喬 禹 （安徽建工檢測科技集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230031）

1 引言

斜拉橋作為超靜定結(jié)構(gòu)，更換支座引起的橋梁結(jié)構(gòu)位移、內(nèi)力變化更為復(fù)雜，施工風(fēng)險大大增加。且外部約束對支座更換的影響也較大，增加了頂升難度。隨著技術(shù)的進(jìn)步，傳統(tǒng)的頂升工藝已經(jīng)不能滿足當(dāng)今對于安全性的要求，因為它們無法有效地抵消油缸不同步帶來的額外內(nèi)力，從而存在極大的安全隱患。

本文旨在探討重慶市某斜拉橋工程中同步頂升支座更換施工技術(shù)的可行性，通過采用PCL多點同步頂升系統(tǒng)，結(jié)合多種監(jiān)控測量手段，有效降低了施工難度，提高了施工效率，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

2 工程概況

依托工程重慶市某大橋主橋系預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土雙塔雙索面漂浮體系斜拉橋，引橋采用簡支梁橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)。橋跨總體布置（西向東）：5m（西臺）+179m+360m+179m+44m+8m×40m（東引橋）=925m，橋面寬30．6m。本項目采用該施工技術(shù)成果順利完成了該大橋大渡口側(cè)0 號墩兩個盆式橡膠支座的更換。

3 工法特點

采取多種監(jiān)控測量方式，實時監(jiān)測支座頂升過程中各控制點的應(yīng)力與應(yīng)變情況，實現(xiàn)斜拉橋的安全頂升控制。

通過PLC同步頂升設(shè)備的位移與壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)液壓千斤頂?shù)耐缴导熬庳?fù)載。

千斤頂全部置于支座墊石上，無需搭設(shè)反力支架，施工簡單方便，安全快捷，有效提高了現(xiàn)場施工效率。

4 適用范圍

本工法屬于橋梁工程領(lǐng)域，適用于斜拉橋支座更換工程。

圖1 現(xiàn)場施工圖

5 工藝原理

多點同步液壓升降控制系統(tǒng)：利用多種監(jiān)控測量方式，實時監(jiān)測支座頂升過程中各控制點的應(yīng)力與應(yīng)變情況，實現(xiàn)斜拉橋的安全頂升控制。

多種監(jiān)控測量方式：采取多種監(jiān)測設(shè)備，可對更換過程中主梁的應(yīng)力增量、索力變化以及千斤頂?shù)耐缴禒顩r進(jìn)行監(jiān)控，確保支座更換過程中主橋關(guān)鍵截面的應(yīng)力增量以及索力變化在合理的范圍內(nèi)，從而有效地提高橋梁的安全性和可靠性。

6 施工工藝流程及操作要點

6.1 工藝流程

基于現(xiàn)場施工過程和研究技術(shù)特點，確定工藝流程為施工準(zhǔn)備→設(shè)備校驗→操作支架搭設(shè)→欄桿、泄水管約束解除→監(jiān)測點布置→設(shè)備安裝→試頂→正常頂升→安裝臨時支撐→取出原支座→安裝新支座。

6.2 操作要點

6．2．1 施工準(zhǔn)備

確定上部結(jié)構(gòu)的混凝土強度和質(zhì)量；制定頂升方案；確定頂升過程中的參數(shù)，并制定應(yīng)急措施。在正式開始頂升之前，還需要對千斤頂油管和壓力表進(jìn)行調(diào)整，并檢查它們是否能夠回歸直線。

6．2．2 支座吊裝及運輸、支座拆安鋼管運輸支架的搭設(shè)

①支座吊裝及運輸

在0#橋臺的右側(cè)，用12t 吊車將GPZ20SX 雙向活動支座（規(guī)格A×B：125cm×119cm，約1．9t）、GPZ20DX 單向活動支座（規(guī)格A×B：135cm×137．5cm，約2．3t）吊裝到橋臺下右側(cè)，放在自制移動小車上面，再運輸?shù)街ё鼡Q處備用。拆除完成的舊支座采用簡易小車運送至承臺外側(cè)，采用吊車吊運至運輸車上，運輸至業(yè)主指定地點，支座吊裝過程中應(yīng)在橋面上及橋下承臺外側(cè)分別設(shè)置起重指揮人員，保證起重信號暢通，確保吊裝安全。

