨時托換操作，二可避免千斤頂回油梁體落差較大，產生過大的集中下沖應力，損傷梁體。4)整個頂升過程應保持光柵尺的位置同步誤差小于2 mm，一旦位置誤差大于2 mm或任何一缸的壓力誤差大于5%，控制系統(tǒng)立即關閉液控單向閥，以確保梁體安全。5)每一級頂升完成后，要對千斤頂的位移、壓力、梁體及抱柱梁各監(jiān)測點應力變化情況、支撐體系的位移、梁體縱橫向位移等監(jiān)控數據及時整理分析，如有異常，及時處理。

5.10 接長立柱

待頂升完成之后，對立柱上下截斷面各鑿除25 cm～30 cm左右高度的混凝土，保留芯柱，露出主筋。混凝土鑿除面須用清水清洗干凈，刷界面劑。通過接長原橋墩鋼筋并在墩側四周加設箍筋，立模，澆筑橋墩混凝土，養(yǎng)生，達到設計強度后拆模。

6 頂升過程中監(jiān)測

在整個頂升過程中要進行全程監(jiān)控，包括梁體、支撐體系、千斤頂、抱柱梁等結構的位移、應力變化和傾斜的監(jiān)控。監(jiān)控的基本原理是對頂升過程中應力、位移、傾斜等數據的采集、放大與計算機處理，任何部位的監(jiān)控數據具有同等作用，不得重視梁體應力與千斤頂數據的采集與監(jiān)控，忽視支撐體系與抱柱梁安全監(jiān)控數據的采集，同時要足夠重視立柱偏移數據的采集與監(jiān)控，實踐證明，立柱偏位超標是頂升過程中最易也最難糾正的問題。

6.1 監(jiān)測目的

整個頂升過程的監(jiān)控是一個動態(tài)過程。監(jiān)控的目的:1)保證工后梁體的應力狀態(tài)符合設計要求，保證通車貨載安全系數;2)確保頂升過程安全操作，及時消除頂升支撐系統(tǒng)的失穩(wěn)風險。

6.2 監(jiān)測部位及內容

1)承臺沉降觀測:在進行邊跨墩柱頂升時，如果千斤頂或臨時支墩設置在承臺上，在頂升過程中要在承臺的不同部位設置沉降觀測點，沉降數值要經過物理放大(杠桿千分尺放大或沉降—壓強—壓敏電阻—電流原理進行放大)，并要求對這些數據動態(tài)采集到電腦進行動態(tài)分析。2)立柱、蓋梁水平位移和垂直偏差監(jiān)控:為確保頂升過程中立柱、蓋梁縱橫向水平位移控制在允許誤差范圍，可在外立柱垂直兩個方向外側面的切割線上下，在切割前使用經緯儀或全站儀標注出兩條垂直投影線，在頂升過程中密切觀測立柱兩個方向垂直線的傾斜與水平位移。3)箱梁的水平位移監(jiān)控:梁體橫向位移與傾斜監(jiān)控可在邊跨頂端位置設置橫向水平、垂直位移或傾斜觀測基準點，方法是在邊跨箱梁頂端固定一定垂直高度的觀測牌，在觀測牌上標注一個觀測點，在頂升過程中使用經緯儀或全站儀密切監(jiān)控觀測點的漂移情況?？v向位移監(jiān)控:可在邊跨箱梁頂端側面設立一個觀測基準點，使用經緯儀或全站儀觀測箱梁縱向位移。4)梁體、抱柱梁關鍵部位的應力變化監(jiān)控:采用應力貼片不夠精確，可在關鍵部位預埋壓敏電阻，來進行應力變化監(jiān)控，具體可委托專業(yè)監(jiān)控單位進行。5)支撐體系的觀測:這是監(jiān)控的關鍵，但是支撐桿件的軸力變化在頂升過程中變化復雜。支撐桿件是連接千斤頂下墊鋼管和臨時支撐鋼管的桿件，呈現(xiàn)格構受力體系，因此任何一個鋼管的傾斜與位移均能造成支撐任一桿件的軸力變化，可委托專業(yè)監(jiān)控單位對部分桿件進行應力監(jiān)控，控制桿件的軸力上限值，避免桿件的疲勞變形，致使整體支撐系統(tǒng)失穩(wěn)。6)千斤頂的頂升力與行程及頂升的同步性的監(jiān)控:可采用上海某建筑物移位工程有限公司開發(fā)的PLC控制液壓同步頂升系統(tǒng)，對頂升力、頂升行程及頂升的同步性進行實時準確的監(jiān)控。

7 結語

鋼筋混凝土連續(xù)梁橋整體頂升施工具有廣泛的應用前景，但目前國內還沒有很實用的行業(yè)施工技術規(guī)范來指導施工，因此相關主管部門組織人員對近些年施工經驗進行總結，形成成熟的施工工法，并在我國內河流域橋梁頂升施工中加以應用，以便盡快形成行業(yè)施工技術規(guī)范，指導或規(guī)范橋梁整體頂升作業(yè)是很有必要的。本文只是對連續(xù)箱梁整體頂升作業(yè)進行簡單的探討，更為重要的細節(jié)，比如頂升過程中監(jiān)控量測的內容、方法、技術，以及橋梁整體頂升的經濟效益決策方法與模型等探討的深度還遠遠不夠，希望能引起同行業(yè)人士的關注、補充、完善。

［1］JTG J23-2008，公路橋涵加固施工技術規(guī)范［S］.

［2］GB 50367-2006，混凝土結構加固設計規(guī)范［S］.

［3］JTG 041-2000，公路橋涵施工技術規(guī)范［S］.