桥梁顶升施工工艺在类似工程中的应用

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摘要：桥梁整体同步顶升技术是最近越来越多得到使用的一项桥梁改造技术。通常，这种改造技术一般在桥梁净空不足的航道桥梁、跨线立交桥梁以及桥梁支座的更换中运用。

关键词：桥梁顶升 质量控制 顶升监测

中图分类号：K928文献标识码： A

一、顶升背景

目前，我们已在内河航道网的升级改造中成功运用，通过顶升使跨河桥梁的净高满足了通航要求。我们总结，桥梁顶升技术具有以下优点：

1、施工时对周围的干扰少；

2、不需要征地拆迁或占用大量的施工场地；

3、能缩短施工周期；

4、避免重复投资，具有良好的社会和经济效应。

二、实施项目

我们已成功完成了湖嘉申线屺风大桥与长湖申线南林大桥的顶升施工，取得和很好的效果。

1、屺风大桥顶升：

屺风大桥是2002年建成投入使用的一座公路桥。该桥上部结构为：主跨为73.3m桁架梁，引桥两端各为7孔13m预应力空心板，下部为钻孔灌注桩。设计荷载为汽-20、挂-100。航道等级为Ⅵ级，通航净空为4.5米。湖嘉申线按三级通航标准改造，通航净空为7米，横跨在航道上的屺风大桥通航净空已无法满足航道要求，如果拆除重建，不仅浪费建设资金，其负面影响也较大。根据屺风大桥结构型式，并参照国内桥梁顶升成功范例，采纳了对屺风大桥实施顶升方案。

根据桥梁的结构形式，将桥梁净高4.5米提高到7米，施工单位于2006年3月初进场施工，在完成前期作业后于5月12日开始实施顶升，仅用10天时间,64个千斤顶同时将总重达4000吨左右、长230米的整座大桥整体顶升2.5米。

2、南林大桥顶升：

重点向大家介绍下我们近期完工的南林大桥顶升工程。

南林大桥建于1997年，是连接南浔镇内运河两岸的重要交通要道。因航道等级提升，桥梁净空不满足航道要求，需将全桥整体抬升3.0米，并对南引桥进行调坡处理。

南林大桥的桥梁跨度组成为7×16m（南引桥）+（36+60+36）m（主桥）+7×16m（北引桥），总长356m。主桥结构形式为（36+60+36）m 预应力混凝土变截面连续箱梁；北侧引桥为Y字形交叉，分A、B匝道，为现浇7跨16米普通钢筋砼整体空心板梁；南引桥为现浇7跨16米普通钢筋砼整体空心板梁。下部结构：主桥桥墩为柱式墩，桩基础；引桥为柱式墩，桩基础。通航净高为4m。

南林大桥顶升工程特点及难点：

1、顶升重量大

南林大桥主桥为3跨连续箱梁，南引桥7跨，北引桥又分东西引桥各7跨，整体顶升总重量达14000t左右，创下国内桥梁整体顶升重量记录。难点:桥梁整体顶升重量增大伴随着千斤顶使用数量的增加，因此使千斤顶系统和顶升支撑系统的布设复杂化，施工难度增加。

2、顶升面积大

南林大桥顶升总面积达到了7120m2，是目前同类项目中面积最大的。

3、顶升高度高

南林大桥南侧引桥分步顶升2～3米不等，主桥及北侧引桥同步顶升高度达到3米。难点：顶升高度增大后，桥梁在顶升过程中竖向支撑体系存在稳定性问题.

4、限位控制技术要求高

南林大桥主跨顶升高度高、重量大，在顶升过程中易产生横向、纵向位移。因此作为南林大桥整体顶升工程中的关键环节，必须设置钢桁架结构限位装置,防止因意外发生侧向移动和倾斜等情况的发生。

5、对顶升的同步性和控制精度要求高

南林大桥主梁为变截面连续箱梁，顶升过程中，不均匀沉降会在梁体内引起附加剪切和扭转力，导致梁体与构件间的破坏。

因此，必须采用同步性能更高的液压控制系统，该系统应能平衡偏心荷载，保持同步平稳顶升。

三、施工方案

南林大桥顶升采用断柱顶升法，通过PLC同步控制系统，控制分布在桥梁下部的数个千斤顶，同步顶起已与下部结构脱离的桥面体系，使之同步上升，并在限位结构的保险控制下达到设计顶升高度的要求，当顶升完成后接长柱并对其进行加强。各关键工序介绍：

1、反力基础

主桥主墩采用对墩柱浇注钢筋混凝土抱柱梁结构，并以抱柱梁结构作为反力基础；主桥边墩在陆地上，可利用原有承台作为顶升时的基础；引桥下部为钻孔灌注桩接墩柱的结构，无承台。故同主桥主墩一样采用抱柱梁结构作为反力基础。

