公路桥梁整体同步顶升施工问题范文

摘要：以某高速公路桥梁技术改造工程为例，在顶升技术比选及施工方案拟定的基础上，对该桥梁工程计算机PLC控制交替及随动装置组合顶升施工过程进行分析探讨。结果表明，本工程所采用的顶升施工技术工效高、安全储备大，虽然施工设备投入多，但能实现施工设备资源集约机动配置，并能在不中断交通运行的情况下快速完成运营路面结构层补强施工。

关键词：公路桥梁；整体同步；顶升施工

1 工程概况

某高速公路技术改造主要进行运营路面结构层补强处理，补强后设计标高比原路面标高高出15～24cm，为保持桥梁恒载不变，必须通过抬升桥梁上部结构提升标高的措施确保桥梁结构层补强后与两侧路面顺利衔接。该桥梁为 4跨预应力空心板梁，设计行车速度为80km/h，按照高速公路等级建设，设计荷载为汽-超20，挂-120，桥面宽24.5m。桥梁东线设计高程 24.65m，原高程 24.50m，顶升高度 0.15m；西线设计高程 24.81m，原高程 24.68m，顶升高度 0.13m。此次桥面改造所涉及构造物分散，在补强施工过程中机械设备需要经常转移，此外，为保证桥梁运营路面施工的连续性，必须缩短顶升施工时间，且不能中断桥面交通。

2 施工方案

2.1 顶升技术的比选

当前，较常应用的桥梁顶升方法主要有液压千斤顶交替顶升及随动装置顶升等，前者主要将 2组能主动施加顶升力的千斤顶设置在各支撑顶点，通过控制台控制液压泵站驱动，反复交替顶升；后者主要采用 1组千斤顶和支撑设备跟随倒换顶升[1]。顶升技术优劣势的比较详见表1。交替及随动装置组合顶升技术结合了液压千斤顶交替顶升技术和随动装置顶升技术的优势，施工安全性有保证，工效高，故本公路桥梁工程技术改造主要采用计算机 PLC 控制交替及随动装置组合顶升技术。具体而言，顶升施工过程中，计算机 PLC 控制液压系统主要通过压力位移传感器进行顶升全过程监控，并将所涉及测量数据实时反馈至PLC控制中心，由控制中心计算所采集的数据，并自动发出控制信号，控制液压系统高速开关阀门，调整顶升速度、高度、时间，确保全部油顶均匀顶升。

2.2 顶升设备选择

本公路桥梁整体同步顶升设备由电动同步千斤顶、超高压电动油泵站、液压分流阀及连接管等部分组成。根据施工需要，本桥梁采用缸体高度 86mm、缸体外径 190mm、内径 140mm、最大设计行程 16mm、最大顶升能力 1 000k N的超薄型千斤顶，其以高压泵为主要动力源。油泵站主要包括电动机、控制阀和高压泵等组成部分，其工作压力最大可达 63MPa，高低压流量分别为 4L/min 和 10L/min，电动机功率 5.5k W，一个油泵站可同时带动 14 个千斤顶进行同步顶升施工。油泵站和分流阀之间主要通过高压管连接，泵站产生压力后便通过高压管分流阀传递至千斤顶，高压管长度通常根据墩台高度的1.5倍[2]确定。

2.3 顶升施工方案

公路桥梁整体同步顶升施工方案主要包括千斤顶数量、设置位置及油泵站数量等的确定。①千斤顶数量：千斤顶最大顶升能力及数量的确定必须考虑桥面铺装、墩台和梁板间防震锚栓、防撞护栏等重量，如果使用最大顶升能力 1 000k N 的超薄型千斤顶并考虑 2.0 的施工安全系数，所需千斤顶数量至少为 39 个，全桥下部有双柱式墩台 6个，各个墩台盖梁上有 7 个支座，全桥共 42 个支座。计算得出千斤顶数量与原支座数量接近，为确保原桥受力状况不变，确定使用 42 个最大顶升能力 1 000k N 的超薄型千斤顶。在确定出千斤顶理论计算用量的基础上，还应考虑千斤顶故障、高压管喷裂等意外情况，为此必须增大施工安全系数，并适当增加千斤顶使用数量。②千斤顶设置位置：千斤顶设置位置关系到桥梁能否继续保持原受力状态，若位置设置不当，即便同步顶升操作过程再严格，也会因桥梁受力不稳而出现裂缝、倾斜等问题。本桥梁盖梁和盖板之间存在宽度 9～12cm 的空隙，应将千斤顶直接设置在盖梁之上原支座旁，无需增设临时支架，在保证桥梁结构安全的同时，避免阻碍支座安装与取出施工。③油泵站数量：根据本桥梁工程所使用油泵站的工作能力，5孔桥跨整体同步顶升施工需要3台同型号油泵站，且每台油泵站同时承担两个临墩施工任务；油泵站应设置在桥孔中心或地面较高位置。

