多桥梁顶升方式整体同步施工技术应用研究

第一作者简介：刘杰（1990-），男，硕士，工程师。研究方向为高速公路建设管理。

DOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2024.21.043

摘" 要：车流量不断增加与通行能力受限之间的矛盾，以及公众日益增加的对高品质通行服务水平的强烈需求，要求高速公路改扩建既要通过增加行车道以提高通行能力，也要通过调整平纵线型以提高道路通行舒适度和品质。在高速公路平纵线型调整过程中，如何高效、高质量利用既有道路桥梁，对于节省项目建设资金，延长既有线路的使用寿命，践行绿色建设理念具有重要意义。该文以某高速公路改扩建为案例，介绍一种不同工况下多桥梁顶升方式同步施工技术，该技术综合利用包括支座垫石增高、盖梁接高、断柱接高等多种顶升方式，实现桥梁多跨同步调坡顶升，具有经济实用、安全高效、控制精度高等优点。

关键词：高速公路；桥梁；改扩建；平纵线型；整体同步；调坡顶升

中图分类号：U445.7" " " 文献标志码：A" " " " " 文章编号：2095-2945（2024）21-0181-04

Abstract： The contradiction between the increasing traffic flow and the limited traffic capacity， as well as the increasing public demand for high-quality traffic service level， require the highway reconstruction and expansion to improve the traffic capacity not only by increasing the lanes， but also by adjusting the horizontal and vertical linetypes to improve the road comfort and quality. In the process of horizontal and vertical alignment adjustment of expressway， how to make efficient and high-quality use of existing roads and bridges is of great significance for saving project construction funds， prolonging the service life of existing lines and implementing the concept of green construction. Taking the reconstruction and expansion of an expressway as a case， this paper introduces a synchronous construction technology of multi-bridge lifting mode under different working conditions. The comprehensive utilization of this technology includes many kinds of lifting methods， such as support cushion stone heightening， cover beam connecting height， broken column connecting height and so on. The realization of multi-span synchronous slope adjustment and lifting of bridges has the advantages of economy and practicality， safety and high efficiency， high control precision and so on.

Keywords： highway; bridge; reconstruction and expansion; horizontal and vertical linetype; overall synchronization; slope adjustment and lifting

高速公路建设对于拉动内需、区域互联互通及物流网络建设等方面起到了基础性作用，并积攒了丰富的建设管理经验。为持续提升国家高速公路建设内生动力，积极响应国家双碳建设和绿色建设理念，实现高速公路高质量建设，要求在高速公路改扩建过程中，大力推广应用新技术、新材料、新工艺和新设备，提高改扩建施工质量，改善道路通行服务水平，提升驾乘人员舒适度。在该趋势下，如何最大化利用既有道路桥梁，实现高速公路改扩建平纵线型优化，对高速公路改扩建项目提出了考验。

近年来，桥梁顶升施工已普遍应用于高速公路改扩建施工，较为经济快捷的方法就是进行顶升、下降或平移，以实现高速公路平纵线型调整。韩振勇等[1]在市政基础设施建设中，采用了桥梁顶升提高了通航净空；周明朗等[2-4]在既有桥梁加固过程中应用了顶升施工技术；马进等[5-6]在桥梁支座更换过程中探索应用了智能监控系统。

以上研究仅应用了支座垫石增高、盖梁接高、断柱接高等桥梁顶升方式中的一种或者几种，在如何同时利用以上几种方式上仍缺乏在高速公路改扩建方面系统、深入的应用研究。而多种方式同时应用的桥梁整体同步调坡顶升技术的现实需求又十分迫切，因此多桥梁顶升方式整体同步施工技术意义较为重大。本文以某高速公路改扩建顶升桥梁为依托工程，开展多桥梁顶升方式整体同步施工技术的研究。

1" 工程概况

某高速是国家国高网组成部分，建成于20世纪90年代，通车以来交通量增长迅速，交通量已经饱和，道路拥挤现象严重，大大降低了车辆的行驶速度和道路的通行能力，亟需实施改扩建施工。某大桥是该高速公路改扩建项目的控制性节点工程，跨径布置6×16 m+6×16 m+6×16 m，桥梁全宽35.5 m。上部结构为装配式预应力混凝土简支板，0号桥梁为U型桥台、扩大基础，18号桥台为桩柱式台、桩基础，桥墩为柱式墩、扩大基础，设计为梁板整体顶升。该桥位于纵断抬高段，设计采用支座垫石增高、盖梁接高、断柱接高等多种顶升方式实现桥梁整体同步顶升。

2" 施工工艺与质量控制

2.1" 主要施工过程

2.1.1" 施工准备

主要包括顶升基础准备和抱柱梁准备工作。顶升时，桥梁上部荷载通过千斤顶等临时支撑传递到顶升基础，需进行基础受力计算，以及抱柱梁局部抗压和抗剪切强度计算，确保顶升基础牢固、抱柱梁设置合理。

2.1.2" 托架体系及分配梁安装

其中，托架体系主要包括支撑杆、临时垫块及联系杆等，支撑杆是顶升支撑的主体，是千斤顶和随动装置的安装位置，整个钢支撑体系通过角钢作为水平联系杆及剪刀撑连成一个格构柱，形成水平稳定体系。分配梁根据顶升位置不同，分别设置在梁底顶升部位和盖梁底部顶升部位。

