空心板旧桥顶升施工技术

2017-04-08张谏

四川水利 2017年3期

关键词：垫块桥台桥面

张谏

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，成都，610091)

空心板旧桥顶升施工技术

张谏

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，成都，610091)

在公路的改扩建过程中，对旧桥的利用能取得较好的经济效益和社会效益，本文详细介绍了简支空心板旧桥的整体顶升施工工艺、控制要点、应急措施，为类似项目施工提供了一定经验。

空心板旧桥整体顶升施工技术

1 工程概况

广东珠海高栏港高速公路A1合同段为旧路改扩建工程，其中的李树涌中桥为旧桥顶升利用，李树涌中桥上部结构为3m×13m的装配式预应力混凝土简支空心板梁，空心板之间铰接，混凝土整体化层上铺设了沥青混凝土路面，下部结构为柱式墩、座板台，基础为钻孔灌注桩。桥梁全长39.7m，单幅桥面宽度为11.25m。经专业机构检测鉴定，该桥状态良好，可以继续使用，但为满足改建后新道路的设计标高要求，需对该桥梁进行整体顶升，顶升高度为：0号台0.382m，1号墩0.387m，2号墩0.387m，3号台0.384m。顶升面积877.5m2，顶升重量1535t。

2 顶升方案

由于李树涌中桥顶升高度较低，以盖梁及桥台为反力基础，采用盖梁(桥台)——梁板直接顶升的方法，利用超薄千斤顶进行顶升，先用超薄千斤顶顶升桥梁上部结构的空心板梁，待顶升高度达到一定高度后，更换大行程千斤顶，采用计算机液压同步控制系统顶升到设计高度，顶升时采用限位装置。顶升后设置永久支撑垫块及支座，浇筑混凝土接高盖梁及桥台结构，达到桥梁抬高的目的。

2.1 千斤顶

超薄千斤顶：本身高度3cm，行程1cm，顶力100t，底座直径180mm，主要用在刚开始顶升时。

大行程千斤顶：本身高度14cm，行程4cm，更换超薄千斤顶使用。

千斤顶均配有液压锁，可防止任何形式的系统及管路失压，从而保证负载的有效支撑。

2.2 支撑垫块制作及安装

由于千斤顶的行程有限，每次顶升行程在4cm，而对于整体顶升38.7cm来说，需整体顶升10个行程。每顶升一个行程，千斤顶下需垫一个垫块，垫块根据顶升高度做成工具式垫块。每个临时支撑顶部均配置一对楔块和一定数量薄厚不一的钢板，以满足不同顶升高度的要求。桥台和盖梁均采用永久性钢垫块，采用内径φ361×8mm钢管，内浇筑C30混凝土制作。

2.3 同步顶升控制系统

PLC液压同步顶升控制系统由液压系统(油泵、液压千斤顶、平衡保护阀、比例阀、进出油管等)、计算机控制系统(计算机、计算机软件、操作台、电控箱等)、检测传感器(位移传感器、力传感器)等几个部分组成。PLC控制液压同步顶升是一种力和位移综合控制的顶升方法，这种力和位移综合控制方法，建立在力和位移双闭环的控制基础上。由液压千斤顶，精确地按照顶升物体的实际荷重，平稳地顶举建筑物，使顶升过程中顶升物体受到的附加应力下降至最低，同时液压千斤顶根据分布位置分成组，与相应的位移传感器组成位置闭环，以便控制建筑物顶升的位移和姿态，同步精度为±1.0mm，这样就可以很好地保证顶升过程的同步性，确保顶升时梁板结构安全。

