中铁建大桥工程局集团第五工程有限公司
摘要：随着城市化进程的不断加快，各个城市均出现了交通拥堵现象。因此，把既有的道路桥梁进行升级改造和新增建设道路，才能解决问题。本文根据某曲线桥的顶升施工案例，对该市政桥梁的同步顶升工程难点及措施进行分析，供同行借鉴参考。
关键词：市政工程；桥梁改造；同步顶升；关键技术
前言
城市道路与桥梁作为城市经济发展的重要载体，随着经济的快速发展，原有的桥梁满足不了当前经济发展需求，需要通过改造升级，实现环线交通，节约投资。由于有些工程在顶升桥中，时有曲线段，这种桥段的施工工艺是比较复杂的，技术难度大。下文主要根据工程实例，对某城市曲线桥梁改造工程的施工技术进行研究。
一、工程概述
某跨线桥双幅桥改造工程全长为570 m，原桥曲线半径 R=260 m，预定改造后调整至 R=255 m。该桥梁主要由6 联预应力混凝土连续梁组成，通过改造将首尾引桥整体抬升，和新建桥梁相接，形成环形交通。实景图见图 1，桥梁顶升纵断面变化示意图见图 2，桥梁平面示意图及断面示意图分别见图 3 和图 4。
图 1 桥梁现场实景图
图 2 桥梁顶升纵断面变化示意图（m）
图 3 双楠桥梁平面示意图（m）
图 4 立交断面示意图（cm）
立交改造工程关键节点为曲线段，由此仅给出曲线段内外幅各墩台处高程调整值及方案（见表 1 和表 2）。
表 1 曲线段内幅桥各墩台处桥面高程调整值及方案 m
表 2 曲线段外幅桥各墩台处桥面高程调整值及方案 m
二、桥梁顶升方案
为确保桥下既有道路通行，对桥梁承台加宽改造后安装钢支撑，在梁底设置托梁（分配梁）并安装千斤顶，利用 PLC 同步顶升施工，待梁体达到设计高程后，截断墩柱并接高，形成新桥。在顶升施工过程中，每个支撑顶点安装2 组千斤顶，反复交替顶升。先由第一组千斤顶进行梁体顶升一个行程，同时在顶升过程中逐渐加垫钢板，防止千斤顶失效时梁体突然坠落，一个行程过后，通过控制台控制液压泵站驱动第二组千斤顶进行顶升，同时控制第一组千斤顶收缸，并在收缸后的第一组千斤顶的活塞下垫设相应高度的钢支撑垫块。重复同样的施工步骤，完成整个顶升过程。
三、工程主要难点及应对措施
（一）难点一。由于该桥为连续梁，纵向坡度由向下变为向上，最大有 7.4% 的坡度变化，可引起顶升系统与支撑系统位置发生变化。采用措施如下：
1.在顶升过程中。梁体投影长度不断增加，采取纵向限位系统措施控制梁体的纵向位移，保证伸缩缝的宽度不变。
2.顶升过程中。梁体纵坡的变化使千斤顶顶面与梁底面形成不断变化的夹角，千斤顶与梁底接触面积小，且产生水平推力。为此，在顶升千斤顶与分配梁间采用楔形垫块，同时，将千斤顶反向安装。
3.顶升过程中。梁体投影长度不断增加，导致安装在梁底的千斤顶与支撑产生相对位移。为此，在千斤顶底端设置可移动调节装置，不断调节千斤顶的位置，以减小偏心。
（二）难点二。曲线梁顶升内箱梁外侧升高幅度不一致，施加顶升力也不同，施工控制措施如下。
1.施工前根据连续梁曲线要素，精确计算出每个顶升支点的高程变化量。
2.根据计算结果设置顶升位移指令，由位移指令控制 PLC 液压顶升系统的顶升行程。
3.在千斤顶设备上采用平衡阀调节，使内外顶力差不超出千斤顶承载力。
四、顶升施工步骤
顶升施工共分为 5 个步骤。
（一）步骤一，准备工作。既有桥梁结构现状调查，土方开挖，承台基础施工，桥台台背破除。
（二）步骤二，临时支撑及顶升系统安装。安装钢管临时支撑，将钢管支撑用型钢连接为一个格构柱；安装分配梁、千斤顶、泵站系统、电脑控制系统、顶升监测系统和纵横向限位。
（三）步骤三，梁体顶升。顶升系统调试，按照理论重量控制千斤顶分级加压，直到梁体脱离支座；以顶升段和不顶升段伸缩缝处为旋转点，顶升至设计标高；同步监测；每顶升一定高度时将增加临时支撑，保证整体稳定。
（四）步骤四，墩柱顶升。当梁体顶升达到设计标高后，凿除墩顶垫石并重新浇筑；更换支座；安装临时支撑、顶升系统；墩柱采用绳锯切割，墩柱顶升至设计标高。
（五）步骤五，墩柱增高及桥梁恢复。墩柱增高，桥台改造成桥墩，待混凝土达到设计强度后将梁体落于支座上；拆除顶升设备。
五、施工主要工艺技术
（一）承台改造