2.1.3" 千斤顶选择与安装

包括液压千斤顶和机械跟随千斤顶，2种千斤顶通过螺栓悬吊于分配梁上，随着顶升构件的上升而上升。安装时，需要综合考虑后期施工模板安装空间和受力状态，合理确定千斤顶布置方式。同时，根据液压控制系统的性能，方便对顶升姿态进行监控，需要按墩柱将千斤顶进行分组，并按组配备光栅尺，实时抓取顶升姿态，确保控制室的PLC能够有效控制整个顶升过程。

2.1.4" 限位装置安装

桥梁顶升施工过程中，常见因千斤顶安装的垂直误差或其他因素导致的桥梁横、纵向微小位移。为克服上述情况对某桥梁顶升过程产生的影响，项目团队设计了平面限位装置，该装置在梁体之间设置边角钢并采用高强螺栓进行牵拉和移位，同时在固结墩处设置格构钢柱实现纵横向限位，限位装置如图1所示。

2.1.5" 分级顶升至设计高度

单行程顶升施工步骤如图2所示。

2.2" 既有桥梁平纵线型调整

按照设计要求，某桥梁顶升改造施工，维持原墩柱形式不变，对第1跨通过加厚支座垫石实现桥梁顶升，对第2～9跨通过加厚盖梁实现桥梁顶升，对10～18跨通过断柱接高实现桥梁顶升。以上多种增高方式同步在液压千斤顶达到设计行程并机械锁死后开始实施，在顶升过程中起保护作用的机械跟随千斤顶及其支撑随即拆除。

2.2.1" 墩柱断柱接高

将墩柱切割断开之前，需将既有墩柱除顶部1.5 m、底部1 m范围之外的混凝土全部凿除，保留既有墩柱主筋并将其表面浮渣清理干净，同时对顶部和底部未凿除部分的墩柱表面进行凿毛处理，确保混凝土浇筑后新旧面黏结牢固。按照设计要求采用挤压套筒进行钢筋连接，后支立模板、浇筑混凝土实现墩柱接高，如图3至图4所示。

2.2.2" 盖梁接高改造

某桥梁在进行盖梁接高顶升过程中，利用作用力-反作用力原理，设置了钢牛腿实现反力顶升，在顶升至预定位置后，拆除某桥梁既有支座，凿除垫石，对盖梁顶部进行凿毛并清理干净。同时，按设计要求在既有盖梁顶面进行植筋，植筋完成后再次冲洗干净，确保盖梁加厚部分混凝土与既有盖梁混凝土面充分结合、形成整体，如图5所示。

2.2.3" 垫石增高

顶升到指定高度后，拆除既有桥梁支座，对既有桥梁垫石表面进行凿毛处理，按设计安装垫石钢筋，冲洗表面浮渣，浇筑垫石混凝土，养护完后重新安装支座，如图6所示。

2.2.4" 梁体下落就位

按照设计要求开展混凝土养护工作，在新浇筑的墩柱、盖梁、垫石混凝土达到强度要求后，拆除模板。通过PLC控制系统，精确控制全跨液压千斤顶压力值，实现全桥上部梁板的整体同步回落，后进行桥面系施工。在下部支撑和千斤顶拆除后，应在分配梁安装螺栓造成梁底破坏的部位进行修复处理。

3" 工效分析

采用全桥一次性整体顶升的方式进行顶升，相较于分2次顶升，其工期可提前32 d，具体提前情况如下。

0#～9#顶升就位后进行盖梁垫石加高，加高完成后才可进行设备的拆除，加高钢筋绑扎3 d、模板安装2 d、混凝土浇筑1 d，确认支座完全受力后方可拆除设备，合计6 d。

千斤顶、泵站、油管和控制线等液压设备拆除、安装、调试。拆除2 d、安装2 d、调试1 d及试顶升1 d，合计6 d。

千斤顶安装完成调试后，进行打压、立柱切割工作。打压、立柱切割所需时间4 d。合计4 d。

桥面限位：需0#～9#顶升就位后，拆除安装，时间约为4 d。

顶升时间的增加：约为6 d。

如果采用两联顶升方式，9#、10#墩高差近1 m，需将第9、10跨梁端切割，待两联全部顶升完成后进行修补，其工期约6 d。

综上，采用支座垫石增高、盖梁接高、断柱接高等多种顶升方式实现桥梁整体同步顶升，实现了顶升数据实时采集，精确控制顶升高度，确保了顶升过程安全有序进行，达到有效缩短施工工期的目标。

参考文献：

[1] 韩振勇，张振学，张玉明，等.桥梁改造工程中同步顶升技术的应用[J].中国市政工程，2007（1）：24-25.

[2] 周明朗.桥梁加固改造中顶升技术的应用分析[J].西部交通科技，2019（2）：121-125.

[3] 单成林，奉翔.桥梁加固改造中的整体顶升施工[J].中南公路工程，2002，27（3）：79-80.

[4] 林剑峰.整体顶升技术在桥梁加固改造中的应用[J].福建建设科技，2006（3）：27，53.

[5] 马进.智能同步位移顶升系统在桥梁支座更换中的应用[J].公路交通科技（应用技术版），2016（7）：210-211.

[6] 牙韩胜.无垫石桥梁顶升更换支座技术的应用研究[J].西部交通科技，2022（7）：144-146.