薄片式千斤顶在既有桥梁支座更换中的应用

许康、刘继岩

（北京市政路桥股份有限公司工程总承包一部，北京 100067）

0 引言

桥梁支座作为桥梁上、下部结构的传力构件，是桥梁结构的重要组成部分。

由于交通量及荷载的不断增加，以及桥梁运营时间长、养护不到位等因素，导致部分桥梁支座出现变形、老化等病害，无法正常将桥梁上部结构的荷载传至墩台。为保证桥梁结构的安全和正常使用，需要对损坏的支座进行更换。

更换支座时，需要将上部梁体顶升，以提供操作空间。根据顶升方式的不同，支座更换方案主要有“整联同步顶升”和“横桥向同步，纵桥向逐墩或多墩顶升”两大类。

贵州省黔东南州某跨高速既有桥梁的支座出现变形等病害问题，该既有桥梁为国省干线的重要组成部分，桥下的黎洛高速为黎平县通往从江高铁站（洛香镇）的必经之路。考虑到周边百姓的出行，要求施工过程中不能封闭、长时间中断高速及国省干线的道路交通。该桥梁板为装配式预应力混凝土结构，梁体之间横向连接采用桥面连续的方式。综合考虑后，该项目选用对交通、环境影响小、施工速度快、经济和社会效益较好的薄片式千斤顶同步顶升技术，更换既有桥梁支座。

1 工程概况

贵州省黔东南州某连续梁桥为上跨高速，桥梁结构为2～20m 装配式预应力混凝土空心板，原有桥梁桥面宽度为8.5m，桥梁设计荷载为公路-Ⅱ级。全桥平面位于缓和曲线、直线段上，纵断面位于坡度为4.72%的下坡直线段上。因为长年使用，桥梁2桥台2-10、2-12橡胶支座出现变形。为确保桥梁处于正常的使用状态，按照既有桥梁的改造要求进行全桥支座更换施工。经现场实测，0桥台梁底与桥墩之间的间隙为3～4cm，2桥台梁底与桥墩间隙为9～10cm。

2 选定顶升方案

整联同步顶升法不会引起桥梁上部结构内力的变化，但实际操作时，由于需要大量的千斤顶，无法保证所有千斤顶的绝对同步，所以容易因千斤顶不同步导致上部结构内力发生变化，进而出现梁体开裂的情况，且大量千斤顶还会导致较高的施工造价。

横桥向同步，纵桥向逐墩或多墩顶升法是以一个桥墩为单位进行顶升施工，需要的千斤顶较少，更容易做到同步顶升。此外，该方法需要的操作人员、施工支架的搭设也较少，相比之下更经济。

考虑到该既有桥梁改造施工过程中不能封闭、长时间中断交通，且该桥梁板为装配式预应力混凝土结构，梁体之间横向连接采用桥面连续的方式，为避免梁体在顶升过程中不同步导致桥面连续破坏而影响桥梁整体结构的安全，桥梁顶升及落梁必须以一联为单位，采用单跨或多跨同步顶升。综合考虑后，选用横桥向同步，纵桥向逐墩法进行作业。

3 顶升更换支座施工

3.1 施工工艺流程

施工工艺流程，如图1所示。

图1 同步顶升更换支座施工的工艺流程图

3.2 施工准备

3.2.1 施工前，对支座、垫石、钢板的病害情况及梁底与盖梁（台帽）之间的净空高度进行调查、记录，根据梁底与盖梁（台帽）之间的空间大小，选择采用直接顶升法、开槽顶升法。

3.2.2 施工前，应先将被顶升的梁跨约束解除，如将防撞护栏切缝断开、拆除桥梁伸缩缝、切断抗震钢销、拆除墩台侧面泄水管道等，以确保整体同步顶升过程中，该桥跨不受其他桥跨的影响。

3.3 交通导行

郎寨天桥上跨黎洛高速，上跨处的黎洛高速为挖方路基，左幅下穿郎寨天桥第1 跨，右幅下穿郎寨天桥第2 跨。左幅高速公路净空6.5m，右幅净空5.4m，桥梁改造时，采用封闭黎洛高速某一条车道的方式进行交通导行，国道在施工期间采取临时交通管制。

