滬杭高速公路橋梁整體頂升技術(shù)

樊軍

（上海城投航道建設(shè)有限公司，上海市 200092）

滬杭高速公路橋梁整體頂升技術(shù)

樊軍

（上海城投航道建設(shè)有限公司，上海市 200092）

總結(jié)了滬杭高速公路橋梁整體頂升的關(guān)鍵技術(shù)，該工程具有頂升面積大、長度大、高度大及鄰近運營鐵路線等特點。介紹其頂升支撐體系、千斤頂布置方式、頂升限位措施及立柱改造方案等，可為類似工程提供借鑒。

橋梁頂升；支撐體系；頂升限位；橋梁改建

1　工程概況

1.1項目背景

滬杭高速公路大蒸港橋建成于1998年，老橋由南向北依次上跨滬昆老鐵路、滬昆新鐵路和杭申線大蒸港航道。老橋分為東西兩幅，單幅橋?qū)?5.75 m，上部結(jié)構(gòu)采用預應力空心板梁或T梁，下部結(jié)構(gòu)為4柱或3柱框架橋墩、輕型橋臺、預制方樁基礎(chǔ)。隨著杭申線（上海段）III級航道整治工程開展，航道通航標準提高、新滬昆鐵路線位調(diào)整和鐵路通行凈高的提高，老橋不滿足航道及新建鐵路凈空要求，滬杭高速公路橋梁需進行改建［2］。

現(xiàn)狀橋梁Pm 24～Pm 25墩上跨的滬昆鐵路，是上海-杭州方向重要的鐵路線路，每天通行一百余趟列車，鐵路運輸十分繁忙，受其影響，此處橋梁改建不能按照常規(guī)方案進行拆除重建。經(jīng)前期多方案比選，最終確定跨鐵路部分老橋采用整體頂升方案、利用每天夜間的鐵路運行天窗時間進行施工是唯一可行的方案。同時為驗證頂升施工方案的可行性，將緊鄰鐵路的兩聯(lián)高度較低的引橋作為頂升試驗聯(lián)，成功后方可進行跨鐵路頂升。

1.2頂升關(guān)鍵數(shù)據(jù)

滬杭高速公路橋改建工程橋梁頂升共分為東西幅各三聯(lián)，橋梁頂升總結(jié)面積為15 057 m2。頂升第一聯(lián)、第二聯(lián)均為20～22 m空心板梁，跨鐵路第三聯(lián)是22 m空心板梁+2×35 mT梁+22 m空心板梁、與鐵路逆交35°，見圖1。

最大設(shè)計頂升高度為4.651 m、頂升后最大設(shè)計立柱高度為16.828 m、單支點最大頂升反力為2297 kN、頂升后最大縱坡調(diào)整值為0.847%（由1.181%變?yōu)?.028%）。其中，頂升第一聯(lián)采用常規(guī)609鋼管支撐體系，第二聯(lián)和第三聯(lián)采用混凝土空心墩平臺支撐體系，頂升臺體設(shè)計見表1。

圖1　頂升第三聯(lián)總體布置圖

表1　滬杭高速公路橋頂升總體設(shè)計

1.3頂升難點分析

本工程橋梁頂升存在如下難點：

一是頂升長度長、頂升高度大、頂升支撐體系高度大。

二是頂升過程中需對橋梁縱坡進行調(diào)整，橋梁可能出現(xiàn)縱向、橫向移動，頂升過程中的限位措施是其難點。

三是頂升第三聯(lián)中橋墩距離鐵路軌道最近僅有7 m，施工時間受鐵路運營時間天窗限制、施工空間受鐵路及其附屬設(shè)施限制，鐵路通行時的振動對頂升設(shè)備存在難以預見的影響，頂升時對鐵路的安全防護要求非常高。

