济青高速桥梁整体顶升更换支座施工工艺

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摘要：文中选取一工字梁桥的顶升更换支座为案例。介绍了该桥梁整体顶升的施工工艺，即通过联排千斤顶对梁体进行整体顶升，并对旧支座进行更换，为今后类似工程积累了经验。

关键词：桥梁工程；工字梁；顶升；更换支座

中图分类号：文献标志码：

JINAN-QINGDAO EXPRESSWAY BRIDGE REPLACEMENT LIFT SUPPORTS THE OVERALL CONSTRUCTION PROCESS

Sun Chungang

一、工程概况

济青高速公路是山东省的重点建设项目和山东交通规划“五纵连四横，一环绕山东”高速主框架的主要通道，作为山东省交通的东西主动脉，随着国民经济的飞速发展，济青高速交通运输任务日趋繁重，多数路段交通量接近饱和，桥梁部分构件产生了不同程度的病害和损害，严重影响了结构的整体寿命。

潍河大桥为全线最长的大桥，其主梁为预应力钢筋混凝土工字梁，全桥共180片，单幅每孔5片，桥跨组合为6-（3-25.0）共6联18孔。潍河大桥主梁为预应力钢筋混凝土T型梁，全桥共330片，单幅每孔5片，桥跨组合为4-（4―25.0）+5-25+2-25+2-（5-25.0）共8联33孔。支座的主要病害为橡胶老化开裂与剪切变形、支座垫石破损、脱空等。由于支座损坏情况较为严重，本次维修全部更换，更换支座采用梁体一联整体顶升方法进行。具体方法：如下图。

二、施工准备

1、资料的收集、采集

整联顶升施工前需对潍河大桥的竣工资料进行仔细的收集，这对前期计算桥梁自重尤为重要；但同时还要注意现场资料采集的工作，由于通车多年，维修多次后桥梁构件可能会有些变化，限于资料的完整性及连续性，施工后现场与资料的差异性不可避免会出现，所以现场采集工作的重要丝毫不亚于收集工作，最终要将收集和采集到的资料汇总到一起比较，最终来确定顶升方案的初步设计。

2、重要分项工程组织机构设立

由于本分项工程十分重要，根据实际情况，为保证施工能够顺利开展，特为整联顶升更换支座设立QC小组，从资料收集、采集、方案设计、方案比选、挂篮设计、荷载计算、千斤顶定制、安全系数验算、过程控制措施制定、试顶、支座安放、工期安排等等细节安排，QC小组成员全过程参与，以确保全过程顺利实施。

3、人员安排、设备安排

考虑潍河大桥最多为5孔一联，顶升控制细节极高，需设置专门指挥领导机构。现场总指挥1人，副总指挥一人，出现异常情况副总指挥立即与小队长联系并及时到达挂篮处，将细节情况汇报总指挥。测量观测人员5人，每套挂篮安排3人，其中1人为小队长，设油泵操作手6名，现场人员40余人已全部就位。

设备数量必须满足5孔一联的顶升要求,配备油泵7台，千斤顶57台，24KW发电机1台，卡尺30把等零星工具。

4、工作平台-挂篮设计

传统作业一般考虑搭设支架系统形成工作平台，支架系统、顶升采用的液压系统、操作工等全部的质量由系梁、承台或地基直接承担。考虑本工程的进度要求及现场条件后，对传统工艺进行改进，梁端设置可供工人进行操作的工作平台---轻型挂篮（约500kg），挂篮现场加工，挂篮两端由钢丝绳同桥面上部行走车连接，同时，挂篮两侧安装扶手，确保施工安全。行走车配重时要考虑挂篮、人、零星工具的质量等，本工程挂篮下部质量估算：R1=500（挂篮）+400（人）+100（零星工具）=1000kg，行走车配重将安全系数设为S=1.5，所以配重质量R配=1.5×1000=1500kg。每孔桥梁上部布置4辆行走车，质量R2≤1500kg。

5、千斤顶的调试及安装

由于对传统顶升工艺进行了改进，所以顶升设备相应调整，千斤顶要安放在梁端马蹄下，由于过去设计时没有过多的考虑将来顶升支座更换的间距，在对现场实地踏勘后发现，梁端马蹄与盖梁顶部的间距普遍在7.8～8.8cm，所以千斤顶的厚度既要满足间距要求，又要满足顶升的行程要求（抽换支座），我公司联系专业千斤顶生产厂家根据本工程量身定做，千斤顶厚度定为7.5cm，行程2cm，100t薄型板式千斤顶（异型千斤顶），重量约10kg。同桥墩的10台千斤顶使用一台油泵控制，从而10台千斤顶同步。

