北京市市政三建设工程有限责任公司 北京市 100045
摘要：经济的快速发展捉进了交通运输行业的进步。原有的桥梁由于交通压力动载导致梁体偏心，造成支座承受剪切应力加剧等原因，需要进行多项改造，桥梁支座作为桥梁系统的重要组成部分，当发生严重病害时，直接对桥梁整体稳定以及车辆通行舒适性形成隐患，这种情况下，需进行支座更换。同步顶升技术能够有效保证桥梁的形态实现桥梁的纠偏加固具有很好的使用效果。
关键词：桥梁顶升；病害；施工原理；技术
1工程概况
四海桥位于北京西四环路 K13+839.2 处，于 2000 年竣工。该桥为 4 跨等截面预应力连续箱梁，桥梁全长 146.1m，跨径布置为：1×28m+1×40m+1×40m+1×28m，宽度为 39.2m，其中内环宽度为 21.35m，外环宽度为 17.85m；由外向内横断面布置为：0.6m防撞护栏+16m行车道+2.5m中央隔离带+19.5m行车道+0.6m防撞护栏；两侧桥台为钻孔灌注桩 U 型桥台，中墩为钻孔灌注桩独墩。
2主要工程施工方案、施工方法
2.1施工部署
（1）本工程桥梁顶升施工，更换0#、4#桥台支座，本桥桥台处利用原桥台作为千斤顶反力基础，1#轴、3#轴墩柱按照设计要求，在墩柱下方开挖至承台，在承台上支搭D=40.6钢管架作为顶升平台，采用钢管支撑的方法将梁体抬高施工。先进行4#桥台内外环支座更换施工，后进行0#桥台内外环支座更换施工。
（2）顶升控制系统：PLC多点同步顶升液压设备
同步顶升系统采用触摸屏主控操作方式，用于顶升油缸的动作控制、参数设置、数据采集与显示、报警与故障信息显示等。主控制触摸屏通过总线与泵站通讯。
系统配置位移和压力传感器，用于控制系统实时采集当前位移值和压力值，监控负载和位移状态，形成闭环控制。
系统配置高压软管，用于油缸与泵站的连接。高压软管配有快速接头，方便现场快速连接与拆卸。
系统配置有相应的信号线，用于现场压力和位移信号的采集。
同步顶升系统配备2台12点同步泵站；电动液压泵用于为系统提供动力源，同步阀组用于油缸动作控制，电控箱用于系统的电源控制、压力和位移传感器的信号采集与处理以及同步阀组的动作控制等
2.2施工方案
（1）基础开挖
墩柱承台至表层覆土深度在0.5m~1m之间，基坑开挖采用人工开挖，采用1:0.3进行放坡，开挖过程中注意保护周围管线，渣土及时运弃。
（2）基础施工
根据设计图纸墩柱处需要进行新建钢支架基础垫层，垫层基础采用高强无收缩混凝土浇筑20cm，浇筑过程中采用插入式振捣器进行振捣，表面收浆抹平，混凝土强度达到100%后进行下一步工序。
（3）钢管支撑拼装
在基础浇筑强度达到后，安装图纸及现长测量结果，进行无缝钢管支撑组拼。支架采用Φ406无缝钢管焊接，节段为2.0、1.5米模数式，上下设法兰盘，并设耳板，以方便拴接，各节钢管之间用高强螺栓拴接，每组钢管间则以L8x10角钢连接。将千斤顶放置在支架顶端法兰盘上，下部垫千斤顶上、下垫设钢垫板，垫板上部设置橡胶垫片，中心对齐。精确校正钢管柱顶标高、纵轴线位置、垂直度的检测，用工字钢将两根钢管柱之间焊接固定。
1）在实际施工中根据油缸的规格尺寸及施工高度对H=2.0m、H=1. 5m构件进行相应组合。
2）底部立柱与混凝土基础螺栓连接，预埋螺栓深入混凝土20cm。
3）法兰盘的平面公差为1mm，表面粗糙度为Ra50，垂直度需保证为1/1000.
