整体调坡顶升技术在立交桥改造工程中的应用

２０１７年０１月第０１期　城市道桥与防洪　管理施工１１３　ＤＯＩ：１０．１６７９９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｓｄｑｙｉｌａ．２０１７．Ｏ１．０３３　整体调坡顶升技术在立交桥改造工程中的应用　潘跃顺，董全保，李立亮　（上海先为土木工程有限公司，上海市２００３３１）　摘要：以石家庄市和平西路高架桥西延（中华大街一西二环）ＰＭ１３＃一ＰＭ２２＃墩整体调坡顶升工程为例，介绍了桥梁整体调坡　顶升技术在城市高架桥改造工程中的应用，有关经验可供相关专业人员参考。　关键词：调坡顶升；高架改造；ＰＬＣ顶升系统；施工技术　中图分类号：Ｕ４４５．４　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００９—７７１６（２０１７）０１—０１１３—０４　０引　言　简支空心板，共计９跨。桥宽２５．５　ｍ，桥面组成为：　３×０．５　ｍ（防撞墙）＋１２　ＩＴＩ　Ｘ　２（车道宽）。预应力混　随着城市快速化发展，目前部分城市现状道　凝土简支空心板按Ａ类预应力混凝土构件设计，每　路已无法满足交通需要，已经形成了一个全路段、　跨共２４片单板。　常态化的拥堵状况。由于道路本身容量不足，虽然　桥墩采用方柱式墩，单墩配置２个立柱，顶部　交管部门已经采取了各种交通管理措施，但交通　设置盖梁，墩顶盖梁均采用“Ⅱ”型盖梁，见图１。　拥堵问题仍然无法解决，导致和平路未能体现城　市快速交通走廊的功能，亟须进行改造。为节约投　资、加快工期及减少对周围环境的影响，决定采用　对原有立交桥进行整体调坡顶升的施工方法，使　原立交桥与新建的高架桥连接起来。本文拟从该　工程的顶升方案、设备、技术、施工、注意事项及取　得的效果等作了较详细的阐述。　图１和平路高架西延断面图（单位：ａｒｍ）　１工程概况　１．３顶升高度和重量　１．１项目概况　本次调坡顶升工程桥梁全长１８９．２６　ｍ，共九跨　和平路位于省会城市核心区的北侧，为石家　简支板梁。调整顶升高度为０～５．８８２　ｍ，见表１，顶　庄市北翼连接城市东西的主要通道之一，是城市　升面积为４　８２６．１３　ｍ　。　总体规划确定的“环形快速路＋井字形机动车主通　表１各桥墩（台）顶升高度表　ｍ　道”的重要组成部分。目前，和平路中华北大街至　建设大街段，约３．７　ｋｍ范围内采用高架连续跨越；　和平路中华大街至西二环段为地面道路，沿线多　为信控路口，为解决常年拥堵现状，拟对中华大街　至西二环地面段新建高架桥，为使原有立交与新　建高架的连接，需对Ｐｍｌ３一Ｐｍ２２墩进行调坡顶升　改造，保证原立交桥的有效利用。　１．２桥梁概况　该调坡顶升段于２００９年竣工，已运行７　ａ。桥跨　组成为：（２０．９４　ｍ＋２１．０４　ｉｎ　ｘ　８）预制预应力混凝土　收稿日期：２０１６—１０—２３　作者简介：潘跃顺（１９８８一），男，山东巨野人，工程师，从事道路桥　梁施工工作。　１１４　管理施工　城市道桥与防洪　２０１７年０１月第０１期　顶升段桥梁的总体重量约１　１　０００　ｔ，见表２。　表２各桥墩顶升重量表ｔ　在墩柱内的切割面上，通过ＰＬＣ电脑同步控制系　统，“整体顶升、同步控制、分级到位“顶升上部结　Ｐｍ１３　Ｐｍ１４　Ｐｍｌ５　１６　Ｐｍｌ７　Ｐｍｌ８胁　Ｐ　。　