（1)千斤顶安装前需进行试运行并调试，使提供一定顶升力时其速率大致相同，误差控制在1mm内。

（2)安装前检查千斤顶及其密封情况，保证千斤顶密封良好，油液品种及油量符合要求。

（3)检查完成后，人工安装千斤顶就位，并调整千斤顶预行程，保证千斤顶与垫块间密贴。

（4)千斤顶上安装高度测量尺，采用钢板尺固定方式，以便可以准确控制顶升量。

6、千斤顶的受力分析

通过查阅潍河大桥的竣工图纸和现场核实，一孔的梁体总荷载不超过R3=386000kg，不可预见因素产生的质量R4假设为2500kg。

桥梁一孔荷载计算：R荷=（R1+R配）×2+ R2+ R3+ R4=395000kg

安装在一孔的千斤顶为10个，每个千斤顶的有效承载力为100000kg

桥梁一孔千斤顶有效承载和力R支=100000×10=1000000kg

安全系数RS=R支/R荷=1000000/395000≥2，所以一孔设置10个千斤顶完全可行。

7、拆除约束构造及梁体限位

（1）顶升前对桥梁上部结构存在的约束构造进行拆除，以一联为整体，间隔凿除中梁挡块一个，解除伸缩缝之间的橡胶条和连接构件，使伸缩缝完全断开，保证梁体能够自由顶升。

（2）需要采用梁体限位措施．以防止梁体在顶升过程中产生侧向移动。桥梁纵向限位可以把与伸缩缝同样厚度的厚钢板塞进伸缩缝内，钢板要经过磨光和涂油处理，以减少摩擦力；

（3）在边梁端部两侧与挡块之间放置适宜厚度的钢板，以防止梁体产生横向移动，钢板要经过磨光和涂油处理，以减少摩擦力；

（4）顶升前需将两幅桥边梁连接的光缆承托支架割断，以确保顶升过程中将通车一幅的震动传递减到最小，从而将影响顶升过程的震动尽量降到最低，防止意外发生。割断支架时，注意保护光缆安全运行。

三、顶升施工工艺

1、顶升前需作力学计算检验，看千斤顶是否会对盖梁上部及马蹄处造成损伤或破坏，基本方法就是看顶升过程中千斤顶对马蹄及盖梁上压强是否满足要求，盖梁承压在25±2Mpa，马蹄承压在40±2Mpa。

1）盖梁上部压力计算

由于每孔单端由5个千斤顶支撑，考虑5个支座的受力基本是相同的，考虑T梁连接依靠6道横隔板及翼缘板湿接缝连接，配筋率较高，所以连接为半刚性连接。根据以往工程实践，例济青高速淄河大桥等工程反推验算，虽然5个千斤顶受力不均，中间安放的3个千斤顶承受压力最大，但中间千斤顶受力不会超过平均值的10%，所以其力可作估算。

R2顶=(395000÷2÷5)×（1+10%）=43450kg

盖梁上部压强计算：

P1=43450×9.8/（200÷2）2×3.14=13.56Mpa≤28Mpa(最小承压)

马蹄下部压强计算：

P2=43450×9.8/（130÷2）2×3.14=32.1Mpa≤38Mpa(最小承压)

马蹄处压力过大，为避免应力集中现象，可使用1cm钢板上部加垫，分散应力，尺寸为200×200mm

加钢板后压强计算

P2=43450×9.8/200×200=10.64Mpa≤38Mpa(最小承压)

2、试顶

（1)所有准备工作齐备后(如检查垫块、千斤顶安装、承力基础、所有施工设备及材料等)，千斤顶同时开动，进行试顶，按顶升行程进行顶升控制，试顶高度9mm，并持荷5min以上卸载。卸载后应认真检查系统的各自控制系统及表观现象，检点有：所有油路有无漏油现象、千斤顶有无异常现象、供电线路的表观磨损等。 卸载后同时还应认真检查千斤顶上下钢板有无变形现象，必要时可调整钢板的厚度以满足顶升要求；认真检查千斤顶放置位置下的结构物有无区别于顶升前的现象，如存在，应认真查出原因后方可正式顶升，严禁情况未明时继续进行顶升。卸载后还应立即组织沟通会议，把出现的问题及时协调处理，明确对于组织机构、信息传递及反馈等过程控制中有无需再次强调及改进等。

