吴曙光 裴培 成亚军

（中铁四局集团第二工程有限公司 江苏苏州 221000）

1 老桥概况

顶升段为现状三环东路高架起点两联单箱三室现浇连续箱梁，每联三跨，单跨跨径29m，跨径组合即为3×29m+3×29m，桥面宽度为24.70m，标准底板宽度15.328m，翼缘板悬臂3.681m，箱梁高度为2.006m，如图1所示。

图1 箱梁标准断面图

2 桥梁整体同步顶升施工工程重难点

2.1 安全风险大

在顶升和更换垫块过程中，要防止液压系统的突然漏油或爆管引起结构物的突然下落，造成重大安全事故。

2.2 顶升高度高

顶升最大高度达3.643m，临时垫块和顶升支撑循环多，对支承顶升体系的整体稳定性要求高。

2.3 桥梁顶升精度要求高

由于老桥属于连续梁，顶升前后纵坡变化较大，随着桥梁纵坡的变化引起的桥梁投影面长度的改变，会导致下部钢结构支撑与梁底的吊装千斤顶的竖向轴线位置发生变化，各个行程始终有一定的水平分力产生，这些水平分力会进一步加大造成钢支撑发生横向变形，促使桥梁在顶升的过程中发生横桥向位移和纵桥向的水平位移。如果不采取任何的措施以控制桥梁的横纵向位移，则各联桥梁在顶升后之间的伸缩缝会不可避免地扩大或缩小，桥梁在防撞墙处也会产生错位，精度要求高［1］。

2.4 作业空间有限

本工程大部分墩柱支撑与模板之间间距小，顶升完成后，使用钢模板进行墩柱接高施工比较困难。

3 桥梁同步顶升施工的特点

3.1 同步顶升施工横向偏位分析与控制

在公路桥梁的施工过程中，不管应用到什么施工方法，施工偏差这一问题都是不可避免的。如果在施工过程中梁体出现横向偏移，那么会导致公路桥梁施工作业中出现安全问题，要解决这一问题就要花费大量的时间，这对工期也是一项挑战，会严重影响施工进度。而同步顶升技术因为采用多套顶升设备组合施工这一特性，可以将施工过程中的顶升力分散，可以很好地解决公路桥梁施工时出现的横向偏移问题。

3.2 同步顶升施工的局部稳定问题

同步顶升施工不同于其他施工方法，它具有很多独特的特点及优点。同步顶升在进行施工时可以将梁体反复顶起，使梁体达到指定位置，在这样的操作下，梁体底部会受到一对作用力。同步顶升作业中，钢梁体所处在的位置与顶升所用到的竖向千斤顶位置进行交换，作为施工作业中的支撑点的位置也在不断进行转移，在这样的情况下，就突出一个问题，关于梁体的局部稳定性难点还需要进行解决。

3.3 同步顶升施工监控问题

为保证顶升施工安全，在施工过程中，需对桥梁关键部位的应力及位移进行监控。由于同步顶升具有顶升进度快、体系转换多、受力复杂等特点，基于信息化的智能实时监控策略，成为解决同步顶升施工监控的必然要求。

3.4 临时支架的放置

临时支架的放置位置应考虑新支承垫石的安装宽度，并预留足够的支承垫石进口宽度与安装相对应。放置支承垫石时，应在相应位置凿出垫石槽，并上下焊接L 型角钢和支承垫石预留钢板。焊接后，应检查焊缝，并用环氧砂浆修补侧槽，在形成一定强度后，放置垫石支架［2］。

3.5 落梁程序与顶进程序相反，应严格执行落梁程序

落梁前，确认所有临时支架已拆除，钢垫块已安装。落至支点支撑点后，注意位移和压力传感器显示的数据，各墩减速度是否一致、位移变化是否一致。如果差异过大，应查明原因，并在处理后再次放下横梁。

3.6 安全拆除和拆除临时设施

临时设施的拆除应安全有序，并采用与顶进时相同的防护措施进行监控，拆除时，应注意成品保护和施工安全。

4 桥梁整体同步顶升施工计划及施工流程

4.1 施工计划

根据工程特点及施工要求，本工程桥梁改造可分为两个阶段。第一阶段，采用两联整体等比例顶升至设计标高（17#、18#顶升高度略高于设计高度，17#超顶3cm，18#超顶6cm），即以19#作为铰点不动，13#～18#绕19#按顶升高度成比例分级顶升至设计标高。第二阶段，第一联顶升至设计标高后，锁定千斤顶维持标高不变，第二联采用单联整体等比例下降至设计标高，即以16#作为铰点不动，17#～19#绕19#按下落高度成比例分级下落至设计标高［3］。全桥不再区分施工段，各墩柱独立成为一个工作面，可组织平行施工。

