楊國章

[上海浦東路橋（集團(tuán)）有限公司，上海市 200135]

0 引 言

在現(xiàn)代老橋改建等項(xiàng)目中，橋梁頂升比橋梁拆除重建具有明顯的優(yōu)勢。在老橋相關(guān)數(shù)據(jù)滿足生產(chǎn)工作條件的前提下，頂升施工工藝是一種效率高、周期短、資源利用率高且環(huán)境污染低的新型工藝。該工藝充分體現(xiàn)了“綠色建造、快速施工”的理念[1]。

橋梁頂升施工使用千斤頂、PLC 變頻同步頂升系統(tǒng)、鋼支撐等能重復(fù)使用的設(shè)備，設(shè)備周轉(zhuǎn)率高。施工作業(yè)中采用腳手架環(huán)繞作業(yè)，能夠較好地減少揚(yáng)塵等污染，給施工人員提供安全的作業(yè)環(huán)境。

課題組現(xiàn)以濟(jì)陽路（盧浦大橋—閔行區(qū)界）快速化改建工程1 標(biāo)段的楊思路跨線橋頂升為研究對(duì)象，并根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，討論介紹調(diào)坡頂升施工工藝。

1 工程概況

楊思路跨線橋?yàn)楝F(xiàn)有東、西兩幅分離式地面跨線橋，西幅跨線橋上部結(jié)構(gòu)為空心板梁，下部結(jié)構(gòu)為倒T 蓋梁、方形立柱、承臺(tái)，基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。JYLW76# 墩為跨線橋中間區(qū)域，頂升高度最小為2.342 m。JYLW72# 墩和JYL80#墩為跨線橋起點(diǎn)和終點(diǎn)區(qū)域，頂升高度分別為5.226 m 和5.158 m，起點(diǎn)（終點(diǎn)）與跨中頂升的高差為2.884（2.816）m。在頂升過程中，對(duì)高差2.888（2.816）m 的調(diào)整即調(diào)坡頂升。頂升高度和頂升跨數(shù)見表1。

表1 頂升高度和頂升跨數(shù) 單位：m

2 橋梁調(diào)坡頂升方案比選

對(duì)于簡支板梁調(diào)坡頂升，本項(xiàng)目采用安裝分配梁的方式進(jìn)行蓋梁和板梁同步頂升。對(duì)于各墩頂升至設(shè)計(jì)高度的順序有兩種方案可供選擇。

2.1 方案一：各墩按照比例同步頂升，同時(shí)到達(dá)設(shè)計(jì)高度

同一施工段內(nèi)各墩頂升速度比按照各墩頂升高度比進(jìn)行設(shè)定，各墩整體同步頂升、同步到達(dá)設(shè)計(jì)高度。

該方案的優(yōu)點(diǎn)為：（1）各墩按照比例同步頂升，在頂升初步階段就可以通過監(jiān)測頂升速率最大的墩柱的誤差，同時(shí)控制其他墩柱的頂升誤差。（2）在頂升過程中，同比例頂升有利于減小線型改變而引起的各項(xiàng)應(yīng)力。但由于各墩千斤頂?shù)男谐淌窍嗤模鞫枕斏俣仁遣煌?，各墩千斤頂完成一個(gè)行程的時(shí)間是不同的，所以該方案各墩支撐墊塊的時(shí)間是不同的。

由以上分析可知，該方案施工效率較低、頂升用時(shí)長、勞動(dòng)力利用率低。

2.2 方案二：各墩同步頂升、分步到達(dá)設(shè)計(jì)高度

第一步：同一施工段內(nèi)所有橋墩進(jìn)行整體同步頂升，直至設(shè)計(jì)頂升值最小的橋墩頂升至設(shè)計(jì)高度，然后該橋墩退出頂升。