2、顶升油缸

采用200吨配有液压锁的千斤顶， 可防止任何形式的系统及管路失压，从而保证负载的有效支撑。

3、千斤顶布置

主桥每个主墩周围布置20台千斤顶，可以提供4000吨的顶力；每个过渡墩周围布置12台千斤顶，可以提供2400吨的顶力引桥每个抱柱梁上设置2台千斤顶，可以提供400吨的顶升力。

4、千斤顶分组

主桥设立16个监控点，南引桥设置14个监控点，北引桥设置16个监控点。

5、顶升行程监测

采用精度为0.01mm的光栅尺。

6、支撑体系

主桥通过上部抱柱梁组成顶升托盘体系，使主墩和边墩在 顶升过程中分别连结成一个整体，增加同步顶升的整体刚度；引桥利用原盖梁作为顶升托盘体系；采用专用钢垫块作为顶升过程的临时支撑，钢垫块长度与千斤顶的行程相应。

7、限位结构

为避免顶升过程中桥梁产生横、纵向偏移，设立钢结构限位装置,主桥限位设置在上抱柱梁中间，引桥限位设置在柱周围，并通过预埋件与下抱柱梁连接成一体。

8、柱切割

采用新型无震动绳锯切割设备对立柱进行切割。这种切割设备具有体积轻巧、切割能力强的特点。切割采用水冷却，无粉尘噪音污染，切口平顺。

9、PLC控制液压同步控制原理

由高压液压千斤顶通过称重的方法，精确地按照桥梁的实际荷重，平稳地顶举桥梁，使顶升过程中桥梁受到的附加内应力下降至最低，同时液压千斤顶根据分布位置分成组，与桥梁两侧的位移传感器组成位置闭环，以便控制桥梁顶升的位移和姿态，同步精度达到±2.0mm。

四、工艺流程

1、施工工地清理及前期工作准备；

2、凿毛立柱并植筋，浇注上、下抱柱梁；

3、安装桥梁顶升支撑系统；

4、安装桥梁限位结构；

5、安装千斤顶及顶升设备，调试设备；

6、千斤顶保压，切割立柱；

7、分级顶升(每级10cm)南侧引桥调坡,主跨及北侧引桥整体提升3m；

8、拆除千斤顶及顶升设备；

9、接长立柱；

10、凿除上、下抱柱梁；

11、重建桥面连续缝及桥台，恢复交通。

五、顶升监测

1、测点布置

桥梁顶升过程中通过梁底标高观测来控制顶升高度与各组千斤顶间的同步性，主要监测设备为光栅尺，精度为0.01mm。其监测点布置主要以千斤顶分组情况为依据，每组千斤顶布置一台监测仪器。

2、监测部位及监测内容

①、墩台沉降观测：设置承台沉降观测体系来反应墩台沉降状况,及时做出相应的措施。

②、梁底面标高测量：梁底标高的标高测量是桥梁顶升过程中最为重要的检测，是控制顶升标高与各组千斤顶间同步性的主要手段。梁底标高检测通过在相应位置安置光栅尺，将数据反应到顶升控制系统，以便实时监测、及时调整各组千斤顶的顶升速度。 

③、梁横向位移观测：实施顶升前，在顶升梁体范围外架设经纬仪，在桥面上设置横向位移观测点，顶升过程中随时观测梁体的横向位移情况，并设定预警值5mm，如果梁体横向位移接近预警值赶紧通知顶升操作人员停止顶升，分析问题，提出解决方案，正常后方可开始顶升。

3、监测方案实施

①、施工前监测

主要是对各监测点取得各项监测参数的初值。如观测点坐标情况、标高等。

②、整体顶升监测

包括顶升、支撑、落梁等过程的监测。监测内容主要包括位移监测、桥梁的整体姿态监测等。

4、监测组织安排

监测计划应与顶升的施工计划相协调，并可在实施过程中改进，其监测结果，应及时反馈给现场总指挥。

监测时按以下原则安排：

①、预先制定的监测计划；

②、关键的施工环节进行必要的监测；

③、特殊情况发生时，补充监测；

④、监测结果出现异常时，补充监测。

六、顶升效益

南林大桥顶升造价投资997万元（工程预算），其中，中标工程费用640万元（包括10%暂定金的合同价），接线工程、监控及其他费用为357万元。预计节约投资3500万元左右，缩短工期20个月。

七、结束语

1、本文结合对南林大桥施工时自身具有的：①顶升重量大；②顶升面积大；③顶升高度高，等特点。针对性的阐述了该如何实施顶升施工，及在施工过程中各种所要注意的细节问题。

2、南林大桥顶升施工的成功实施，不仅节约了施工场地、缩短了施工工期；而且在经济效益、社会效益等各方面都获得了良好的反映。希望通过该文章，能够在同行中对类似项目施工时提供友好的帮助。