牙韓勝

(廣西路橋工程集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530200)

0 引言

在經(jīng)濟(jì)化水平不斷提高的同時(shí)，我國(guó)城市路網(wǎng)建設(shè)速度也越來(lái)越快，越來(lái)越規(guī)?；?、網(wǎng)絡(luò)化，早期建成的道路，受限于經(jīng)濟(jì)局限性和認(rèn)知有限性等因素，已經(jīng)無(wú)法充分滿足當(dāng)前大量的交通需求，城市道路本身的優(yōu)勢(shì)也無(wú)法最大化發(fā)揮出來(lái)，阻礙了當(dāng)前社會(huì)發(fā)展，不能靈活應(yīng)對(duì)階段性交通量增長(zhǎng)狀況[1-2]。因此，迫切需要對(duì)現(xiàn)有城市道路進(jìn)行擴(kuò)容改造，促進(jìn)交通順暢通行，建立更加完善的交通路網(wǎng)。

在我國(guó)，有很多橋梁經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的使用之后，支座在反復(fù)荷載作用下會(huì)發(fā)生擠壓變形，對(duì)這些橋梁進(jìn)行改造時(shí)，需要更換已無(wú)法滿足改建后設(shè)計(jì)荷載要求的舊支座。而在更換支座中，頂升技術(shù)能夠發(fā)揮極大的作用，具有簡(jiǎn)便、能保存橋梁原狀、節(jié)省資金等優(yōu)勢(shì)，不會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境產(chǎn)生太大的干擾[3]，能夠快速完成支座更換，恢復(fù)交通。

在舊橋頂升更換支座的過(guò)程中，如遇到部分橋梁未設(shè)置墊石的情況，會(huì)導(dǎo)致蓋梁頂作業(yè)空間受限，頂升作業(yè)難度較大。本次研究結(jié)合防城港市國(guó)門大道工程無(wú)支座墊石橋梁頂升支座更換施工技術(shù)研究的實(shí)踐，研究無(wú)墊石舊橋梁板同步頂升方案的選擇和頂升時(shí)對(duì)舊橋蓋梁的保護(hù)，盡可能準(zhǔn)確掌握同類舊橋同步頂升施工的工藝，研究出一整套更安全、更規(guī)范、可操作性更強(qiáng)的無(wú)墊石橋梁頂升支座更換施工技術(shù)，以期為同類工程提供有價(jià)值的參考借鑒。

1 工程概況

本文工程線路起點(diǎn)位于防城港大橋收費(fèi)站處，整體的布線主體符合原本的線路部署情況，經(jīng)過(guò)江山鄉(xiāng)、江平鎮(zhèn)等多個(gè)地區(qū)，在路過(guò)江平鎮(zhèn)一帶時(shí)，從鎮(zhèn)子的北面繞行，工程線路終點(diǎn)K31+680在防城與東興高速公路當(dāng)中的東西進(jìn)城大道樞紐處，全程長(zhǎng)31 680 m。

根據(jù)本項(xiàng)目的舊橋改造方案，有多座舊橋需要進(jìn)行頂升更換支座，舊橋設(shè)計(jì)頂升高度為7～16 mm，所有舊橋均無(wú)墊石，現(xiàn)以班埃中橋?yàn)榇?，研究無(wú)墊石橋梁頂升更換支座的方法。班埃中橋頂升技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 班埃中橋頂升技術(shù)參數(shù)表

2 方案比選

現(xiàn)狀橋梁橋高約15 m，中間墩柱位于水中，橋梁上游為堤壩，常年流水。舊橋設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)墊石，其支座已發(fā)生擠壓變形，梁底與蓋梁臺(tái)帽下的空間很小，無(wú)法將千斤頂直接放在蓋梁臺(tái)帽上，所以需要解決頂升時(shí)如何放置千斤頂?shù)膯?wèn)題，主要有幾種方法：(1)牛腿支架法，即在蓋梁立面鉆孔，植入化學(xué)錨栓，采用工字鋼牛腿作為頂升支架平臺(tái)；(2)落地支架法，即將橋梁下方地面進(jìn)行整平、換填、硬化后，搭設(shè)落地支架作為頂升支架平臺(tái)；(3)鑿除蓋梁混凝土法，即根據(jù)千斤頂放置位置，在蓋梁頂鑿除部分蓋梁的保護(hù)層混凝土，確保超薄千斤頂能塞入即可，并打磨混凝土面，作為頂升平臺(tái)。本文將從安全性、經(jīng)濟(jì)性和施工進(jìn)度方面比較各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇較合理的施工方法，方案比選分析如表2所示。