2.4 千斤顶布置

根据桥梁上部的顶升重量布置相应数量的顶升千斤顶，顶升安全储备系数按1.6考虑，千斤顶布置在空心板梁底，梁板支座中间位置。

2.5 调坡顶升顺序

本次顶升为调坡顶升，采用同步顶升，逐级到位的方法。顶升时各墩台内的千斤顶同步顶升，不同墩台内的千斤顶先整体同步顶升至较低墩的高度，然后再逐步顶升至最高墩的高度。

3 施工方法

3.1 顶升准备

在顶升前应对桥面各处的伸缩缝、桥面连续或其他设施进行拆除，解除联系，以便顶升时桥梁能够顺利上升。沥青混凝土全部清除，桥梁的整体化层保留，但需将桥台及盖梁处的整体化层、伸缩缝及防撞栏进行切除，重点清理桥面连续缝，使其梁板端头处有大于2cm的足够空隙，以保证梁体顶升过程中的梁端转动变形需要，空隙不够的部位采用线锯进行适当的梁片端头处理。并检查抗震锚栓的活动套内是否填满了水泥混凝土，如有必须将其解除。

桥面清理干净后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，以便在顶升过程中及时监控桥梁位移情况，及时进行调控。

3.2 成立现场领导组

现场指挥组设总指挥1名，全面负责现场指挥作业。指挥组下设5个职能小组，分别是结构组、监测组、控制组、液压组和作业组，负责相关的工作，各职能小组设组长1名。

3.3 顶升系统安装调试

利用桥梁原有盖梁(桥台)作为顶升的反力基础，盖梁(桥台)顶面用砂浆找平并垫上25cm×25cm的薄钢板作为整体顶升千斤顶的下支撑点。在空心板梁底垫设3cm钢板作为千斤顶的上支撑点。由于上部结构不平，所以在该处需准备一些超簿的楔形垫块，以利垫平。

桥梁在调坡顶升过程中，板梁水平投影长度会发生变化，且会对盖梁产生水平推力，但本次桥梁各墩台的顶升高度较小，相邻墩台高差3mm～5mm，采用分次顶升，产生的纵向位移及水平推力较小，不用采取纵向限位措施。但横向位移的限位措施仍然需要，在桥台位置处设置钢限位柱，限位柱通过植筋与桥台连接。

顶升系统安装完成后要进行检查及调试，检查包括千斤顶安装是否垂直牢固、限位结构安装是否牢固、影响顶升的设施是否已全部拆除、主体结构与其它结构的连接是否已全部去除。调试的主要内容包括：液压系统检查、控制系统检查、监测系统检查、初值的设定与读取。

3.4 顶升前交验点的确定

在每个桥墩处的桥面上取3个监测点，两点在桥面两侧，一点在中线上，分别用于监测顶升过程中桥梁的标高及中线位置变化，并作为顶升结束后的交验点。顶升前应测得标高点初始值，以便顶升完成后进行复核。

3.5 试顶升

为了观察和考核整个顶升施工系统的工作状态的校核，在正式顶升之前，应进行试顶升，顶升高度为10mm。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。

3.6 正式顶升

试顶升后，观察若无问题，便进行正式顶升，每次顶升的高度应稍高于垫块厚度，能满足垫块安装的要求即可，不宜超出垫块厚度太多，以避免负载下降的风险；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；在施工过程中，要密切观察结构的变形情况。

3.7 顶升过程控制

整个顶升过程应保持顶升点处位移传感器误差小于设定值1mm，一旦位置误差大于1mm，比例同步控制系统需对该点单独调整。

每一轮顶升完成后，对计算机显示的各千斤顶的位移和千斤顶的压力情况，随时整理分析，如有异常，及时处理。顶升并固定完成后，测量各标高观测点的标高值，计算各观测点的抬升高度，作为工程交工验收资料。