4）钢管立柱采用Q235B无缝钢管。
5）所有钢构件均需进行内外防腐，外观颜色为黄色。
（4）顶升更换支座
①顶升要点及工艺流程
千斤顶布置：根据顶升重量及顶升的稳定性要求来布置，应符合设计要求。
顶升监控点划分：每两个千斤顶附近设置一个钢卷尺，监控梁底与支座反力墩之间的距离。
顶升行程监控：采用精度为0.01mm的位移传感器及百分表，施工中随时观测顶升状态。
②施工准备
③顶升准备
顶升前在桥面上布置若干标高和中线观测点，精确测量各点的标高值及桥梁偏移情况，并做好记录，确定各点的精确顶升高度。并作好如下准备工作 :
顶升系统可靠性检验；
成立顶升指挥系统；
顶升液压系统布置；
顶升系统测试；
确定观测点。
（5）顶升系统可靠性检验
元件的可靠性检验：元件的质量是系统质量的基础，为确保元件可靠，所投入生产的设备均检测合格。在正式实施顶升前，应进行1小时的保压试验，确认密封的可靠性。
（6）成立顶升工程现场指挥组
现场指挥组设总指挥 1 名，全面负责现场指挥作业，指挥组下分设 4 个职能小组：分别是监测组、控制组、液压组和作业组，负责相关的工作。
各职能小组的功能分别是：
a、监测组：负责监测桥梁的整个运动轨迹、整体姿态等，将监测结果报现场总指挥，当出现异常情况或监测结果超出报警值时， 则应及时向总指挥汇报，并提出建议。
b、控制组：根据总指挥的命令对液压系统发出启动、顶升或停止等操作指令。对于启动、顶升或停止指令，只听从总指挥的指令，当出现异常情况需紧急停止时，应在得到信息的第一时间对系统发出停止指令，而不管这一信息是否自总指挥发出。
c、液压组：负责整个液压系统的安装与形成，维护与保养，检查与维修等。根据总指挥的要求调整液压元件的设置。
d、作业组：负责顶升期间的劳力配置，在顶升的整个过程中提供劳务作业。其工作内容包括施工准备时的场地清理、顶升时的垫铁安装等。
各职能小组受总指挥统一指挥，向总指挥汇报工作，总指挥汇总领导组其它成员的意见后做出决策，并由总指挥向各职能小组发出指令，进入下一道工序工作；
（7）人员培训
所有参与顶升的施工的人员都进行工作的严格分工，在进入现场前进行充分的培训；
（8）顶升系统结构部分检查
a、千斤顶安装是否垂直牢固；
b、千斤顶支撑点下及上是否垫实；
c、影响顶升的设施是否已全部拆除；
d、主体结构上确已去除与顶升无关的一切荷载
e、主体结构与其它结构的连接是否已全部去除。
（9）顶升系统调试
调试的主要内容包括：
a、液压系统检查
油缸安装牢固正确；
泵站与油缸之间的油管连接必须正确、可靠；
油箱液面，应达到规定高度；
液压系统运行是否正常，油路有无堵塞或泄漏；
b、控制系统检查
系统安装就位并已调试完毕；
各路电源，其接线、容量和安全性都应符合规定：
控制装置接线、安装必须正确无误；
应保证数据通讯线路正确无误；
各传感器系统，保证信号正确传输；
系统能否升降自如；
光栅尺的工作情况；
各种阀的工作状况是否正常，是否需要更换；
c、监测系统检查
百分表安装牢固、正确，没有遗漏；
信号传输无误；
d、初值的设定与读取
读取控制系统力传感器和位移传感器初值或将其归零；
读取监测系统中百分表的初值或将其归零。
2.3搭建施工平台
根据确定的施工方案和现场情况搭设施工平台，便于施工操作人员及监控人员使用，工作平台要牢固可靠，保证人员安全。桥梁墩柱及桥台位置支架搭设高度约3m，利用脚手架搭设施工场地工作平台，四周设置高度不小于1.2m维护栏杆，悬挂密目安全网。
2.4台帽、盖梁顶面清理
先清理台帽顶面沉积的土石块及混凝土等垃圾，然后用钢丝刷或毛刷对台帽顶面进行清洁，保证支座更换时作业面干净整洁。
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2.5顶升施工
（1）试顶升
为使千斤顶达到同步的状态，观察和考核整个顶升施工系统的工作状态以及对称重结果的校核，在正式顶升之前，应进行试顶升，试顶升高度2mm，并停放一定时间进行观察无任何变化后才能开始整体顶升。采用位移和压力双控的自动同步顶升方法，位移传感器采集位移，压力传感器采集压力，结合数据软件分析处理等控制系统可保证工程的精度和安全。
试顶升结束后，提供整体姿态、结构位移等情况，为正式顶升提供依据。
（2）正式顶升