表2 方案比選分析表

對(duì)比分析各方案，最終選擇鑿除蓋梁混凝土法進(jìn)行頂升施工。

3 橋梁頂升施工

本項(xiàng)目梁板頂升施工于2021-09-01開(kāi)工，于2021-12-14完成本標(biāo)所有梁板頂升施工任務(wù)，總工期為105 d。本文著重描述和分析工程當(dāng)中的頂升技術(shù)。

3.1 主要機(jī)械及儀器設(shè)備(表3)

表3 主要機(jī)械設(shè)備一覽表

3.2 主要施工材料

舊橋頂升使用的材料主要為鑿除蓋梁作業(yè)及頂升作業(yè)提供作業(yè)平臺(tái)的雙排腳手架(表4)。腳手架材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)需按相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可使用。

表4 主要材料一覽表

3.3 橋梁頂升施工工藝

3.3.1 施工流程

圖1 橋梁頂升施工流程圖

3.3.2 主要施工工藝

3.3.2.1 支撐點(diǎn)設(shè)置

支撐點(diǎn)的設(shè)置要以保證梁體混凝土完整為目標(biāo)，可以通過(guò)增加千斤頂和梁底的接觸面積來(lái)減小局部混凝土受到的壓力，滿足將強(qiáng)度安全系數(shù)值維持在1.5以上的規(guī)定。在千斤頂和蓋梁、梁底接觸面之間，可以安裝一個(gè)規(guī)格為200 mm×200 mm×10 mm的鋼板，這樣可以有效擴(kuò)大上述兩者混凝土的頂壓面積，將實(shí)際梁底混凝土所承受壓強(qiáng)維持在規(guī)定范圍之內(nèi)。本文的支撐點(diǎn)具體設(shè)置為使用C50橋梁板混凝土，將混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值大小規(guī)定為32.4 N/mm2。

表5 舊橋頂升梁體重量一覽表

如表5所示為舊橋頂升梁體重量一覽表。千斤頂布置按每片梁底兩端各設(shè)2個(gè)千斤頂，以重量最大的邊梁為例。

(1)單片梁自重：

G1=混凝土重量+鋼筋重量=19.702 t

(2)橋面系自重：

G2=橋面鋪裝+瀝青路面重量

=4.66+3.37=8.03 t

每片梁面積范圍頂升總重：G=G1+G2=27.73 t

每片梁范圍內(nèi)布置4個(gè)千斤頂，每個(gè)千斤頂承重=27.73/4=6.93 t=67.91 kN

(3)混凝土局部受壓驗(yàn)算：

施工當(dāng)中添加在千斤頂和板梁之間的200 mm×200 mm×10 mm鋼板所承受的壓力面積為40 000 mm2。

可以計(jì)算出局部受壓：

67.91×103N/40 000 mm2=1.70 N/mm2，且1.70 N/mm2<32.4 N/mm2。完全滿足抗壓要求。

3.3.2.2 千斤頂選擇

本文使用的是30 t的千斤頂，其最遠(yuǎn)行程為10 mm，能夠有效頂升高度。其中，千斤頂?shù)陌踩禂?shù)為4.33，在規(guī)定范圍之內(nèi)。給每個(gè)千斤頂安裝上液壓鎖能夠避免系統(tǒng)、管路失壓，維持負(fù)載支撐。