本次顶升改造涉及的工序较多（承台土方开挖、灌注桩施工、承台加宽、钢支撑安装、千斤顶安装及调试、整体调坡顶升、安装新支座、立柱接高、桥台改造、整体落梁等），正式顶升前，需将桥面、桥台、Pm123#墩端横梁全部改造到位，再安装顶升体系进行桥梁顶升，所以，此次工期计划包含顶升前准备工期。

4.2 施工流程

4.2.1 顶升前准备工作

（1）桥墩上的支架。在每根桥墩上各设置一个双线静电板，并在端梁下安装一个高度为4cm 的钢静电板作为固定翼缘施工板或通道，安装边缘的安全网时，应按照规范草案的规定注意操作台的级距和层的高度。（2）支撑更换的高度规定。由于施工经验，典型的8mm 支管位置满足了交换条件的空间要求，相邻桥墩之间的提升高度应在提升过程中进行监测，主要梁的承载力可防止铺装层或伸缩缝损坏，同时考虑到高度小于 2mm。（3）选择插孔。支架与盖之间的高度较低（可选100t 超薄顶部、180mm×96mm 尺寸、15mm 集线器、单个插孔100t最大提升，具体取决于跳线类型）。

4.2.2 设备安装

在梁底板与桥墩之间放置千斤顶时，应保证千斤顶底部与桥墩、桥台接触紧密，避免起拱、倾斜、失稳等。千斤顶应设置在靠近下梁支架拉线的稳定位置，而不是梁边缘。按设计要求连接高压油管和千斤顶，连接前，检查油管接口，确定油管无异物、变形、弯曲、光滑［4］。应在梁的4 个角处安装位移传感器和千斤顶，以避免位移，并确保安装牢固，以确保测量精度。

4.2.3 桥梁称重

根据设计图纸应力状态，确定桥梁荷载分布，并逐层称重。启动PLC控制系统，选择自由升降状态，通过隧道液压泵站供油，驱动桥机运行，使升降高度达到5.10mm。当桥机整体悬挂时，各吊点载荷与千斤顶载荷一致。然后将甲板提升1.2cm，相应的油压为最终称重值，根据获得的油压值，计算桥梁结构的实际重量。

4.2.4 引进PLC同步顶升系统

传统顶升设备通常会对构建造成较大附加压力，这也意味着其在安全性能方面有着巨大风险。而PLC同步顶升系统能够按照构建的实际重量来精确进行平稳顶举，从而使附加应力得到有效降低。同时，将PLC同步顶升系统运用到跨线桥顶升加高施工中，也能更深层次地确保顶升同步性和结构安全，从而实现全自动完成同步位移，如此，对于施工人员而言，也就无须再担心位移等现象发生［5］。

整体试顶升10mm（此时由液压千斤顶机械保压环受力），拆除原支座及垫石。试顶升过程中，各班组长和管理人员注意观察液压千斤顶和油管有无漏油现象，结构上注意千斤顶上部灌浆找平层是否有开裂和松动等现象、钢板是否变形。到达指定位移后，听从总指挥命令，保压环向上拧紧，再次观察上述情况。用塑料薄膜将液压千斤顶包裹、保护→墩柱进行切割→拆除支座和已切割墩柱→安装随动顶。

4.2.5 正式顶升

（1）设定指令位移（每墩位移数值按等比例顶升计算数值为准）；（2）顶升时，液压千斤顶按照指令进行顶升；（3）跟随千斤顶自动跟进；（4）顶升到指令位移后，液压千斤顶停止顶升，跟随千斤顶停止跟进；（5）跟随千斤顶与上部梁底顶紧；（6）液压千斤顶收缸，在其下放置工具式垫块（垫块高度同顶升高度一致，垫块累计增加高度达到1.5m 时，更换一节1m 长609 钢支撑）；（7）液压千斤顶与垫块顶紧，把自螺纹装置旋紧；（8）跟随千斤顶收缩，在其下安装工具式垫块（垫块高度同顶升高度）；（9）重复步骤（4）直至顶升到指定高度后，液压千斤顶支撑上部梁体，拆除跟随千斤顶及其垫块，此时，由液压千斤顶及下部支撑体系承担上部结构的压力。

