改扩建桥梁顶升与拼宽工艺运用

罗超、吴冲

（江西省嘉和工程咨询监理有限公司，江西南昌 330000）

0 引言

在桥梁扩建工程中，顶升技术是较为常见的一种技术手段。该技术具备顶升力强、技术操作方便等特点，因此得到了广泛应用。在顶升阶段需要做好顶升参数设置，且对拼宽技术加以控制，可提升工程的整体建设效果。

1 桥梁顶升工艺原理

对于桥梁顶升技术而言，其主要是利用PLC 液压同步顶升控制系统以及多项监控技术、而后利用原有桥台帽梁为反力基础，对于上部板梁结构和垫板分配处理。同时选择53mm 超薄千斤顶完成顶升作业，千斤顶设置在肋板的部位上，且顶升时应用1～3cm 的钢板或者精加工10cm 钢支撑制作垫块。在顶升到0.5m 高度后，及时更换更大行程千斤顶继续进行顶升作业。顶升工作结束后，需要使用钢筋混凝土临时支撑体系，浇筑混凝土制作桥梁盖梁或者更换支座[1]。

2 桥梁顶升工法特点与施工范围

2.1 特点

其一，液压顶升系统通过控制器进行精细控制，操作方便、快捷，保证人员安全。

其二，桥梁顶升的施工方式不会占用过大的空间，配套设备较少，人力资源需求小，且高空作业少，不会产生严重安全事故。

其三，合理应用先进技术，保证桥梁主体结构性能合格，节约资金，预防出现过多的建筑垃圾，还能够缩短项目工期，保障交通正常通行。

2.2 适用范围

桥梁主体性能较高，通过更换支座、桥梁抬高与平移等。

3 工程概况

作为国家重点建设的某高速公路项目，是交通运输的关键组成部分，对当地经济发展有直接的影响。该项目为双向四车道的形式，设计120km/h，投入运营二十余年。虽然当时该高速公路建设标准较高，但随着时代的发展，交通通行量逐步地增多，尤其是重载车辆的增多，导致该公路路面的病害问题日益严重，当前状态已不能达到通行的标准，所以必须进行改扩建施工，以满足交通通行的要求。根据管理单位的要求，在该高速公路改扩建之后，成为双向八车道的道路形式，符合道路交通运行的标准。桥标高无法满足要求，选择使用抬高纵断面双侧拼宽的方式，通过抬升处理符合经济性、交通通行效果的要求。以该项目为案例进行分析，研究高速公路应用抬高纵断面双侧拼宽的施工方式，保证桥梁施工可以顺利进行，明确施工方案和流程，保证工作可以顺利的实施，提高运行标准。

4 桥梁顶升施工流程

在现场开展旧桥顶升施工与两侧拼宽结构施工前，要完成旧路面的病害处理工作，以防止对新建设部分的施工产生影响；确定合适的施工工序和标准，保证经济性、合理性达标。设计人员多方面对比分析，主梁顶升外侧拼宽示意图，见图1。

图1 主梁顶升外侧拼宽示意图（单位：cm）

该高速公路项目改扩建旧桥项目作业流程如下：

第一，将旧桥下部病害给以处理。经过现场勘察可以发现，旧桥下部结构病害问题主要有开裂、露筋、锈蚀、混凝土蜂窝与麻面等，已严重影响桥梁运行。

第二，千斤顶的设置。在现场施工中，选择使用断柱顶升，分别在下部设置4 台千斤顶，即墩柱两侧盖梁顶部。经过设计人员计算分析，其中间墩柱最大负荷为2660kN。为了使桥梁运行达到安全标准，安全系数选择为1.5，放置千斤顶所产生的最大顶升力为2000kN。为了保证顶升满足1.75m 的要求，顶升参数设置见表1。

表1 顶升参数设置

第三，标高复测。在拼宽侧桥梁施工结束后，基础达到稳定状态，开始检测标高参数，保证各个墩台钢垫块与背墙均符合要求，且要预制钢垫块与临时垫块。

第四，桥梁顶升。首先将原桥台桥面的伸缩缝凿除，其次将耳背墙、墩台挡块进行清理，桥梁的顶升效果得到提升，顶升环节执行工艺技术标准，最后选择合适的应对措施以提升工程的安全性，防止现场施工中发生安全事故[2]。