第二步：其余橋墩進(jìn)行整體同步頂升，直至設(shè)計(jì)頂升值次小的橋墩頂升至設(shè)計(jì)高度，然后該橋墩退出頂升。

第n 步：按照以上步驟進(jìn)行頂升，直至設(shè)計(jì)頂升值最大的橋墩頂升至設(shè)計(jì)高度，完成頂升施工。

采用該方案進(jìn)行頂升時(shí)，僅將頂升到位的橋墩與其相鄰的已經(jīng)到位的橋墩之間的這一跨梁板處于調(diào)坡狀態(tài)，其他正在頂升的橋跨處于整體同步頂升狀態(tài)，其他頂升完成的橋跨處于靜止?fàn)顟B(tài)。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是：（1）只有單跨橋梁處于調(diào)坡狀態(tài)，對(duì)監(jiān)控比較有利。（2）逐步有橋墩及相應(yīng)的工人退出頂升施工，進(jìn)入橋墩改造等后續(xù)工序施工，對(duì)工期和提高勞動(dòng)效率有利。（3）有利于各跨梁板由于坡度變化引起的投影長度變化在跨內(nèi)由支座剪切變形吸收。

經(jīng)過對(duì)以上兩方案的比較，方案二在頂升控制難度、工期、效率等方面，均具有明顯的優(yōu)勢。因此，跨線橋簡支板梁調(diào)坡頂升采用“方案二”。

3 橋梁調(diào)坡頂升主要施工方案

第一步：既有橋梁檢測；橋梁現(xiàn)場檢查復(fù)核。

第二步：橋梁基礎(chǔ)頂升工作坑土方開挖。

第三步：安裝各項(xiàng)設(shè)備（梁底分配梁安裝；頂升鋼支撐；千斤頂及液壓設(shè)備；縱橫向限位結(jié)構(gòu)）。

第四步：液壓系統(tǒng)調(diào)試；預(yù)頂升。

第五步：切斷橋墩。

第六步：交替式頂升到位。

第七步：墩柱接高。

第八步：鋼支撐拆除；道路修復(fù)。

4 調(diào)坡頂升控制指標(biāo)

按照施工圖設(shè)計(jì)及《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F80/1—2017）[2]、《橋梁頂升移位改造技術(shù)規(guī)范》（GB/T 51256—2017）[3]、《城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（CJJ 2—2008）[4]的要求，調(diào)坡頂升施工的最終目標(biāo)是：橋梁頂升施工完成后的線型與設(shè)計(jì)線型在各測點(diǎn)的誤差均控制在規(guī)范規(guī)定和設(shè)計(jì)要求的范圍之內(nèi)。施工前，制定了如下控制標(biāo)準(zhǔn)：

（1）頂升施工總目標(biāo)是成橋后橋面高程與設(shè)計(jì)值誤差控制在+10 mm 以內(nèi)。

（2）成橋后，縱橫偏位與設(shè)計(jì)值誤差控制在±20 mm 以內(nèi)。

（3）成橋后，墩柱垂直度不大于0.3%H 且不大于20 mm。

5 調(diào)坡頂升指標(biāo)控制措施

5.1 縱向限位

調(diào)坡頂升過程中，梁體的水平投影會(huì)變長。同時(shí)，混凝土梁的熱脹冷縮導(dǎo)致梁體長度發(fā)生改變，會(huì)對(duì)頂升設(shè)備和梁體本身結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。為了防止該不利影響的產(chǎn)生，需要保證伸縮縫部位的寬度大小，同時(shí)保證橋梁不能無限制地縱向位移。在伸縮縫部位安裝推拉裝置，保證伸縮縫的寬度，同時(shí)也起到一部分橫向限位作用。

頂升前縱向限位裝置立面圖和實(shí)景見圖1、圖2。

圖1 頂升前縱向限位裝置立面圖（單位：mm）

圖2 縱向限位照片

5.2 橫向限位

簡支梁橋和墩柱頂升高度較大，頂升過程中上部結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)水平位移偏差。利用鋼支撐在橋墩周圍焊接14 號(hào)槽鋼限位裝置（限位裝置四周距離橋墩表面5 mm），限制橋墩位移，確保橋墩連接對(duì)位準(zhǔn)確。即在每個(gè)墩柱做格構(gòu)柱限位裝置，在墩柱四周的承臺(tái)上安裝格構(gòu)式鋼結(jié)構(gòu)限位，切割后的上端墩柱卡在該格構(gòu)柱內(nèi)上升，起到限位效果。