5 顶升施工相关事项

5.1 顶升千斤顶选用

千斤顶选用带球头可转动的液压千斤顶，顶部球头转角最大可达5°。顶升时，随着坡度的变化，液压千斤顶与上部结构物由垂直变成不垂直，此时，千斤顶顶部的球头随着上部结构坡度的变化自动调整缸顶的球头，采用此带球头的千斤顶，解决了顶升过程中由于坡度变化引起的千斤顶与上部结构不垂直对结构产生的局部应力。此种装置是调坡顶升的关键技术，是调坡顶升能否成功的核心点。本顶升工程连续箱梁的坡度由原来的3.18%下坡调整为0.86%上坡，坡度调整2.32%，角度调整变化均在球头千斤顶调整范围内。

5.2 顶升需解决的技术问题

（1）选择适当的支撑垫块。桥梁顶升高度较大时，受千斤顶行程限制，不可能一次顶升到位，中间需进行行程交替，此时，应考虑如何设置合适的支撑垫块，以确保顶起后的梁体能处于稳定状态。

（2）顶升前对结构受力或连接部位的处理，如伸缩缝、抗震锚栓、支座、搭板等。

（3）结构顶升移位中限位装置的设计。由于千斤顶安装、顶升的同步精度及回落后临时支撑安装等多种因素的影响，在顶升过程中往往会产生水平偏转，严重时将直接影响桥梁安全。进行结构限位是控制偏转的主要方法，限位一般包括横向限位和纵向限位，限位装置的设计是确保桥梁顶升成功的必备要素。

（4）顶升时结构的位移观测。在进行结构整体顶升时，应采用可靠的位移观测手段随时密切观测结构的位移情况，重点防止不均匀的位移出现，否则，结构将承受与不均匀沉降相似的内力，严重时将造成结构物永久性损伤。

（5）顶升时结构的受力观测。结构整体顶升时，应采取可靠的内力或结构变形（裂缝）观测手段，对结构内力进行观测，防止损害结构的内力出现。

5.3 顶升加高施工过程控制事项

5.3.1 操纵

按照预设荷载进行加载和顶升操作，在结构顶升空间之内不能存在障碍物，同时，每次顶升的高度最好能够稍微超过钢垫块厚度，对于力度而言，只要能满足垫块安装的要求便可，千万注意不能超过钢垫块厚度太多，以免出现负载下降的风险。

5.3.2 观察

在施工过程中，也应当着重注意巡查力度，最好安排专门的观察人员对整个工作情况进行观察与监督，如果有问题发生，也能迅速进行汇报，从而有效地将问题解决。

5.3.3 测量

除了要随时进行观察以外，相关测量人员也应当及时做好测量工作，对于各个阶段的测量数据都要迅速进行反馈。因为顶升能够直接关乎到跨线桥主体结构的安全，所以，对其千万不能放松警惕。

5.4 调坡顶升中千斤顶发生水平位移

调坡顶升时，随着坡度的不断变化，箱梁的水平位移不断发生变化，此时，千斤顶的水平位移发生变化，而下部的支承位置没有变化，此时，千斤顶与下部支承的中心位置发生偏移，需对安装在箱梁部位的千斤顶位置进行调整，调整到千斤顶中心与支承中心重合。本工程中使用十字滑槽钢板作为调整千斤顶位置的装置，十字滑槽钢板分为上下两块，上块属于找平，下块通过螺栓与千斤顶连接并通过另外一组螺栓与上钢板连接。当需要调整千斤顶位置时，将连接上块钢板的螺栓拧松，然后移动下块钢板带动千斤顶调整位置，完成调整以后，再将螺栓拧紧。该十字滑槽钢板可以调整纵、横两个方向各10cm，满足本项目施工要求［6］。

5.5 组织管理机构与任务划分

为了能够有效地确保公路桥梁整体同步顶升施工能够在规定时间内交工，同时在质量方面也不会出现差错，因此，在展开施工之前，应当按照施工组织的设计要求，在相关施工项目中建立相应的管理部门，从而有效地保证施工项目能够有序进行。除此之外，在具体施工人员选择方面，也最好选择参加过桥梁顶升施工并且具有相当丰富经验及持有相应技术等级证书的工人，从而能够确保施工可以高效开展。在施工过程中，应当按照施工进度计划来进行统一调度安排，确保各个环节的施工人员都能够相互协调，以最大力度来减少施工人员浪费现象。

6 结语

公路桥梁整体同步顶升施工在目前有着相当广阔的应用前景，并且也已经具有了一定的发展历史，基于其施工便捷且经济投入力度小等特点，也深受业界相关领域的认同。但是，为了能够使施工成效更加优越，在施工技术方面也需要更加仔细认真，同时，相关施工人员也应当按照相应的组织规划，从而有条不紊地进行，如此也能为我国桥梁事业的发展提供有力帮助。