第五，安放钢垫块、墩台盖梁加固。在主梁结构顶升到100cm 的高度部位，需要通过加高垫块布置到支座上，保证其安装部位达到精确的标准要求。临时钢垫块的结构形式和加高钢垫块是基本相同的，一般需要设置在加高垫块上，利用螺栓进行稳定的连接，保证连接符合稳固、可靠性的要求，落梁到临时支撑结构上，墩台盖梁加固效果符合要求。对于没有设置封头的主梁，需要在桥台的部位上进行混凝土封闭处理，背墙的建设施工，连接内侧耳墙和墩台挡块，做好板梁锚栓连接，保证结构的总体性能合格。

第六，落梁。在盖梁混凝土强度达到设计要求的90%以上且龄期在7d 以后进行主梁顶升施工，将临时支撑拆除，做好制作钢板的安装施工，可以立即落梁，把主梁直接放置在支座上，如果检查发现梁体下部有1～20mm 的脱空情况，要使用钢块填充处理。落梁的卸载过程应保持均匀性，确保预埋量锚栓能够直接插入到钢管结构内。

第七，拆除桥面系、替换主梁。将需要修复的梁体、底座、桥面等进行清理作业，然后开展混凝土铺装施工。如果板梁必须进行替换，将两侧铰缝清理干净，拆除旧板，替换为新板结构。去除掉结构损坏的铰缝部分，并且进行新铰缝安装施工，达到结构性能的标准[3]。

第八，旧桥主梁病害处理。旧桥结构如果存在病害问题，如钢筋锈蚀、水蚀、蜂窝、麻面等，需要及时的处理，达到要求才能开展施工。

第九，施工湿接缝。采用湿接缝的方式，保证旧桥和拼宽结构的主梁进行稳定连接。

第十，重建桥面系。桥梁整体结构进行建设使用伸缩缝结构有效的控制，并且再次进行搭设施工，重新建设护栏底部、桥面整体的混凝土，并且安装新护栏结构[4]。

第十一，施工实时监控。在现场施工中需要布置位移传感器、压力传感器等设施，应用PLC 顶升系统对现场的运行情况进行实时监控。监测工作中，对于现场标高变化、中线偏离、支撑体系压力、纵向位移等方面进行检测。如果现场监测时发现超出规定警戒值，需要立即停止施工，及时查找形成原因后采取必要的补救措施。根据监测的结论分析发现，在现场施工中，各个监测点的最大值都没有超出警戒值，桥梁顶升1.75m 高，施工效果较好。

5 桥梁顶升施工注意事项

桥梁顶升施工，选择使用同步、循环顶升的方式，直至可以达到设计标高的要求。顶升时，需要充分的使用原桥桥台、桥墩等支撑结构，每一片桥墩都要设置两个千斤顶，保证单片梁受力符合均匀性的要求，并且变形参数在合理的范围内，达到桥梁施工的安全性标准。

第一，千斤顶及油泵校验。要想保证顶升符合同步性要求，需选择相同型号的千斤顶开展顶升施工，底座达到稳定的标准。所有千斤顶以及油泵进入到现场前，需要标定处理。

第二，使用时千斤顶做好下述工作：一是，在顶升前根据需要计算起重量，选择最佳吨位的千斤顶设备。其二，在额定工作条件下，如果发现超出了千斤顶负荷，通过手动油泵出油位置连接压力表进行检测，反映出压力参数以确定工作面与油缸面积，从而可以得出主梁重量参数。其三，确定千斤顶作用点最佳位置，满足结构安全、稳定的要求。其四，千斤顶主梁顶升后，应用临时钢垫块做好主梁支撑处理，不要使用千斤顶作为支撑物。如果使用多台千斤顶，要采用分配阀的控制，保证结构均衡性合格，防止出现倾倒问题。其五，千斤顶起重行程一般都不大，用户操作时不能超出规定的行程标准，防止损坏千斤顶。其六，运行中要防止千斤顶出现剧烈振动，如有发生需及时做好检查工作。

第三，设置观测标志。顶升工作开始前，需要在桥面上设置观测点，一般来说每孔布设4 个，分为纵向、横向的设置。顶升操作环节，技术人员对顶面实施全面的测量，能够快速的反映出顶升竖向变化情况。在标志设置中，应该做好均匀性设施，达到对称性要求。

第四，准备工作。顶升梁体施工前，需要做好标高检测，不能过度提高施工速度。梁底顶升工作开始前，应该在墩台顶部布设限位部件，有效地预防顶升环节出现平移的问题。此外，顶升开始前做好各项检查工作：对设备性能进行检查以确保设备完好、功能正常，工作人员掌握足够技术，通信器材正常的运行，计算数据达到精度、准确性的要求，且技术人员需进行技术交底，保证现场施工安全、顺利的进行。每一片梁体都要做好标记处理，顶升环节应用钢尺进行测量，做好现场记录工作，保证顶升高度充足。在开始顶升前，应进行试顶作业：试顶工作的开展就是要检查、确定支撑结构是否符合稳固性标准，主梁没有正式顶起前可以停止，并且停放1h 左右时间，观察没有任何变化才能实现整体顶升施工。