②支座拆安鋼管運輸支架的搭設(shè)

在墊石左右兩側(cè)的承臺上用鋼管（規(guī)格：φ48．3mm×3．5mm）搭設(shè)梯形鋼管支架平臺，平臺高度與支座墊石同高，作為運送和拆除支座的平臺及通道，如圖2所示。

圖2 橋墩處支座拆安裝平臺搭設(shè)布置圖

6．2．3 橋梁頂升約束解除

在頂升前應(yīng)對橋面各處的伸縮縫、橋面系欄桿和橋墩下泄水管、舊支座螺栓或其他設(shè)施進(jìn)行拆除，以便頂升時橋梁能夠順利上升。

①采用人工拆除原橋面上伸縮縫處的欄桿鋼管約束；

②采用人工拆除橋墩支座處泄水管的約束；

③重點清理橋面伸縮縫，使其梁板端頭處有＞2cm 的足夠空隙，以保證梁體頂升過程中的梁端轉(zhuǎn)動變形需要；如空隙不夠，可以采用線鋸進(jìn)行適當(dāng)?shù)牧憾祟^處理，以達(dá)到最佳的結(jié)構(gòu)性能。

6．2．4 千斤頂布置

單個支座的最大承載力可達(dá)20000kN，但實際承受的荷載僅為設(shè)計值的60%，即12000kN。因此，采用布頂頂升技術(shù)可以將梁體及附屬結(jié)構(gòu)物總重量提升1．5 倍，從而使單個支座的頂升力達(dá)到1800t，2 個支座的頂升力為3600t。

根據(jù)以上計算，在實際頂升施工時，按照支座設(shè)計最大承載力為20000kN的1．5 倍（3000t）布置千斤頂，因此每個支座可以安裝15個200t的千斤頂，兩個支座共布置30 個200t 的千斤頂。為了確保結(jié)構(gòu)的頂升受力平衡，我們在每個支座上安裝了16個200t的千斤頂，具體布置情況可參見圖3。

圖3 橋墩處千斤頂布置圖

在每個千斤頂?shù)纳舷虏荚O(shè)鋼墊板（鋼墊板尺寸：30cm×30cm×2cm），使千斤頂?shù)捻斏鶆蚍植加诹旱祝瑴p少局部承壓應(yīng)力，不破壞支座墊石結(jié)構(gòu)，不破壞原梁結(jié)構(gòu)。千斤頂鋼墊板距離支座墊石邊緣為5cm，防止發(fā)生崩邊現(xiàn)象。

在上鋼板上布設(shè)2mm 厚的四氟滑板（大小尺寸與上鋼板相同），涂上硅脂油，便于梁體在頂升過程中滑動，才能保證頂升的順利進(jìn)行，也不會影響梁體因溫度變化而產(chǎn)生伸縮。

6．2．5 梁體分階段頂升的準(zhǔn)備

①為確保安全，準(zhǔn)確計算梁體結(jié)構(gòu)物重量，并選擇合理的布頂數(shù)量，原則上采用布頂頂升重量是梁體及附屬結(jié)構(gòu)物總重量的1．5倍。