试顶升后，观察若无问题，便进行正式顶升，顶升标准为支座全部脱空，且不得超过2cm。
准备工作完成后，在总指挥的统一指挥下，千斤顶同时顶升。 将千斤顶打压，
顶住梁底且密贴，记录初读数 X1。控制梁的顶升速度，结合顶升步骤，每顶升 2~3mm 为一个程序，至该步骤顶升完毕，由监控人员统一完成读数，对起顶不均匀造成位移变化量过大的进行微调，调整完成后进行下一过程的顶升，直到全部顶升到位（最大位移控制在 1～2cm），支座可顺利取出。整个顶升过程均须对梁体、桥面及附属设施进行认真观察，如有异常立即停止顶升。顶升顺序如下所示：
0#桥台同步顶升步骤
根据专家咨询意见，与设计单位协商，同意调整顶升步骤（0#桥台顶升2cm，1#轴顶升1.5cm）：
步骤一：0#桥台顶升5mm；
步骤二：待步骤一完毕后，0#桥台、1#轴墩柱同步顶升5mm；
步骤三：待步骤二完毕后， 0#桥台继续顶升5mm，1#轴墩柱顶升5mm；
步骤四：待步骤三完毕后， 0#桥台继续顶升5mm，1#轴墩柱顶升5mm；
4#桥台同步顶升步骤
根据专家咨询意见，与设计单位协商，同意调整顶升步骤（0#桥台顶升2cm，1#轴顶升1.5cm）：
步骤一：4#桥台顶升5mm；
步骤二：待步骤一完毕后，4#桥台、3#轴墩柱同步顶升5mm；
步骤三：待步骤二完毕后， 4#桥台继续顶升5mm，3#轴墩柱顶升5mm；
步骤四：待步骤三完毕后， 4#桥台继续顶升5mm，3#轴墩柱顶升5mm；
顶升到位后，每台千斤顶旁边设置临时支撑代替千斤顶，避免因后续工作时间过长油泵油压降低而给施工带来安全隐患。
每次顶升的高度应稍高于支座厚度，能满足支座安装的要求即可，不宜超出支座厚度较多，以避免负载下降的风险；
正式顶升须按下列程序进行，并作好记录：
操作：按预设荷载进行加载和顶升。
观察：各个观察点应及时反映测量情况。
测量：各个测量点应认真做好测量工作，及时反映测量数据。
校核：数据汇交现场领导组，比较实测数据与理论数据的差异。
分析：若有数据偏差，有关各方应认真分析并及时进行调整。
决策：认可当前工作状态，并决策下一步操作。
（3）顶升注意事项
顶升过程中，非施工人员不得擅自进入施工现场，避免施工过程发生意外。
顶升关系到主体结构的安全，各方要密切配合；
整体顶升过程中，认真做好记录工作；
顶升过程中，应加强巡视工作，应指定专人观察整体系统的工作情况。若有异常，立即通知指挥人员；
结构顶升空间内不得有障碍物， 在施工过程中， 要密切观察结构的变形情况；桥梁桥台支座更换顶升位移控制在2cm之内，若达到2cm扔不能满足更换高度时，及时通知设计、监理等相关单位协商。
顶升时以位移控制为主，应力校核，要求在所有顶升过程中，相邻墩台间的高度差异不得超过5mm，在同墩台上的千斤顶在顶升时保持同步，位移差值不得超过0.5mm，顶升速度不大于3mm/min。
2.6更换支座
顶升到位后，用铁钩或人工取出旧支座，如旧支座已与垫石粘结而难以取出则可用钢钎、铁锤敲击松动后取出，取出旧支座前应拍照记录其缺陷状况。
用人工配合钢丝刷清洁支座垫石表面，如果支座垫块混凝土破损、钢板严重锈蚀，应进行清除重新浇筑或更换。支座垫石清理干净后方可安装新的橡胶支座。
测量垫石顶面标高，如果顶面不平整则用环氧砂浆抹平。垫石顶面如需加高，则应采用环氧砂浆加高至设计标高并抹平；垫石顶面如需降低，则应凿除部分砼至设计标高并用环氧砂浆抹平。支座垫石顶面高程允许偏差不超过± 2mm，顶面四角高差不超过 1mm，轴线偏位不超过 5mm。
安装时，应按照设计图纸要求 , 在支承垫石和支座上均标出支座位置中心线,以保证支座准确就位。
支座安装时，应防止支座出现偏压或产生过大的初始剪切变形。安装完成后,必须保证支座与上、下部结构紧密接触,不得出现脱空现象。对未形成整体的梁板结构 , 应避免重型车辆通过。对于梁底钢板不平的位置，用环氧树脂胶将其找平。
支座安装后 , 应全面检查是否有支座漏放 , 支座安装方向、支座型式是否有错 ,临时固定设施是否拆除等现象 , 一经发现 , 应及时调整和处理 , 确保支座安装后的正常工作,并记录支座安装后出现的各项偏差及异常情况。
3施工质量保证措施
建立健全质量管理制度和质量管理责任制，成立以工程负责人（项目经理）为组长的质量管理领导小组和基层质量控制机构，通过全员质量教育和培训，确保“质量第一”思想和“精品”意识的贯彻实施。
