丁正洪，朱 穎

（中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100000）

1 項(xiàng)目概況及特點(diǎn)

江浦路吳淞江大橋?yàn)閱嗡崩瓨颍憾展探Y(jié)主橋跨徑為2 m×101 m，于2005年建成通車，使用狀況良好，橋下航道整治工程航道改建等級為Ⅲ級，大橋現(xiàn)狀通航凈高不滿足Ⅲ級航道通航標(biāo)準(zhǔn)要求，需由現(xiàn)狀通航凈高調(diào)整至通航凈高7 m。橋下凈寬滿足航道要求，僅橋下凈高不滿足通航要求，在此次改造中，通過整體同步頂升技術(shù)對該橋進(jìn)行改造，本次改造橋梁整體抬高1.87 m。本橋最大頂升重量約23 000 t，單墩重約18 000 t，遠(yuǎn)大于目前已頂升橋梁的單墩重量。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析與評價(jià)

近年來，隨著電子技術(shù)的發(fā)展已有許多橋梁頂升的成功案例，其在橋梁改造中應(yīng)用日趨廣泛。頂升改造相對于傳統(tǒng)的橋梁拆除重建，是一套高效的、低碳、環(huán)保、綠色的橋梁建筑技術(shù)，具有良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

2003年，天津獅子林大橋成功完成了橋梁的整體抬升改造，總抬升高度1.271 m。獅子林橋是國內(nèi)第一座采用整體頂升技術(shù)改造的橋梁，開創(chuàng)了國內(nèi)橋梁頂升領(lǐng)域的先河。

2006年，浙江省湖州屺風(fēng)大橋橋梁改造工程，為了滿足橋梁通航凈空要求，施工方案采用頂升改造，主引橋同步抬升高度為2.5 m。主橋頂升重量為1 800 t，引橋總頂升重量為2 520 t，全橋整體頂升總重量為4 320 t。

2010年，同三國道跨橫潦涇大橋頂升改造工程完成了世界最大跨徑、最長聯(lián)、重量最重的橋梁頂升工程。橋梁總寬27.5 m，按左右分幅布置，全橋總長779 m 。主橋采用85 m+125 m+85 m三跨變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，主橋單幅上部結(jié)構(gòu)總重10 408 t。引橋?yàn)楹喼О辶海瑑蓚?cè)各11孔，跨徑為22 m，引橋總長2 m×242 m=484 m，引橋單幅11跨整體頂升重量約為6 905 t。單幅全橋重約24 200 t，整個(gè)頂升工程總重48 400 t。整體頂升1.58 m。

圖1 橋梁整體布置

橫潦涇大橋的成功頂升開創(chuàng)了大跨徑橋梁整體頂升的先例，推動了橋梁頂升技術(shù)在大跨度橋梁改造中的應(yīng)用，為頂升尺度的大幅度突破作出了重大貢獻(xiàn)。

由于大多數(shù)的現(xiàn)役橋梁建造時(shí)間不長，仍能使用，只是其高度已經(jīng)不能滿足現(xiàn)實(shí)情況的需要，必須對橋梁進(jìn)行改造。拆除重建不僅成本過高，造成較大的資源浪費(fèi)，而且對環(huán)境也有污染，不利于可持續(xù)發(fā)展。橋梁整體同步頂升改造技術(shù)具有較大的社會意義和經(jīng)濟(jì)意義，也是我國建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的重要措施。

在以往橋梁頂升案例中，頂升的結(jié)構(gòu)一般為簡支梁或連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，而塔梁墩固結(jié)體系矮塔斜拉橋則整體同步頂升技術(shù)尚屬首次，缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和參考依據(jù)。

3 主橋頂升方案研究比選

本橋?yàn)樗憾展探Y(jié)體系，橋梁上部結(jié)構(gòu)通過拉索、塔傳力至橋墩，但頂升改造橋墩必須截?cái)?，因此本橋頂升關(guān)鍵問題在于頂升時(shí)采用何種托換方式。本橋橋墩高度不大，承臺有條件作為頂升系統(tǒng)下部著力點(diǎn)。對于頂升系統(tǒng)上部著力點(diǎn)，千斤頂頂升系統(tǒng)上部著力點(diǎn)一般分為兩種：一種千斤頂直接作用于上部梁結(jié)構(gòu)；另一種通過托換結(jié)構(gòu)，在橋墩墩身鉆孔打洞，澆筑或預(yù)制型鋼混凝土抬梁，抬梁外端部用混凝土澆筑聯(lián)系成一個(gè)整體，然后割斷橋墩，通過抬梁將上部結(jié)構(gòu)頂起。

對吳淞江大橋主橋主墩頂升方案進(jìn)行了多方比較，最終明確了一種頂升方案：

（1）方案一：墩柱穿抬梁法+外側(cè)抱柱梁法。首先采用水鉆距離原承臺頂面高度約1 m處在空心部分墩柱前后側(cè)鉆出尺寸為550 mm×2 050 mm的孔洞，將預(yù)制鋼砼抬梁（尺寸為500 mm×2 000 mm）吊裝穿放入孔內(nèi)，高抬梁與空洞內(nèi)的間隙用灌漿料填筑密實(shí)（每鉆一個(gè)孔洞就穿放一片高抬梁并填筑灌漿料與原有主墩填充密實(shí)，待強(qiáng)度達(dá)到后再鉆下一個(gè)孔洞穿放另一片高抬梁，依此類推至所有空心部分抬梁全部施工完畢），然后用灌漿料對主墩空心部分進(jìn)行填實(shí)澆筑，接著對索塔部位實(shí)心部分鉆孔、切割及安放10道抬梁?？偣彩┕?8道型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)抬梁。抬梁外端部用混凝土梁（此混凝土梁與墩身鑿毛連接，也相當(dāng)于抱柱梁）澆筑連成整體。