②準(zhǔn)確測量每塊支座的規(guī)格型號，并作詳細(xì)記錄。

③頂升系統(tǒng)及監(jiān)測點布置

根據(jù)梁體荷載及橋梁的受力特點，在每個支座縱向前后各布置8個200t的液壓千斤頂，在梁底與液壓頂間布置專用鋼墊板，同時在墊板上鋪設(shè)四氟滑板并涂刷硅脂油潤滑劑，以增大液壓頂與梁體和墩臺的受力面積，接通高壓油路，調(diào)試液壓控制系統(tǒng)的輸油管道，檢查油管密封情況。施工時在檢測監(jiān)控處（最外側(cè)千斤頂處）安裝限位器，以準(zhǔn)確控制同步頂升的高度；在千斤頂處安裝壓力傳感器和位移傳感器，以準(zhǔn)確測量梁體頂升時重量和高度的變化；在檢測監(jiān)控處安裝應(yīng)變儀，以準(zhǔn)確分析、監(jiān)測各點應(yīng)力變化。

④PLC同步頂升系統(tǒng)

全橋頂升均采用SXSLC-BP(變頻調(diào)速控制)多點同步液壓升降控制系統(tǒng)。每個控制點對應(yīng)千斤頂分組點。

6．2．6 試頂升

在專業(yè)人員的統(tǒng)一指揮下，啟動液壓控制系統(tǒng)，將墊板和梁底緊密連接，調(diào)整上下墊板間隙，完成正式頂升前的預(yù)頂。

在試頂結(jié)束后正式頂升前，將新支座用10t 手動葫蘆通過三角形運輸通道輸送到平臺處。

試頂升時，拆除欄桿固定螺栓，使其在頂升容許高度（3．5cm）內(nèi)處于自由狀態(tài)；在此過程中不解除主橋伸縮縫約束，若試頂升過程中，在設(shè)定頂升力情況下主梁未達(dá)到預(yù)定位移，應(yīng)解除伸縮縫等所有約束。

6．2．7 正式頂升

通過讀出液壓表、限位器和千分表的數(shù)據(jù)信息，將其當(dāng)作最初的“零”狀態(tài)，并將限位器和千分表的數(shù)據(jù)信息再次調(diào)零，開啟液壓系統(tǒng)，以每分鐘0．1～1．0mm 的提高速率開啟頂升，當(dāng)頂升高程超過1mm 時，終止頂升，由專人監(jiān)視梁體的細(xì)微變動及頂升裝置的運行，如有特殊狀況，及時予以調(diào)整修復(fù)，經(jīng)過專人檢驗無誤后，繼續(xù)進(jìn)行頂升，以確保安全可靠的運行。當(dāng)升高超過2mm時，應(yīng)立即暫停升高，由技術(shù)人員對升高裝置實施全面檢查，并采集位移數(shù)據(jù)結(jié)果，與理論計算結(jié)果予以比對，如果實測數(shù)據(jù)與理論計算結(jié)果一致，則持續(xù)提高，否則應(yīng)立即展開調(diào)查和分析原因。

每次頂升行程為2mm，采用單點鎖住加壓的方法實現(xiàn)保壓，由技術(shù)人員執(zhí)行系統(tǒng)檢測，并對采集數(shù)據(jù)加以修正，一旦到達(dá)預(yù)定的頂升高度，必須立即終止頂升，并將各分點油壓鎖死，以確保安全操作。及時觀測應(yīng)變儀數(shù)據(jù)，待梁體應(yīng)力分部穩(wěn)定后，進(jìn)行下一步操作。

6．2．8 設(shè)置臨時支撐

臨時支撐采用鋼板組成，鋼板間應(yīng)采取固定措施，防止錯動，保證其整體性，臨時支座沿順橋向布設(shè)兩排，分布于支座兩側(cè)，每側(cè)布置3 個，凈間距為60cm，距離支座5cm。

6．2．9 拆除支座

達(dá)到規(guī)定的抬高量后，拆除支座墊石，先取出螺栓，若螺栓發(fā)生銹蝕，無法施擰出來，應(yīng)及時涂抹松動劑，然后進(jìn)行拆除；之后拆除支座上座板，再拆除中墊和下座板。支座約束解除后，將支座鋼板旁混凝土浮漿進(jìn)行鑿打，方便舊支座的順利拖出。拖出支座時，采用葫蘆將舊支座從主梁外側(cè)方向拉出，沿支架滑移安放至承臺上，并裝入小車運至承臺外側(cè)，用12t 吊車調(diào)運至運輸車上，運輸至建設(shè)方指定地點。葫蘆拉移支座時，應(yīng)注意檢查葫蘆鎖鏈等設(shè)施是否符合要求，反力架處于穩(wěn)定狀態(tài)，并設(shè)置防打擊鋼板，保證安全。