在进行交通渠化导行施工时，安全人员对现场导流区域通过安全锥桶、警示柱、LED 导向灯、防撞桶、爆闪灯等方式进行隔离，各种标识的摆放位置及间距严格按照《道路交通标志和标线第四部分：作业区》（GB 5768.4—2017）执行。在摆放安全锥桶、警示柱等标识时，安全人员沿车流顺行方向依次进行摆放；当工作面施工完毕后，回收安全锥桶、警示柱等标识时，安全人员沿车流逆行方向依次回收。摆放及回收标识的过程中，现场设置警戒区域，设置LED 左右导向灯。施工期间，安排专人每天检查各路段、路口的交通标志、标牌的设置和摆放。发现有标志、标牌缺失、遗漏的，应及时整理、补齐。

3.4 支架搭设

顶升施工支架并不承载顶升梁体重量，而是用来搭设施工平台供人员操作及上下的。根据现场实际地形及墩台净空高度，确定支架搭设方案。0桥台净空约3m，1桥墩净空约6.5m，2桥台净空约2m。因此，采用装配式支架搭设施工平台，搭设平台时，应距桥梁板底面预留出人员的操作空间，支架搭设需满足安全规范要求，牢固可靠，便于施工操作。

3.5 千斤顶的选择与布置

由于操作空间有限，该项目顶升采用薄片式千斤顶，临时支撑由千斤顶及加设的保护环组合形成。保护环为半环状，两块对拼为一个保护环。厂家根据千斤顶的型号精细加工，支垫层数宜少，不应大于3 层。顶升过程中，应随位移量加设保护环，顶升到位后应将保护环楔紧，在千斤顶保压状态下与保护环形成整体，作为临时支撑，共同参与受力，保证支撑的稳定性。临时支撑在新支座安装到位后进行拆除。

布设千斤顶时，应保证其头部距梁体混凝土边缘不小于10cm。梁底与盖梁（台帽）之间的空间过大的，可对千斤顶放置基面打磨平整。如果空间不足，可在盖梁（台帽）顶面开槽，槽口大小应根据千斤顶操作空间的要求确定，用环氧砂浆调平后按图2布置千斤顶。此外，还应在盖梁和盖梁（台帽）顶上装一块特制的钢板，上置标定好的千斤顶，千斤顶上再放一块特制的钢楔块，以保证千斤顶垂直作用于梁底支点。

图2 千斤顶布置示意图

3.6 同步顶升系统调试、安装

开展顶升施工时，应采用PLC 同步顶升系统控制梁端同时、同位移起顶。PLC 同步顶升系统利用液压变频调速控制、压力和位移闭环自动控制的方式，实现多点力均衡控制，对顶升的高架桥进行称重、同步顶升与降落，同步顶升的精度可达±0.1mm，确保梁端在顶升时竖向位移的同步性，避免桥面因顶升不同步出现开裂等问题，影响结构安全。

位移传感器安装在千斤顶正前方的50cm 范围内，与系统间的连接线应通过编号识别，并对应接入控制系统。顶升前，用万能表逐个标定位移传感器，确保精度。同时，还要做位移量闭环试验，给定系统控制位移量及位移差±1.0mm，测试顶升高度超过或低于系统设定值时，系统是否按设定位移差进行调节，从而确保正式顶升时系统的安全性与同步性。

3.7 试顶升

在正式顶升前应进行试顶升，试顶升的高度应为设计高度。顶升后，观察和考核整个顶升施工系统的工作状态、对称重结果的校核、梁体整体姿态、结构位移等，为正式顶升提供施工数据。试顶升时，应控制顶升速度不超过1mm/min，最大试顶升高度应按设计要求确定。顶升应按设计要求分级顶升，每顶升一级后，应持荷10min，观察梁体及设备状况。如有异常，应立即回油、落梁，待问题解决后再进行试顶，直至梁体受力及设备运行正常。试顶升结束后，应立刻检查PLC 同步顶升系统是否运行正常，同时检查千斤顶是否存在异常，油管是否存在漏油的情况，电线是否破皮、暴露等。此外，还要将千斤顶位置的特制钢板与钢楔块取下，查看是否变形，如发生变形，必须调整钢板的厚度以确保满足顶升要求。