為了保證能在蓋梁上放置千斤頂，需要在墩帽(臺(tái)帽)頂面安放每個(gè)千斤頂?shù)奈恢描彸炷?，寬度?50 mm，厚20 mm，保證梁板底面與墩帽(臺(tái)帽)之間有≥60 mm的高差安裝千斤頂。因此，在這些位置安裝千斤頂前，將安裝千斤頂?shù)姆秶鷥?nèi)的混凝土面打磨平整。在千斤頂活塞與梁底間墊設(shè)一塊10 mm厚的鋼板，防止由于應(yīng)力集中造成梁底混凝土損傷。千斤頂具體布置如下頁(yè)圖2～4所示。

圖2 千斤頂平面布置圖

圖3 千斤頂布置立面圖

圖4 千斤頂布置剖面圖

3.3.2.3 作業(yè)平臺(tái)搭設(shè)

為了方便工人在鑿除蓋梁及頂升作業(yè)時(shí)的施工，需在墩臺(tái)兩側(cè)設(shè)置雙排腳手架，腳手架采用48 mm×3.5 mm的鋼管搭設(shè)，立桿間距1.5 m，橫桿步距為1.5 m，并按照相關(guān)規(guī)范要求設(shè)置剪刀撐及掃地桿。腳手架豎向每4.5 m高通過(guò)抱箍與墩臺(tái)進(jìn)行連接，以提高腳手架的穩(wěn)固性。腳手架頂部平臺(tái)距離梁底為1.7 m，保證工人能夠站立施工。外側(cè)設(shè)置防護(hù)欄及防護(hù)網(wǎng)，保障施工安全。

3.3.2.4 安裝千斤頂

需要注意的是，在沒(méi)有安裝千斤頂之前，應(yīng)對(duì)放置位置的混凝土進(jìn)行鑿除并打磨，并在千斤頂活塞和梁底接觸面之間安裝一個(gè)1.0 cm厚的鋼板，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象，保護(hù)梁體混凝土。

3.3.2.5 試頂升

試頂升的目的是對(duì)頂升施工系統(tǒng)當(dāng)中的工作情況和稱重結(jié)果進(jìn)行審核。具體措施是在正式頂升之前將頂升的高度提高1 mm進(jìn)行試頂升。

3.3.2.6 正式頂升

通過(guò)試頂升審查之后，可以進(jìn)一步進(jìn)行正式頂升，頂升過(guò)程當(dāng)中的頂升行程要高出新支座的高度1 mm，確保安裝新支座時(shí)準(zhǔn)確就位。頂升過(guò)程當(dāng)中的最高頂升速度為1 mm/min。

3.3.2.7 落梁

落梁工作在支座更換、支座脫空處理工作執(zhí)行并檢查完成之后進(jìn)行，整個(gè)過(guò)程需要受到系統(tǒng)的同步控制，其中要保證豎線監(jiān)測(cè)點(diǎn)的同步誤差≤±1 mm。落梁速度設(shè)置為與頂升速度相同。

3.3.2.8 蓋梁頂修復(fù)

板梁頂升作業(yè)施工完畢之后，對(duì)影響千斤頂安裝、需要鑿除的墩帽(帽梁)位置，采用環(huán)氧砂漿(細(xì)石混凝土)進(jìn)行修補(bǔ)，并采用薄膜保濕養(yǎng)護(hù)≥7 d，防止出現(xiàn)收縮裂縫。

4 頂升成效

采用該頂升技術(shù)實(shí)踐于本項(xiàng)目的班埃中橋等3座無(wú)墊石橋梁的頂升施工，既能夠安全、經(jīng)濟(jì)、快速地完成舊橋頂升，又能較好地保護(hù)舊橋蓋梁及梁板頂升過(guò)程不受破壞，提高了項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)類似橋梁更換支座施工有很好的借鑒意義。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)實(shí)際案例的分析，介紹了無(wú)墊石橋梁頂升的難點(diǎn)和工藝流程。其難點(diǎn)在于頂升反力平臺(tái)的設(shè)置及對(duì)舊橋的保護(hù)。選用正確的施工方法是頂升成敗的關(guān)鍵，本文通過(guò)對(duì)頂升方案的比選與實(shí)踐，為舊橋頂升施工節(jié)省投資成本、減少施工工期，為類似工程提供了參考借鑒。