第五，主梁顶升。根据施工工艺要求进行千斤顶位置的设置，根据需要布置临时支撑点，组织专人进行现场管理，单次顶升3mm 的高度。在顶升环节，使用油泵对千斤顶加以控制，一般情况下一台油泵会实现多个千斤顶的顶升，各个千斤顶都有专人进行监控，随时进行测量、观察，确保顶升高度和实际情况一致，误差参数控制在0.5mm 以内。顶升环节，监控人员通过竖向位移和千斤顶油压表数值进行全面控制。竖向位移通过桥面上观测标志控制，保证竖向位移偏差不会超出规定的技术标准。竖向位移观测人员和油泵操作人员保持沟通，指导人员现场操作。同时，每个油泵操作人员需要根据数据变化做出调整。顶升操作中，各个油压表的参数偏差不超过±1MPa。如果观测人员发现异常情况，应及时停止顶升作业，排查、纠正错误后，再进行顶升施工。顶升时需要缓慢进行，顶升的同时进行支垫，避免产生安全事故[5]。

第六，施工注意事项。一是梁体和支座分离后，应该将原橡胶支座、台帽、顶面等连接部件加以清理，在梁体结构顶升到规定高度后，把盖梁顶部清理干净达到平整度要求，避免存留多余混凝土材料，确保钢垫块直接布置到支座表面，并且设置临时钢垫块。二是现场开展作业前进行必要的检查，结合现场情况做好维修加固，保证顶起、下落均处于规定范围内；应短时间内完成，组织专人进行现场指挥，同步顶升、同步下降。三是全面落实测量、记录工作。技术人员准确计算，确定拼宽侧主梁顶面和旧桥边梁主梁高度差，原支座与现支座高度差，使现场梁体、桥面支座部分的标高符合要求。四是支座结构质量合格，加强安装施工管理和质量检查，尤其是支座结构，其性能需符合要求，从而满足运行条件。五是支座上、下结构的钢板部分需要做好监测和管理，在表面涂刷红丹防锈漆，保证结构免受损坏。六是顶升施工阶段随时监测现场的运行情况，结构运行达到安全性的标准，尤其是平动、转动、倾斜操作中，必须满足运行的标准。现场施工人员明确监测方案和标准要求，报请业主审批通过。在整个顶升中，要随时监测和控制。七是，为了确保现场施工安全，现场施工中要保证主梁的纵向、横桥向均符合相关要求，且避免上部落物产生损坏而造成影响。

第七，墩台盖梁加固。加固方式主要在原始盖梁上通过种植钢筋、绑扎钢筋后实施混凝土浇筑，由于目前的盖梁和梁底结构的空间相对狭小，现场的干扰因素也相对较多，浇筑施工难度较高，容易影响结构的密实度参数。所以该次工程中，应用流动性较高的混凝土材料，坍落度确保在14 以上。为了使种植钢筋和混凝土振捣完全满足空间高度要求，一般需要将顶升空间设定为100cm 左右。顶升现场施工中，保证顶升设备处于稳定的状态，确保顶升阶段千斤顶的稳定性合格，不会发生倾覆的问题，确保主梁达到稳定、同步顶升的效果。顶升后，需要安装模板，随后浇筑混凝土。主梁顶升后，暂时放置在临时钢垫块上，这样桥梁侧面需要在模板中进行混凝土的灌注施工，这时主梁并未落下，模板上缘和主梁下部有50cm 的距离，保证浇筑施工可以顺利的进行。内侧抗震挡块、内侧耳墙、背墙等在主梁抬高以后存在高度不足的现象，故而顶升后要实施加高处理。

顶升后还要再次加高处理。首先把原抗震挡块、全部背墙、耳墙以下20cm 的范围内混凝土凿除掉，保留原挡块、背墙与耳墙的竖向钢筋，根据设计的要求设置钢筋材料，浇筑混凝土结构。盖梁加固时，应该同步进行旧桥锚栓更换处理，把旧桥锚栓在盖梁顶部截断处理，设置新锚栓和螺旋钢筋，保证定位精度合格，落梁时，锚栓需要直接插入到旧桥钢管内。

6 结语

随着公路桥梁长期运行，运输能力无法满足要求已经成为事实，必须进行改扩建施工，此时需要应用顶升与拼宽工艺，提升运行能力和标准，满足当前交通运行的要求。