3.8 正式顶升

试顶升后经检查不存在问题才能进行正式顶升，正式顶升时应采用分级顶升法逐级顶升，每一级顶升标准行程应符合设计要求，将顶升量控制在5mm 内，顶升至能取出支座为止。正式顶升过程中，应做到以下几点：其一，严格按预设荷载进行加载和顶升；其二，各观测点应及时反映测量情况；数据应及时汇交指挥组，比较实测数据与理论数据的差异，若有数据偏差，应认真分析并及时调整；其三，工作状态正常后，再进行下一步施工。当梁体离开支座后，每顶升一级必须加垫临时支撑，以确保梁体的稳定。每次顶升高度应稍高于支撑块厚度，高出部分以能满足支撑块安装要求即可，不宜高出太多，以免出现负载下降的风险。临时支撑布设位置应符合设计要求，临时支撑块可采用5mm 钢板，钢板的安装应平稳、牢固，防止顶升至设计标高千斤顶卸载后，钢板间压缩量过大而造成梁体的较大回落。

3.9 支座拆除与安装

3.9.1 拆除旧支座

顶升就位后，可放置预先加工好的临时支撑，支撑总面积应大于既有桥梁支座的面积，且保证其成分受力。临时支撑完成后，进行支座的拆除工作。根据千斤顶及临时支撑的放置位置，旧支座沿顺桥向方向取出。取出支座后，需再次确认各千斤顶无移位。

3.9.2 安装新支座

根据顶升前的检查情况（支座的使用状况，原支座的位置及高度），计算新支座的安装高度，并对梁体与墩顶处的支座纵、横向的位置及高度进行标记。用硬毛刷蘸上高效洗涤剂，刷去支座垫石表面的油垢污物，然后用清水冲洗。如原桥支座垫石出现局部破坏，破坏尺寸小于5（长）×5（宽）×3（深）的，可采用高强聚合物砂浆进行修补，破坏尺寸大于5（长）×5（宽）×3（深）的，可采用高强速凝自密实混凝土进行灌注修补。同时，还要检查支座脱空情况，脱空≤1mm的，用环氧砂浆填补找平；脱空＞1mm 的，采用环氧树脂粘贴钢板的方式处理。千斤顶卸载完毕后，应记录各支座的中心顺桥向、中心安装位置及高度，满足支座安装的质量标准，同时还应检查梁底和支座之间结合得是否紧密，否则需要重新顶升调平支座，使其与梁底紧密接触。

3.10 卸载、落梁

支座安装完毕，检查确认无误后，再次按顶升工序向上起顶1mm，拆除所有临时支撑，并确认所有支座安装好后，方可落梁。落梁时，应观察控制系统，确定各千斤顶位移变化一致后方可落梁。落梁后，应严格检查支座是否脱空，如有脱空则用环氧砂浆修复或加垫楔形钢板。

4 顶升施工的注意事项

跨高速桥梁顶升施工作业期间，必须严格按照《公路养护安全作业规程》（JTG H30—2015）、《道路交通标志和标线第四部分：作业区》（GB 5768.4—2017）进行交通导行，确保高速公路畅通。同时，为避免桥上车辆通行引起桥面荷载不均匀而出现剪切破坏，在顶升过程中，应采取交通临时管制。顶升施工过程中，应对梁体、墩柱控制截面的位移、混凝土应变、裂缝进行监控，顶升施工监控遵循位移的原则，以位移监控为主。力监控是保证梁体安全受力的保障。主要监控顶升前和顶升过程中同一梁端各千斤顶的位移情况，若千斤顶的位移和力的变化出现异常时，必须马上停止顶升施工，在找出原因并妥善解决后才能重新进行顶升施工。在顶升过程中，要设专人对顶升桥梁、高速公路的交通情况、桥面情况等进行观察，如发现异常必须立即向总负责人报告，总负责人应果断解决、处理。

5 结论

本文结合具体的项目工程，提出了薄片式千斤顶更换支座的施工工艺和注意事项，总体方案可行，并可成功应用于实际工程中。通过该项目的实践应用，得到如下结论：其一，薄片式千斤顶可以有效解决狭小空间梁板顶升的难题。其二，薄片式千斤顶更换支座施工方便，施工速度快，工效比其他施工方法提高30%～50%。且无须封闭交通，只需限制车速和大型车辆通过即可。此外，薄片式千斤顶更换支座施工对周围环境影响较小，无粉尘污染，经济效益和社会效益较好。其三，薄片式液压千斤顶法可用于梁底与墩台之间的间隙≥3cm 的桥梁支座更换。

综上所述，该工程中，采用薄片式千斤顶在既有桥梁更换支座施工技术的应用，解决了交通保畅问题，节约了投资成本，保障了桥梁的正常使用功能，可为既有桥梁的改造、立体交叉桥梁支座的更换等类似工程，提供一些参考和帮助。