公路橋梁整體同步頂升施工問題范文

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摘要：以某高速公路橋梁技術改造工程為例，在頂升技術比選及施工方案擬定的基礎上，對該橋梁工程計算機PLC控制交替及隨動裝置組合頂升施工過程進行分析探討。結果表明，本工程所采用的頂升施工技術工效高、安全儲備大，雖然施工設備投入多，但能實現施工設備資源集約機動配置，并能在不中斷交通運行的情況下快速完成運營路面結構層補強施工。

關鍵詞：公路橋梁；整體同步；頂升施工

1 工程概況

某高速公路技術改造主要進行運營路面結構層補強處理，補強后設計標高比原路面標高高出15～24cm，為保持橋梁恒載不變，必須通過抬升橋梁上部結構提升標高的措施確保橋梁結構層補強后與兩側路面順利銜接。該橋梁為 4跨預應力空心板梁，設計行車速度為80km/h，按照高速公路等級建設，設計荷載為汽-超20，掛-120，橋面寬24.5m。橋梁東線設計高程 24.65m，原高程 24.50m，頂升高度 0.15m；西線設計高程 24.81m，原高程 24.68m，頂升高度 0.13m。此次橋面改造所涉及構造物分散，在補強施工過程中機械設備需要經常轉移，此外，為保證橋梁運營路面施工的連續性，必須縮短頂升施工時間，且不能中斷橋面交通。

2 施工方案

2.1 頂升技術的比選

當前，較常應用的橋梁頂升方法主要有液壓千斤頂交替頂升及隨動裝置頂升等，前者主要將 2組能主動施加頂升力的千斤頂設置在各支撐頂點，通過控制臺控制液壓泵站驅動，反復交替頂升；后者主要采用 1組千斤頂和支撐設備跟隨倒換頂升[1]。頂升技術優劣勢的比較詳見表1。交替及隨動裝置組合頂升技術結合了液壓千斤頂交替頂升技術和隨動裝置頂升技術的優勢，施工安全性有保證，工效高，故本公路橋梁工程技術改造主要采用計算機 PLC 控制交替及隨動裝置組合頂升技術。具體而言，頂升施工過程中，計算機 PLC 控制液壓系統主要通過壓力位移傳感器進行頂升全過程監控，并將所涉及測量數據實時反饋至PLC控制中心，由控制中心計算所采集的數據，并自動發出控制信號，控制液壓系統高速開關閥門，調整頂升速度、高度、時間，確保全部油頂均勻頂升。

2.2 頂升設備選擇

本公路橋梁整體同步頂升設備由電動同步千斤頂、超高壓電動油泵站、液壓分流閥及連接管等部分組成。根據施工需要，本橋梁采用缸體高度 86mm、缸體外徑 190mm、內徑 140mm、最大設計行程 16mm、最大頂升能力 1 000k N的超薄型千斤頂，其以高壓泵為主要動力源。油泵站主要包括電動機、控制閥和高壓泵等組成部分，其工作壓力最大可達 63MPa，高低壓流量分別為 4L/min 和 10L/min，電動機功率 5.5k W，一個油泵站可同時帶動 14 個千斤頂進行同步頂升施工。油泵站和分流閥之間主要通過高壓管連接，泵站產生壓力后便通過高壓管分流閥傳遞至千斤頂，高壓管長度通常根據墩臺高度的1.5倍[2]確定。

2.3 頂升施工方案

公路橋梁整體同步頂升施工方案主要包括千斤頂數量、設置位置及油泵站數量等的確定。①千斤頂數量：千斤頂最大頂升能力及數量的確定必須考慮橋面鋪裝、墩臺和梁板間防震錨栓、防撞護欄等重量，如果使用最大頂升能力 1 000k N 的超薄型千斤頂并考慮 2.0 的施工安全系數，所需千斤頂數量至少為 39 個，全橋下部有雙柱式墩臺 6個，各個墩臺蓋梁上有 7 個支座，全橋共 42 個支座。計算得出千斤頂數量與原支座數量接近，為確保原橋受力狀況不變，確定使用 42 個最大頂升能力 1 000k N 的超薄型千斤頂。在確定出千斤頂理論計算用量的基礎上，還應考慮千斤頂故障、高壓管噴裂等意外情況，為此必須增大施工安全系數，并適當增加千斤頂使用數量。②千斤頂設置位置：千斤頂設置位置關系到橋梁能否繼續保持原受力狀態，若位置設置不當，即便同步頂升操作過程再嚴格，也會因橋梁受力不穩而出現裂縫、傾斜等問題。本橋梁蓋梁和蓋板之間存在寬度 9～12cm 的空隙，應將千斤頂直接設置在蓋梁之上原支座旁，無需增設臨時支架，在保證橋梁結構安全的同時，避免阻礙支座安裝與取出施工。③油泵站數量：根據本橋梁工程所使用油泵站的工作能力，5孔橋跨整體同步頂升施工需要3臺同型號油泵站，且每臺油泵站同時承擔兩個臨墩施工任務；油泵站應設置在橋孔中心或地面較高位置。