橫向限位平面設(shè)置和立面設(shè)置見圖3、圖4。

圖3 橫向限位平面設(shè)置

圖4 橫向限位立面設(shè)置（單位：mm）

5.3 梁端切割

板梁調(diào)坡頂升時(shí)，板梁端面與倒T 蓋梁之間的縫隙會(huì)發(fā)生變化，各條縫隙的變化值應(yīng)在頂升前完成計(jì)算。當(dāng)板梁與蓋梁可能發(fā)生碰撞時(shí)，應(yīng)事先對(duì)板梁端部進(jìn)行切割。不會(huì)發(fā)生碰撞時(shí)，可在頂升完成后再進(jìn)行切割。切割以不傷害梁體主筋和預(yù)應(yīng)力筋為宜。

5.4 施工監(jiān)測

施工監(jiān)測指頂升過程中為保證橋梁的變化情況在可控范圍內(nèi)所進(jìn)行的測量控制，包括沉降、位移、壓力等，貫穿于頂升全過程中。本監(jiān)測措施應(yīng)與第三方監(jiān)測獨(dú)立進(jìn)行，以便相互驗(yàn)證分析。

5.4.1 監(jiān)測點(diǎn)布置

監(jiān)測點(diǎn)布置以能有效反映橋梁頂升過程中各部位的變化情況為宜?？刂茀^(qū)域設(shè)置位移傳感器控制位移的同步性，精度控制在3 mm。位移傳感器與頂升控制室連接形成位移的循環(huán)控制進(jìn)而實(shí)現(xiàn)頂升過程中位移的精準(zhǔn)把控[5]。

位移傳感器固定于切割斷面以上的墩柱側(cè)面上，頂升時(shí)，記錄梁體頂升高度并控制梁體的位移和姿態(tài)[5]。

板梁頂升監(jiān)測點(diǎn)布置見圖5。

圖5 板梁頂升監(jiān)測點(diǎn)的布置圖

5.4.2 頂升監(jiān)測內(nèi)容及部位

PLC 頂升控制系統(tǒng)上配置的位移傳感器和壓力傳感器（見圖6、圖7），屬于實(shí)時(shí)監(jiān)測。其他包括承臺(tái)沉降、橋面標(biāo)高、水平位移偏差、縱向位移偏差、墩柱偏移等監(jiān)測，屬于動(dòng)態(tài)監(jiān)測（見表2）。監(jiān)測數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)送到頂升控制室，為后續(xù)頂升施工控制提供依據(jù)。

表2 施工監(jiān)測點(diǎn)位和監(jiān)測內(nèi)容

圖6 應(yīng)力傳感器

圖7 位移傳感器

（1）承臺(tái)沉降觀測。頂升前，在墩柱兩側(cè)的承臺(tái)上布置沉降觀測點(diǎn)。頂升時(shí)，測量承臺(tái)沉降值，如超出預(yù)警值，及時(shí)分析原因，采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。

（2）頂升過程位移及同步性監(jiān)測。采用位移傳感器進(jìn)行頂升過程的位移和同步性監(jiān)控，位移傳感器對(duì)應(yīng)于千斤頂分組，對(duì)稱布置于橋墩切割面兩側(cè)。橋面高程觀測用來推算每個(gè)橋墩的實(shí)際頂升高度。測點(diǎn)設(shè)在橋面上，在每個(gè)墩柱位置的橋面兩側(cè)設(shè)置2個(gè)測點(diǎn)，每跨共設(shè)4 個(gè)高程監(jiān)測點(diǎn)。

（3）橫向位移偏差。每一跨橋面中線布置2 個(gè)點(diǎn)，用全站儀測量橋面橫向（軸向）偏移量。

（4）縱向位移觀測。頂升過程中，梁體縱向位移和立柱垂直度采用以下方法控制：在橋梁縱向的立柱側(cè)面從上到下彈出一整條墨線，并保證墨線在墩柱切割面以下，在墨線上方蓋梁處懸掛垂球。通過垂球線與墨線的相對(duì)關(guān)系確定梁體的縱向位移，并與計(jì)算值進(jìn)行比較[5]。

（5）液壓壓力監(jiān)測。采用壓力傳感器進(jìn)行千斤頂液壓壓力的監(jiān)控，壓力傳感器內(nèi)置于液壓泵站內(nèi)，每組液壓千斤頂對(duì)應(yīng)安裝一只液壓傳感器，每個(gè)墩柱取4 個(gè)點(diǎn)計(jì)算。