依据本工程特点建立和完善各项技术标准、管理标准和工作标准。充分利用贯彻ISO9001标准建立和完善起来的质量体系，规范各个施工环节和施工岗位，达到参施各部门各岗位工作运转的和谐统一，获得最佳管理秩序和管理效果。
实施质量目标管理，使质量目标层层分解落实到岗位和个人，建立质量目标奖罚制度，以保证总体目标的最终实现。
施工过程中，建立和完善工程质量数据库，利用计算机对工程质量情况实行动态管理，保证对工程质量总体的把握，以利于工程质量的进一步改进和提高。
加强工序特别是关键工序的管理和控制，从提高工序能力和质量检验水平入手，确保工序质量。
加强施工人员进场前的培训工作，签定质量保证责任书，尤其是特殊过程的执行者以及各专业工种，必须按要求持证上岗，严禁无证作业。
施工机械各项性能指标满足施工生产的要求，通过定期维修和保养，保正施工期间良好运行。各种测量、试验、计量、检验等器具其精度符合施工生产的需要，对不符合要求的仪器设备应及时作废或降低精度使用。
坚决执行原材的进货验证和检验制度，做到不合格的材料不准进场，未经检验合格的材料不准使用。
严格执行图纸会审和技术交底制度，施工人员应严格按有效的图纸、设计文件、技术交底及有关规范标准和操作规程施工。
加强有关工序质量参数的监控。对施工过程中关键参数如线路轴线、方向、高程、结构尺寸，结构混凝土强度等必须由技术主管全面掌握，严格按有关规定执行，确保万无一失。
认真执行隐检、预检制度，坚强“三检”制度的落实，未按规定进行隐检、预检、“三检”的工序，不许转入下道工序。
建立设施、设备完善的现场试验室，配备专业技术和试验人员，保证现场试验进行及时、结论准确。
保证各种质量记录（技术交底、施工记录、测量、试验资料及质量评定等）准确、及时认真填写和保存，保证各项质量保证资料符合有关要求。
4施工安全保证措施
4.1安全目标
做到无工程事故和重大设备、人员伤害事故，坚决实现“五杜绝”：即杜绝人身伤亡事故；杜绝重大机械事故；杜绝重大交通事故；杜绝重大火灾事故；杜绝财产损失事故。
4.2安全生产措施
（1）建立健全安全管理体系是实现安全生产的组织保证，项目经理挂帅，项目部组建安保部，各施工队设专职安全监督员，制定完善的安全管理制度，经常深入现场进行检查，发现问题及时处理，杜绝重大伤亡事故，确保工程顺利进行。
（2）认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针和“以人为本，防护优先”的安全原则，严格执行安全操作规程，制定安全检查生产规章制度。教育全体施工人员做好自身防护，安全自保工作，设专职安全员巡回检查，切实做好安全施工。
（3）对所有施工人员进行安全、环境保护教育，贯彻各项安全管理制度，进行安全培训，进场必须带安全帽。
（4）临时用电按照三相五线制，实行两级漏电保护。配电箱必须符合部颁标准的规定。各种电器闸箱要经常检查保持完好，发现隐患及时处理。临时用电系统的配电箱必须设置围挡，并配以明显的安全警示标志。
（5）定期对施工机械维修保养，关键设备需在有关部门的安全检查合格后，才能投入使用。
（6）专业工种经培训考核合格后持证上岗，使用、操作各种机械（机具）时，必须严格按照安全操作规程。
（7）配合起重吊装作业时，必须服从信号工指挥。吊装前必须撤至吊臂回转范围以外。给易滚、易滑吊物挡掩时，必须待吊物落稳、信号工指示后方可上前作业。
（8）机械操作人员应经过培训，了解机械设备的构造、性能和用途，掌握有关使用、维修、保养的安全技术知识。电路故障必须由专业电工排除。
（9）焊工必须经安全技术培训、考核，持证上岗。焊接作业现场周围10米范围内不得堆放易燃易爆物品。
（10）现场的消防器材由专人维护、管理定期更新，保持完整有效。
结束语
同步顶升技术是当前我国最为先进有效的桥梁支座更换技术，安全可控而且自动化程度高，具有广阔的发展前景。
论文作者:宋客松
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/11
标签：支座论文; 桥台论文; 千斤顶论文; 步骤论文; 总指挥论文; 位移论文; 桥梁论文; 《防护工程》2019年9期论文;