3、顶升控制

试顶完毕，在专业人员的统一指挥下所有千斤顶慢慢用力整体顶起梁体，顶升时务求各顶同步上升，各顶之间以位移分级控制，各墩台以对讲机联络，开始以3毫米为一级，每一级到位后统一停止，加垫槽钢凳子及钢板，检查各顶的情况，确保工作状态良好后再进行下一级顶升，如此反复。顶升高度高于支座设计高度2cm。为了确保每片梁均匀同步升高，分级逐步向上顶梁，各级上升高度为3mm，起顶至施工要求高度后，垫好槽钢凳子，并在顶升过程中做好测量、记录工作，确保梁体、桥面系支座更换维修前后一致。

细节步骤：

1、每孔梁端5个千斤顶同步顶升过程中，一个千斤顶行程高度到达3mm时，对讲机联系油泵操作手关闭对应的节油阀，另外4个千斤顶继续加压，同样步骤达到3mm时，停止加压，关闭节油阀。

2、出现个别千斤顶加压继续顶升没有效果时，立即关闭节油阀，缓慢卸载，查明原因采取相应措施后继续顶升。

3、如1、2步骤没有问题，按照第1步办法，分7次顶升到位。

4、重点观测

顶升过程中重点控制：1）整联的横向位移 ；2）整联的纵向位移；3）孔间桥面连续的变化；4）梁端2米范围湿接缝底部；5）端横板；6）伸缩缝顶升完毕后前后高差。

控制方法:

1、对于横向位移及纵向位移可安排专人用量尺顶升过程前、中、后进行比较 ；

2、桥面上部设水准仪进行观测桥面连续变化情况，在桥头或行车幅设置控制点，在孔间每道桥面连续处以3米间距连续布置3点，观测顶升前后及中间过程高程、平整度变化情况，同时做好出现误差超过2mm时应立即汇报，现场组织复查后商讨处理方案。

3、顶升过程中注意观测梁端2米范围湿接缝底部变化情况，若出现拉裂现象，通过对讲机告知总指挥立即停止作业，待查明原因后研究措施再次顶升；

4、顶升过程中注意观测端横板，尤其是横隔板的后浇段，此处是混凝土的结合部位，梁间主要的连接部位，钢筋连接密集，若出现细微裂缝发生，及时对讲机联系，停止作业，待查明原因后研究措施再次顶升；

5、顶升前需对伸缩装置标高进行测量，顶升完毕后对照标高变化，是否由于更换支座而相应的出现标高变化，同时检查顶升完毕后伸缩缝的平整度是否符合规范要求，不符合时研究处理办法。

5、注意事项

（1）如遇特殊天气（大风6级以上及大雨）时，为保证人员及施工安全应立即停止施工，千斤顶回油卸载；

（2）如有千斤顶在顶升过程中失效，立即停止顶升，应分级快速卸载，统一回落到无压状态，更换新的千斤顶，重新顶升；

（3）施工过程中，如遇紧急情况需临时开放交通，则停止施工，保护好两侧行走车不被刮蹭，同时保证道路临时畅通。

四、支座安装

1、支座拆除

用钢钎将支座撬活动后，人工抽出即可。一般支座与墩顶的粘接很牢固，不宜拆除，作业时应备足专用工具，考虑多种方法进行。

2、墩顶处理及支座安装

在支座拆除后，将墩顶支座位置找平、清理干净、吹干、按原位置铺设环氧砂浆，将支座安放就位即可。

3、卸荷落顶

如墩顶用环氧砼处理过，则须待环氧砼达到一定强度后，进行分级落顶卸荷，每次卸压根据油泵表盘读数回落5Mpa为一级，时间每级回落时间控制在30±2秒，卸载过程中，应保证各千斤顶同步，要做到同步、慢放，同时设置观察员，对梁体变化随时观测，一旦梁体出现变形等异常现象，应立即停止卸载，查明原因、消除危险后再进行卸载工作。

4、观测新支座工作情况

全部卸载完毕后，观测新支座工作情况，如发现个别支座变形、移位等不利情况时，应重新新顶升安装。

5、顶升工作全部结束后，清理墩顶，移动工作平台，进行下联梁体顶升工作。

五、结语

通过近40天的紧张施工，全桥共更换支座360块，更换完成后，对相临两跨（伸缩缝处）进行了标高比对，结果显示其与原桥标高误差均在3mm以内，并且，每块支座工作状态良好。在随后的3天里，我们进行了试运行，运行过程中，无论是支座工作状态及桥梁平整度均达到了最佳效果。同时，通过此次桥梁顶升施工，为今后类似工程积累了一定的经验。