桥梁顶升时利用原承台作为反力基础，为防止对现有承台结构造成破坏，对现有承台进行植筋加宽处理，加宽宽度 75 cm。承台纵桥向加宽至 4 m（见图 5）。
图 5 承台改造示意图（cm）
（二）墩柱改造
立交既有桥墩为花瓶形墩，墩柱改造方案：待上部梁体顶升到设计高程后，采用绳锯将墩柱切割后，顶升上部节段，恢复钢筋后采用自密实混凝土浇筑接高（见图 6）。
a）改造前老桥桥墩构造图 b）改造后老桥桥墩构造图
图 6 桥墩改造设计图（cm）
（三）钢支撑托架体系
钢支撑托架体系主要承担上部结构重量，因此重点计算分析其承载力、刚度及稳定性，保证顶升时托架体系和梁体受力状态不变。
托架体系由支撑钢筒、临时垫块以及水平连系杆等组成。每个墩柱顶升支撑的主体采用φ609 mm×12 mm 钢管作为支撑杆。钢管上下两端焊接法兰，侧面有连接构件。每根钢管支撑下部通过植入锚栓与原承台连接。经纵横向稳定性验算，钢支撑纵横向连接须小于等于 3 m（见图 7）。
（四）梁底托梁（分配梁）
分配梁固定在箱梁底部，位于箱梁与千斤顶之间，分配梁直接承担上部梁体重量，并将力传递至千斤顶，其需要有足够的刚度、强度及稳定性，保证不变形。在分配梁上部设置垫块，使分配梁处于水平状态，便于顶升控制。
（五）千斤顶选用、安装及控制
1.千斤顶选用、安装。千斤顶的选用须考虑钢支撑的尺寸、混凝土压力和梁体受力等因素，同时要考虑当单个千斤顶失效时是否安全。本次选用200 t千斤顶，其优点如下。
a.千斤顶在运行过程中可能失效，通过计算，在单个千斤顶更换时对整体无影响。
a）断面图
b）侧面图
图 7 桥墩顶升支架系统布置断面、侧面图
b.重量轻，安装及施工过程中调整较便利。
c.该型千斤顶配有液压锁及机械锁，可防止任何系统及管路失压，从而保证有效支撑。
每一个支撑墩设置 16 台 200 t 千斤顶，其安全系数达到 4，顶升过程安全系数达到 3，安全满足需求。在顶升过程中，顶升支点将发生偏移，千斤顶顶面与梁底面存在变化的夹角。为了解决此问题，将千斤顶向下反向安装，当千斤顶中线偏离支撑中点后，将千斤顶调回，当梁体竖向转动时，千斤顶也随之旋转，在千斤顶尾部增加楔形块调平千斤顶（见图 8）。
a）千斤顶初始安装立面图 b）顶升结束后千斤顶安装立面图
图 8 千斤顶安装图
2.顶升控制系统。系统采用先进的 PLC 控制液压同步系统。该系统自动完成同步位移，实现力或位移控制，具有操作闭锁、过程显示、故障报警等多种功能；另外，该系统由计算机集中控制，既对所有千斤顶同时控制，又可单独控制，便于2 组千斤顶交替顶升。PLC 控制同步系统由液压系统（油泵、油缸、变频电机、变频器等）、检测传感器、计算机控制系统等几个部分组成。
六、工程效果
据估算，若拆除该立交跨线桥重建，建设工期至少需 10 个月，且费用是改造利用的 2 倍多。立交跨线桥顶升改造工期仅 4 个月，过程安全顺利，完工后经专业检测机构评定整座桥梁完好状态等级为 A 级，承载能力满足设计要求。经过 3a 多的运营，目前该桥梁整体状况仍良好。
七、结束语
在经济发展、科技进步的同时，先进的桥梁施工技术需要在实践中逐渐成熟，立交跨线桥顶升改造的成功，创造良好的经济效益和社会效益，同时也为城市桥梁的改造及同类顶升项目提供很好的技术参考。
参考文献：
[1]中交公路规划设计院．公路桥梁通用设计规范：JTG D60—2004[S]．北京：人民交通出版社，2004．
[2] 蒋建军，庄卫林，田波，等．成都市二环路北新立交引桥顶升改造关键技术[J].西南公路，2013（3）：108-112.
[3] 汪学谦，汪晓岚，蓝戊己．PLC 控制液压同步顶升系统在连续钢箱梁悬臂架设施工中的应用[J]．世界桥梁，2005（2）：33-35，38．
[4] 邱湧彬，刘世忠，李丽园.顶升技术在城市桥梁改造中的应用，施工技术[J].2013（3）：62-66.
论文作者:曲明远
论文发表刊物:《基层建设》2017年第34期
论文发表时间:2018/3/28
标签：千斤顶论文; 桥梁论文; 系统论文; 曲线论文; 桥墩论文; 高程论文; 示意图论文; 《基层建设》2017年第34期论文;