3.8 永久垫块及支座安装

顶升到位后，按照图纸要求布置永久垫块，将支座安装在永久垫块上，永久垫块与支座下的钢板粘结，最后取出千斤顶和千斤顶下方的工具式垫块。

3.9 钢筋安装

钢筋安装前，要先对新老混凝土结合面进行凿毛处理。钢筋现场加工、制作、绑扎，将绑扎好的钢筋笼安装在桥台及盖梁上，现场绑扎时，钢筋间的间距满足设计要求，位置偏差控制在规范允许范围内。钢筋的绑扎要符合设计规范要求，在靠近模板的钢筋外侧绑一定数量的垫块，以保证浇筑混凝土时钢筋的保护层厚度。摆放有焊接接头和绑扎接头的钢筋时，其接头位置同一截面接头数量，搭接长度按现行施工规范规定执行。钢筋交叉点采用铁丝扎牢。所有箍筋与受力钢筋垂直设置，箍筋弯钩叠合处，沿受力钢筋方向错开布置。

3.10 模板安装

模板采用专业厂家制作的精制木模板。木模在施工现场制作，木模与混凝土接触的表面应平整、光滑，模板制造完成后要进行预拼检验，安装前要进行模板打磨，并涂脱模剂。安装侧模时，应防止模板移位凸出，可在模板外设立支撑固定，模板设对拉杆固定。

3.11 混凝土浇筑

混凝土由搅拌车运送到施工部位，进行混凝土浇注，混凝土的运输能力应满足初凝和浇注速度的需要，使浇注工作不间断，混凝土运到浇注地点后应保持良好的和易性和规定的坍落度。

4 顶升过程监测

顶升过程中为保证桥梁的整体姿态需进行监测，包括结构的平动、转动和倾斜姿态监测以及结构应力应变监测。监测贯穿于顶升全过程中。

4.1 监测部位及监测内容

(1)墩台沉降观测：设置墩台沉降观测体系来反应墩台沉降状况，及时做出相应的措施。

(2)桥面标高观测：设置桥面标高观测点可以精确地知道每个桥墩处的梁板实际顶升高度，使顶升到位后桥面标高得到有效控制。

4.2 监测方案实施

(1)监测准备，主要是布置测点。

(2)施工前监测，主要是对各监测点取得各项监测参数的初值，如观测点坐标情况、标高等。

(3)整体顶升监测，包括顶升、支撑、落梁等过程的监测，监测内容主要包括位移监测、桥梁的整体姿态监测、应力应变监测等。

5 应急措施

5.1 电脑控制系统故障

电脑控制系统因意外撞击而造成系统故障(死机、重启或者程序无反应等)：将系统设定为一旦没有电脑信号，整个系统处于保压状态，并且发出警报，千斤顶锁死；在操作界面上设定专门的应急操作按钮。可以在紧急情况下启动该程序，使整个工程进入事先设定的闭锁状态，经过故障处理后，由总指挥决定是否继续作业。为主控电脑配置专用的UPS，提供不间断电源。

5.2 液压设备故障

(1)泵站由于断电等原因不能正常提供动力：千斤顶要具有自锁功能，可以自动关闭均载保护阀，千斤顶的顶升力保持不变。

(2)油管突然暴裂：在每个千斤顶上装有均载保护阀可保证液压千斤顶的油不外泄，保证结构的决对安全。

(3)千斤顶不能正常提供压力：事先多预备千斤顶和垫块，可先用垫块支撑，然后由液压工程师维修或者更换千斤顶。

5.3 结构监测值超限事故

(1)当结构出现变形或者裂缝：立即暂停或者停止顶升，组织有关人员对出现的异常情况进行评价分析，查找原因，根据评价结论采取相应的处理措施，同时加强监测。

(2)梁板顶升速度不一致：立即停止顶升，组织人员分析原因。使梁板较高处千斤顶保持压力不动，另一侧缓慢加压，使其上升；当两端处于平衡位置时，停止“纠偏”，根据分析原因，两边同时加压，压力适当调整。

5.4 千斤顶发生内泄

所有千斤顶在顶升前均需保压；当千斤顶发生内泄时，液压泵站供油将加快，此时顶升速度将下降，通过此方法可及时发现千斤顶内泄。同时顶升或下落时，采用辅助的随动螺旋千斤顶跟进，保证顶升下落的万无一失。