（6）墩柱偏移。用經(jīng)緯儀測墩柱垂直度，儀器架設(shè)夾角為90°方向，每個(gè)墩柱取2 個(gè)點(diǎn)計(jì)算。

5.4.3 監(jiān)測過程控制

頂升施工前，由頂升技術(shù)人員和操作人員共同測量初始值。頂升施工開始后，每隔2 個(gè)小時(shí)對(duì)位移傳感器、縱向位移偏差、橫向位移偏差、千斤頂液壓壓力，以及各橋面高程變化情況做一次全面測量并記錄數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)分析，將實(shí)測值與預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)值進(jìn)行比較。若在目標(biāo)值范圍內(nèi)，則可進(jìn)行后續(xù)頂升。若超出目標(biāo)值，應(yīng)立即停止頂升作業(yè)，分析產(chǎn)生偏差的原因，找到應(yīng)對(duì)措施并及時(shí)進(jìn)行偏差調(diào)整。調(diào)整后的數(shù)據(jù)均滿足目標(biāo)值的要求后，方可繼續(xù)頂升。

5.4.4 第三方監(jiān)測

為保證頂升過程中各項(xiàng)位移和應(yīng)力值在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，并確保頂升過程中的施工安全，在施工中應(yīng)全過程、全方位配置第三方監(jiān)測。 第三方監(jiān)測應(yīng)由有資質(zhì)能力的單位負(fù)責(zé)實(shí)施。 施工前監(jiān)測主要是對(duì)各監(jiān)測點(diǎn)取得各項(xiàng)監(jiān)測參數(shù)的初值，主要包括縱向位移、橫向位移、橋面高程、墩柱垂直度、千斤頂（鋼支撐）應(yīng)力、局部裂縫、溫度等。

在施工現(xiàn)場，監(jiān)測單位與施工單位在同一個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行頂升控制和頂升監(jiān)測，及時(shí)溝通，對(duì)每一個(gè)頂升行程均應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的相互比較，保證橋梁頂升可控。

6 調(diào)坡頂升實(shí)施效果

通過以上橫向限位、縱向限位、施工監(jiān)測和第三方監(jiān)測，能有力地保證橋梁在頂升期間和頂升后滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求。現(xiàn)以楊思路西幅跨線橋頂升前與頂升完成后的實(shí)測數(shù)據(jù)（見表3）來說明。由表3 的數(shù)據(jù)分析可知：

表3 各項(xiàng)偏差 單位：mm

（1）橋梁頂升后的高程與設(shè)計(jì)高程差值范圍在+3～+9 mm 之間，滿足規(guī)范+10 mm 的要求。

（2）橫向偏移與設(shè)計(jì)值偏差在-11～+17 mm 之間，滿足規(guī)范要求的±20 mm 的要求。

（3）縱向偏移與設(shè)計(jì)值偏差在-15～+15mm 之間，滿足規(guī)范要求的±20 mm 的要求。

（4）墩柱垂直度與設(shè)計(jì)值偏差在1～6 mm 之間，滿足規(guī)范要求（按最小頂上高度2.342m 計(jì)算）的7 mm的要求。

橋梁頂升過程是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，除了頂升施工的監(jiān)測系統(tǒng)外，引進(jìn)獨(dú)立的第三方監(jiān)測單位對(duì)施工進(jìn)行全過程、全面、全方位實(shí)時(shí)監(jiān)控很有必要。通過實(shí)測的回歸分析數(shù)據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)進(jìn)行識(shí)別和修正，并預(yù)報(bào)下一階段工作狀態(tài)，以便及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，使橋梁頂升移位改造始終處于安全控制之中[3]。

7 結(jié) 語

橋梁調(diào)坡頂升規(guī)模大、專業(yè)性強(qiáng)、頂升高度和難度均較大，如何保證施工質(zhì)量是工程重點(diǎn)、難點(diǎn)之一。為確保頂升過程中梁體位移軌跡始終在允許誤差范圍內(nèi)，施工前方案設(shè)計(jì)中應(yīng)加強(qiáng)縱向限位和橫向限位設(shè)計(jì)，并確保裝置具有足夠的剛度，滿足縱向限位、橫向限位的要求。