3 桥梁整体同步顶升施工

3.1 施工准备

将脚手架和作业平台搭设在桥底，考虑到该公路桥梁属于跨线桥，桥底公路交通正常运行，必须搭设门式支架通道保证不中断交通。调查梁底支座垫石现状，对于支座垫石损坏的情况必须根据设计顶升高度预制支座垫石，并控制垫石顶/底面倾斜方向，确保其与橡胶支座面平整接触。如果桥梁侧支座垫石较矮，则为将千斤顶放置在梁底，必须将墩台凿除一定长度，为千斤顶放置留出空间；或是采用化学锚栓、并将横斜向角钢焊接后在墩台前侧设置支承平台，具体如图1所示，各支承平台均通过化学锚栓固定于桥台/盖梁。

3.2 设备安装

在顶升施工前还应凿除伸缩缝及桥面连续，凿除梁板连接处防撞墙，拆除各种桥面管线等。在梁底和桥墩之间放置千斤顶时必须保证千斤顶底部和墩台牢固接触，避免出现架空、倾斜、不稳等情况，且千斤顶应设置在梁底支座受力线附近稳固的位置，不得设置在梁体边缘。按照设计要求连接高压油管与千斤顶，并在连接前检查油管接口，保证无异物、无扭曲、无弯折且油管畅通。将位移感应器与千斤顶对应安装在梁体四角，避免错位，并安装牢固，以保证测量精度。

3.3 桥梁称重

结合施工图纸受力情况确定出桥梁荷载分布，并通过逐级加载方式称重。启动 PLC 控制系统选择自由顶升状态，并洞液压泵站向其供油带动桥梁顶升，使其顶升高度达到5~10mm 且桥梁结构整体处于悬浮状态时，各顶升点荷载便与千斤顶负载相一致。此后再将桥梁继续顶升1~2cm，所对应的油压值即为最终称重值[3]。根据所得到的油压值进行桥梁结构实际重量计算，公式如下：G =∑σ ×S9.8（1）式 （1） 中：G 为桥梁结构实际重量 （kg）；σ 为千斤顶油压值 （MPa）；S为千斤顶油缸截面面积 （mm2）。

3.4 二次启动PLC控制

根据所得出的桥梁称重结果进行千斤顶初始工作值设定后，油压值测定结果为 5MPa，PLC 系统自动控制开启后当控制压力超出油压测定结果后开始顶升，而当控制压力不足油压测定结果时落梁，当控制压力与油压测定结果相符时，桥梁则处于悬浮状态。根据同步顶升状态调整液压泵供油后高速开关阀门开启，PLC设备根据位移传感器的反馈数据进行千斤顶进油量自动调整，确保全部千斤顶按1.6mm/min的速度同步上升。按照5min时间间隔复核桥梁顶升设备及梁体的状态，保证其均可控。待千斤顶顶升临近上限时将配套的顶桥丝杆/临时垫块放入，并待千斤顶回油后再次放入。如此反复操作，直至桥梁梁体顶升至设计标高。

3.5 损坏支座更换

取出损坏的支座后彻底清理梁底和墩台顶面，更换新支座后确保其与梁体充分接触受力，在必须加高标高的情况下，应将预制支座垫石放在原支座上，通过环氧树脂将其与原支座牢固黏结，并将调平钢板和橡胶支座安放在加高后的支座垫石处。通过控制千斤顶以保证梁体整体同步下落至设计位置后关闭设备，切断油管，撤出千斤顶，结束桥梁顶升，并将临时支架等全部拆除。

4 结语

本桥梁工程经过连续 18h的顶升过程，在不中断交通的情况下顺利完成顶升施工，桥梁整体顶升15cm，施工结束后对桥梁进行的静载试验评定结果显示，桥梁结构力学性能、稳定性等均达到设计水平。施工结果也表明，桥梁整体同步顶升施工能有效确保桥梁上部结构完整性，有利于缩短工期，节省施工成本，不中断交通，施工精度高，安全性有保证。桥梁整体同步顶升施工能在交通不中断情况下完成支座更换、桥梁顶升施工，因此能够大幅降低桥梁后期养护费用，实现施工设备资源集约机动配置，将工程施工妨碍交通的社会影响降至最低，社会效益和经济效益显著。

作者：徐宝红 单位：山西路桥第二工程有限公司