6．2．10 支座更換

安裝新支座前，應(yīng)將安裝區(qū)域清理干凈，將新支座組裝好并預(yù)壓，將上座板螺栓固定，局部出現(xiàn)上板錨固位置主梁混凝土剝離情況或與支座鋼板間出現(xiàn)空洞間隙，應(yīng)采用高強度砂漿注入鋼板與主梁間，填充空隙，將支座和梁體組裝成一體。

6．2．11 卸壓還原

①支座和梁體組裝完成后慢慢落梁，每2mm 一個過程控制，檢查受力是否均勻，必要時進(jìn)行調(diào)整。落梁完成后，待技術(shù)人員對頂升系統(tǒng)的各項指標(biāo)檢查無誤后，再拆除液壓頂升設(shè)備的壓力。

②由專業(yè)人員觀察、采集各項頂升、監(jiān)測數(shù)據(jù)并與原測量值進(jìn)行校核。測量各點標(biāo)高和原標(biāo)高是否一致，如數(shù)據(jù)不符需再調(diào)整。

③頂升施工結(jié)束后按照設(shè)計及規(guī)范要求對橋面進(jìn)行欄桿扶手、橋下泄水管等恢復(fù)施工。

7 質(zhì)量控制

7.1 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

執(zhí)行《公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范》（JTG/T J22-2008）、《公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T J23-2008）、《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ 99-2017）、《城市橋梁設(shè)計規(guī)范》（CJJ11-2011）等有關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)范和工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定。

7.2 質(zhì)量保證措施

7．2．1 千斤頂頂升

在整體頂升程序中，應(yīng)確保同步偏差低于2mm。如果位置誤差超過2mm，系統(tǒng)應(yīng)立即停止。每一輪頂升結(jié)束后，應(yīng)對各油缸的移動和千斤頂?shù)臍鈮籂顩r進(jìn)行隨機整理和分析，如果發(fā)現(xiàn)異常狀況，應(yīng)及時處理。在主梁頂升一個行程結(jié)束后，應(yīng)測定各個距離觀察點的距離值，并測算出各個觀察點的頂升距離，以確保同步誤差的準(zhǔn)確性。

頂升過程中，每一行程結(jié)束后，設(shè)置限位卡，并采取臨時支座的方式跟進(jìn)頂升高度，防止千斤頂下落，對主梁造成損害。

7．2．2 安裝臨時支座及箱梁位移

為了防止支座錯位滑動，在原支座的前后兩側(cè)各設(shè)置了三個臨時支座。這些支座由鋼板組成，并通過焊接連接在一起。為了確保主梁在豎向頂升過程中不會出現(xiàn)位移不同步的情況，建議縱橋向相鄰墩之間的最大頂升高差不超過3mm。為了確保主梁不會出現(xiàn)橫向位移，采取了限位裝置，以確保橋梁的安全性和穩(wěn)定性，并將頂升后的線形偏差控制在5～10mm之間。

8 結(jié)語

①大跨徑斜拉橋同步頂升支座更換施工技術(shù)是對現(xiàn)有工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，為大跨徑斜拉橋支座更換同步頂升施工提供了新的技術(shù)措施，給企業(yè)帶來了良好的品牌效益。

②提高頂升作業(yè)時的精確控制，減輕支座更換過程中的施工風(fēng)險，防止施工過程中事故的發(fā)生。

③在整個施工過程中，主梁最大應(yīng)力和索力的增量與有限元計算結(jié)果相近，表明本工法切實可行，為今后大跨徑斜拉橋大噸位支座更換提供了有效的依據(jù)。