液壓頂升千斤頂及隨動千斤頂安裝于抬梁下部，頂升設(shè)備安裝調(diào)試完后將液壓千斤頂加載至計(jì)算頂力，然后對墩柱進(jìn)行分離切割，通過液壓千斤頂與隨動千斤頂?shù)慕惶嬷С兄另斏臀弧?yōu)點(diǎn)：此方案在頂升過程中受力明確，安全可靠。

缺點(diǎn)：抬梁施工施工過程中存在一些風(fēng)險(xiǎn)，精度要求較高，由于抬梁設(shè)置較多橋墩的連接存在不利因素。

圖3 墩柱穿抬梁法+外側(cè)抱柱梁法頂升示意圖

（2）方案二：直接頂升主墩上部箱梁底。對上部箱梁進(jìn)行加固，利用箱梁底部直接進(jìn)行頂升，把頂升設(shè)備及支撐體系（在墩的前后側(cè)承臺上局部鑿毛后澆筑鋼筋混凝土支撐墻）放置在主墩的承臺上，直接頂升上部箱梁。頂升安裝調(diào)試完畢后將液壓千斤頂加載至計(jì)算頂力，然后對墩柱進(jìn)行分離切割（切割面位于距承臺頂面1 m的墩身處），通過液壓千斤頂與隨動千斤頂?shù)慕惶嬷С兄另斏臀弧?/p>

在主梁0#塊橫隔板兩側(cè)，采取臨時(shí)加固措施，對空心部分進(jìn)行填實(shí)，以抵抗千斤頂?shù)姆戳?。本橋?yàn)樾崩瓨?，主塔的軸力占到主墩反力的一半以上，如采取此種方案，主梁的剪力驗(yàn)算無法通過，且主梁0#塊剪力流反向，同時(shí)箱梁自身與塔的連接較弱，通過加固計(jì)算無法通過。

優(yōu)點(diǎn)：下部支承點(diǎn)施工較簡單、可操作性較好，頂升墊塊更換方便；對原來的受力體系改變不大，受力明確，風(fēng)險(xiǎn)較小。

缺點(diǎn)：空間小，箱梁內(nèi)部應(yīng)力較大，箱室加固困難，通過加固依然無法滿足要求。工期相對較長。

該方案不可行。

圖4 直接頂升法示意圖

（3）方案三：抱柱梁法。采用斷柱+抱柱梁頂升法，在橋墩四周設(shè)置鋼筋混凝土抱柱梁，在墩柱的適當(dāng)位置進(jìn)行切割，利用承臺設(shè)置千斤頂，該方法基本不改變上部結(jié)構(gòu)的傳力體系。

橋梁在頂升施工時(shí)，千斤頂頂升在抱柱梁下面把力傳遞給抱柱梁，抱柱梁通過與墩之間新舊混凝土的摩擦力傳遞剪力給橋墩，再通過橋墩傳遞給上部結(jié)構(gòu)。

本工程只能設(shè)置在現(xiàn)有主墩四周，以往所用的抱柱梁托換僅限于較小的柱（2 m×2 m以內(nèi)）或較輕的柱（1 500 t以內(nèi)），由于本項(xiàng)目的墩處較大（25.4 m×5.2 m）且重（重達(dá)1.7萬t），已遠(yuǎn)超出以往托換抱柱的經(jīng)驗(yàn)范圍；同時(shí)以往設(shè)置的抱柱梁與原有的柱是通過新舊砼的摩擦傳遞剪力，原有柱內(nèi)部基本上不產(chǎn)生拉應(yīng)力，而此處由于主墩較大，在四周設(shè)置完成抱柱梁后，在原有主墩內(nèi)將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，對主墩這種較大的柱進(jìn)行抱柱，在理論上超出原有的抱柱理論。

優(yōu)點(diǎn)：①抱柱梁施工簡單且設(shè)置位置較靈活，對于支撐體系的穩(wěn)定要求較小。②不改變柱上部的傳力體系。

缺點(diǎn)：由于主墩支座反力太大，超出斷柱-抱柱梁頂升理論。

圖5 斷柱-抱柱梁法頂升示意圖

（4）方案四：斷樁+抱柱（樁）梁法。利用下部樁基設(shè)置上下兩道抱樁梁，抱樁梁與樁采用植筋連接，其中下抱樁梁作為千斤頂頂升的基礎(chǔ)，上抱樁梁設(shè)置在承臺的底部與承臺連接在一起作為頂升的上部受力體系，頂升液壓千斤頂和隨動千斤頂設(shè)置在上下兩道抱樁梁之間，對上下抱樁梁間的樁進(jìn)行切割，整體頂升后對切割的樁進(jìn)行接高。

優(yōu)點(diǎn)：由于主墩太重，降低了托換墩柱的過程風(fēng)險(xiǎn)，頂升時(shí)受力較清晰，方案也較簡單。

缺點(diǎn)：由于樁基施工混凝土振搗質(zhì)量不如立柱結(jié)構(gòu)密實(shí)，所以樁基混凝土是否適合于抱柱，存在一定的不確定性；另外要在承臺下方施工，同時(shí)要做8 m左右深的水中圍堰，圍堰風(fēng)險(xiǎn)較大。

4 結(jié)論

綜上所述，經(jīng)過對以上四種方案的研究比選，方案二總體不可行，方案三和方案四方案基本可行，但存在較大的不確定因素，方案一“墩柱穿抬梁法+外側(cè)抱柱梁法”可用于塔梁墩固結(jié)矮塔斜拉橋頂升改造施工。