3 橋梁整體同步頂升施工

3.1 施工準備

將腳手架和作業平臺搭設在橋底，考慮到該公路橋梁屬于跨線橋，橋底公路交通正常運行，必須搭設門式支架通道保證不中斷交通。調查梁底支座墊石現狀，對于支座墊石損壞的情況必須根據設計頂升高度預制支座墊石，并控制墊石頂/底面傾斜方向，確保其與橡膠支座面平整接觸。如果橋梁側支座墊石較矮，則為將千斤頂放置在梁底，必須將墩臺鑿除一定長度，為千斤頂放置留出空間；或是采用化學錨栓、并將橫斜向角鋼焊接后在墩臺前側設置支承平臺，具體如圖1所示，各支承平臺均通過化學錨栓固定于橋臺/蓋梁。

3.2 設備安裝

在頂升施工前還應鑿除伸縮縫及橋面連續，鑿除梁板連接處防撞墻，拆除各種橋面管線等。在梁底和橋墩之間放置千斤頂時必須保證千斤頂底部和墩臺牢固接觸，避免出現架空、傾斜、不穩等情況，且千斤頂應設置在梁底支座受力線附近穩固的位置，不得設置在梁體邊緣。按照設計要求連接高壓油管與千斤頂，并在連接前檢查油管接口，保證無異物、無扭曲、無彎折且油管暢通。將位移感應器與千斤頂對應安裝在梁體四角，避免錯位，并安裝牢固，以保證測量精度。

3.3 橋梁稱重

結合施工圖紙受力情況確定出橋梁荷載分布，并通過逐級加載方式稱重。啟動 PLC 控制系統選擇自由頂升狀態，并洞液壓泵站向其供油帶動橋梁頂升，使其頂升高度達到5~10mm 且橋梁結構整體處于懸浮狀態時，各頂升點荷載便與千斤頂負載相一致。此后再將橋梁繼續頂升1~2cm，所對應的油壓值即為最終稱重值[3]。根據所得到的油壓值進行橋梁結構實際重量計算，公式如下：G =∑σ ×S9.8（1）式 （1） 中：G 為橋梁結構實際重量 （kg）；σ 為千斤頂油壓值 （MPa）；S為千斤頂油缸截面面積 （mm2）。

3.4 二次啟動PLC控制

根據所得出的橋梁稱重結果進行千斤頂初始工作值設定后，油壓值測定結果為 5MPa，PLC 系統自動控制開啟后當控制壓力超出油壓測定結果后開始頂升，而當控制壓力不足油壓測定結果時落梁，當控制壓力與油壓測定結果相符時，橋梁則處于懸浮狀態。根據同步頂升狀態調整液壓泵供油后高速開關閥門開啟，PLC設備根據位移傳感器的反饋數據進行千斤頂進油量自動調整，確保全部千斤頂按1.6mm/min的速度同步上升。按照5min時間間隔復核橋梁頂升設備及梁體的狀態，保證其均可控。待千斤頂頂升臨近上限時將配套的頂橋絲桿/臨時墊塊放入，并待千斤頂回油后再次放入。如此反復操作，直至橋梁梁體頂升至設計標高。

3.5 損壞支座更換

取出損壞的支座后徹底清理梁底和墩臺頂面，更換新支座后確保其與梁體充分接觸受力，在必須加高標高的情況下，應將預制支座墊石放在原支座上，通過環氧樹脂將其與原支座牢固黏結，并將調平鋼板和橡膠支座安放在加高后的支座墊石處。通過控制千斤頂以保證梁體整體同步下落至設計位置后關閉設備，切斷油管，撤出千斤頂，結束橋梁頂升，并將臨時支架等全部拆除。

4 結語

本橋梁工程經過連續 18h的頂升過程，在不中斷交通的情況下順利完成頂升施工，橋梁整體頂升15cm，施工結束后對橋梁進行的靜載試驗評定結果顯示，橋梁結構力學性能、穩定性等均達到設計水平。施工結果也表明，橋梁整體同步頂升施工能有效確保橋梁上部結構完整性，有利于縮短工期，節省施工成本，不中斷交通，施工精度高，安全性有保證。橋梁整體同步頂升施工能在交通不中斷情況下完成支座更換、橋梁頂升施工，因此能夠大幅降低橋梁后期養護費用，實現施工設備資源集約機動配置，將工程施工妨礙交通的社會影響降至最低，社會效益和經濟效益顯著。

作者：徐寶紅 單位：山西路橋第二工程有限公司