2　頂升總體方案

2.1頂升支撐體系

橋梁頂升常用的支撐體系大致可分為三類，第一類是在蓋梁或立柱植筋并支撐牛腿進行頂升的抱柱法或牛腿法，第二類是利用鋼管搭設(shè)的鋼管支撐體系、用萬能桿件搭設(shè)的萬能桿件支撐體系，第三類為現(xiàn)場澆筑的混凝土平臺支撐體系。

三種常用支撐體系各有優(yōu)缺點，抱柱法和牛腿法因?qū)υ薪Y(jié)構(gòu)破壞較大、適用頂升高度有限而不在本工程使用，萬能桿件支撐體系是空間受力體系，整體穩(wěn)定性好，但由于構(gòu)件數(shù)量眾多、在鐵路振動影響下可能發(fā)生零件松動掉落影響鐵路安全而不在本工程使用［3］。

根據(jù)頂升支撐體系的高度不同，本工程分別采用了鋼管支撐體系和混凝土平臺支撐方式。其中頂升第一聯(lián)位于老橋起橋段高度較低，采用鋼管支撐體系，跨鐵路的第三聯(lián)和高度較大的第二聯(lián)采用混凝土空心墩平臺上搭設(shè)鋼管支撐體系的方式，見圖2、圖3。

圖2　鋼管支撐體系現(xiàn)場照片

圖3　混凝土平臺+鋼管支撐體系現(xiàn)場照片

其中混凝土空心墩頂升平臺具有支撐剛度大、穩(wěn)定性好、施工空間大等優(yōu)點，非常適合跨鐵路段頂升。為減小平臺重量，平臺立柱設(shè)計為空心墩，見圖4。

圖4　混凝土空心墩頂升平臺設(shè)計圖

2.2頂升加載及控制系統(tǒng)

本工程頂升采用液壓千斤頂作為頂升工作頂，采用同步頂升PLC系統(tǒng)進行控制［1］，同時采用具有機械鎖定功能的跟隨頂作為頂升過程中的保護措施及工作頂換肩時的支撐措施。

本工程第一、二聯(lián)采用采用200 t液壓千斤頂，第三聯(lián)采用600 t、行程達300 mm的液壓千斤頂以充分利用有限的鐵路封鎖地進行作業(yè)。

工作頂和跟隨頂對稱布置在每根立柱兩側(cè)，通過工作頂和跟隨頂?shù)慕惶嫜h(huán)頂升、支撐實現(xiàn)橋梁的整體頂升。第一、二聯(lián)每根立柱兩側(cè)各布置三個工作頂、三個跟隨頂，第三聯(lián)每根立柱兩側(cè)各布置四個工作頂、四個跟隨頂，千斤頂布置見圖5。

圖5　千斤頂布置示意圖

2.3頂升限位措施

頂升過程從斷柱開始到接柱之前，橋梁結(jié)構(gòu)接近于機動體系，受千斤頂?shù)奈⑿〔煌?、外界風力、鐵路振動等影響，橋梁結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)縱橫向的位移，因此必須對橋梁結(jié)構(gòu)進行限位，防止發(fā)生過程的位移。

本工程頂升限位措施主要有三類：

一是聯(lián)端限位，由于頂升聯(lián)長很長、聯(lián)端高差較大，為防止頂升過程中板梁滑動，需在低端梁端部采取限位措施，采用限位角鋼或現(xiàn)澆混凝土擋塊，并確保限位角鋼或混凝土擋塊與蓋梁連接，見圖6。

圖6　鋼管支撐、混凝土支撐限位措施

二是橋面限位，由于老橋為簡支結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)每跨之間沒有聯(lián)系，通過在橋面上布置限位牛腿和粗鋼筋，將相鄰兩跨結(jié)構(gòu)連在一起，有利于下滑力分配到各個橋墩，防止單跨發(fā)生過程縱向位移。

三是立柱限位，即立柱與鋼管或混凝土平臺之間設(shè)置型鋼或混凝土的限位裝置，控制頂升時立柱的縱橫向位移。

梁端限位和橋面限位在頂升開始前實施到位。立柱限位在頂升是解除但保持立柱與限位裝置間適當?shù)拈g隙以備發(fā)生意外位移時限制立柱繼續(xù)位移，頂升停止是立柱限位完全鎖定，確定整個頂升體系穩(wěn)定安全。

2.4頂升施工要點

本工程橋梁頂升總體分為以下步驟：

首先頂升準備，包括支撐體系搭設(shè)、限位裝置安裝、千斤頂安裝、控制系統(tǒng)調(diào)試等。

其次斷柱、稱重、試頂升，各項準備就緒后，在距離立柱底約0.8 m處用鏈鋸切割立柱，利用千斤頂系統(tǒng)對橋梁結(jié)構(gòu)進行稱重并進行試頂升，成功后方可進行正式頂升。

然后是交替頂升，即工作頂工作一個行程、跟隨頂同步跟隨到位并鎖定，工作頂回油，并用鋼墊塊抄墊，然后進行下一個頂升循環(huán)，直至頂升到位。

最后復測頂升后橋面標高，確認無誤后進行立柱接長、加粗及其他施工。

為保證頂升作業(yè)絕對安全可靠，施工過程中采取了如下措施：

一是跟隨千斤頂與蓋梁無間隙跟隨，以減少頂升過程中累計升差；

二是對千斤頂進行位移和頂升力同步監(jiān)控，千斤頂位移差控制在1 mm以內(nèi)，頂升力偏差控制在0.5 kN之內(nèi)；

三是風力大于6級等特殊情況下停止頂升作業(yè)，并做好設(shè)備鎖定與保護工作。

3　頂升后立柱改造方案

頂升到位后需對原立柱進行接高，同時頂升后根據(jù)計算結(jié)果需對立柱底部一定高度范圍內(nèi)進行加粗。

由于頂升到位后支撐體系緊貼老橋立柱，使得立柱施工空間極其有限，難以一次性完成立柱的接高與加粗，故采用先接高、后加粗兩次澆筑混凝土的方法予以解決。

第一步，將老橋主鋼筋鑿出，以機械連接方式一一連接上下端、綁扎螺旋箍筋，澆筑老橋立柱直徑范圍內(nèi)的混凝土，以附著式和插入式振搗器配合振搗，確?；炷翝矒v密實。

第二步，接高部分立柱養(yǎng)生達到設(shè)計要求后，拆除模板、頂升支撐體系，騰出施工空間。

第三步，將加粗部分主鋼筋植入承臺，將加粗部分立柱表面鑿毛成凹凸差不小于6 mm的粗糙面并涂界面劑同時在新老混凝土結(jié)合面上植入抗剪鋼筋，再次澆筑加粗部分混凝土，完成立柱改造，見圖7、圖8。

圖7　老橋立柱改造方案

圖8　老橋立柱實景

4　結(jié)語

本工程橋梁頂升目前已經(jīng)順利完成，整個頂升過程安全可控，實現(xiàn)了既定目的。通過整體頂升，解決了跨鐵路橋梁改建困難的問題，同時減少了老橋拆除量，環(huán)保節(jié)約。橋梁整體頂升技術(shù)已經(jīng)日益成熟，本工程的成功經(jīng)驗可為越來越多的類似老橋改造工程提供借鑒。

［1］蔣巖峰，藍戊己.橋梁整體頂升關(guān)鍵技術(shù)研究 ［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2007，27（增刊）:27-29.

［2］湯岳飛.滬杭高速公路橋改建工程總體設(shè)計特色與技術(shù)創(chuàng)新［J］.城市道橋與防洪，2013（7）:61-66.

［3］彭瑋.杭申線老橋頂升支撐設(shè)計及結(jié)構(gòu)安全分析［J］.上海公路，2011（3）:29-32.

［4］上海市政工程設(shè)計研究總院（集團）有限公司.杭申線（上海段）航道整治工程——滬杭高速公路橋改建工程施工圖設(shè)計文件［Z］.2013.

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1009-7716（2016）06-0202-03

2016-03-01

樊軍（1977-），男，上海人，工程師，從事工程項目管理工作。