ｚ，Ｐｍｚｚ　构的方法来实现抬高桥梁标高，顶升到位后，对立　柱进行连接，强度达到后拆除６０９钢支撑，然后安　装更换原有的支座［３】，见图２。　顶升重量　５０ｏ　１　４０ｏ　１　４（】０　１　４ｏ０　１　４０ｏ　１　４ｏ０　１　４ｏｏ　１　４００　１　Ｏｏｏ　５００　施工时可根据顶升设备等具体情况设置千斤　顶个数及吨位，必须保证千斤顶的吨位有足够的　安全储备。　１．４施工特点和难点　（１）顶升高度最高达约５．８８２　ｍ，临时垫块和顶　升支撑循环多，对支承体系的整体稳定性提出了　更高的要求，如何确保支撑体系的牢固、可靠、不　失稳是本工程的一个难点。　（２）顶升中各跨顶升高度不一，调坡的相邻墩　顶升高差约１　ｍ，对控制系统要求更高，顶升控制　系统需具备同一个墩同步顶升和不同号墩同步顶　升的功能。　（３）顶升过程中，桥梁上部刚度较大可能出现　平动和转动，必须采取措施避免产生偏移。由于上　部结构与原有承台基础距离大，如何更有效的选　用限位措施是一个难点［１】。　——ｌｉｔ２　Ｐｍ１４撑～Ｐｍ２　整体顶升方案示意图（单位：ｍｍ）　（２）桥台Ｐｍｌ３＃墩采用直接顶升法，以承台　分配梁——板梁底的托换方式进行顶升，见　图３。　２总体顶升方案　采用ＰＬＣ液压同步顶升控制系统，结合钢分配　千斤　梁技术、钢牛腿植筋技术、静力切割技术、牵拉限　位技术和顶升监控等技术，顶升托换采用直接顶　升法和断柱顶升法两种方法，通过顶升盖梁底或　板梁底的方法来改变桥面标高，顶升完成后接高　立柱或垫石。采用“整体同步顶升、分步到位”的顶　升顺序。　对于桥台（Ｐｍｌ３）采用钢分配梁直接顶升的方　法，对于桥墩（Ｐｍｌ４～Ｐｍ２０）采用断柱顶升方法，　对于顶升高度只有６　ｃｍ的（Ｐｍ２１）桥墩采用超薄千　斤顶直接顶升方法。　２．１顶升反力系统　图３桥台Ｐｍ１３＃整体顶升方案示意图　对原有台身的斜角进行凿除找平后安放６０９钢　（１）Ｐｍｌ４＃　Ｐｍ２０＃桥墩采用断柱顶升法，即以　承台——６０９钢支撑——盖梁的托换方式进行顶　升。　支撑，钢分配梁通过手拉葫芦吊装于板梁底，通过　高强灌浆料找平，然后在钢分配梁与钢支撑间安　装液压千斤顶与机械随动顶，通过ＰＬＣ系统进行顶　升。顶升后将原有台身拆除，再改造承台、施工新　的桥墩、落梁至新桥墩上。　２．２顶升千斤顶选用与安装　（１）液压千斤顶的选用　Ｐｍ１３～Ｐｍ２０＃墩采用２００　ｔ双作用液压千斤顶，　其参数为：２００　ｔ、６３　ＭＰａ、高３６６　ｍｍ、底径２４４　ｍｍ、　利用原承台作为液压千斤顶的反力基础，在　原承台上放置钢支撑，钢支撑通过植筋的方法，生　根在承台上，增强支撑的稳定性，支撑间设置联系　杆件形成格构柱。在钢支撑与盖梁之间安装顶升　千斤顶，保压后对墩柱进行切割，机械随动顶安放　行程最大１４０　ｍｍ。单柱两侧各布置３台液压千斤　顶，单墩共布置ｌ２台顶升千斤顶，共计２　４００　ｔ，安　全储备系数２　４００／１　４００＝１．７１。　千斤顶自身带有多重安全保护装置，主要是　液压平衡阀和机械螺纹自锁装置。增加千斤顶顶　升过程中的安全可靠，见图４。　２０１７　０１月筇０１划　城市道桥与防洪　管理施工１　Ｉ　５　全储备系数３　２００／１　４００＝２．２９　４００　ｌ　随下ＪＴ‘顺逃　川参数：承载力４００　１、行程１４０　ｌｌｌＩ１１、离３９０　ｎ／ｉｌｌ、底　３６８　ｎｌｌｎ。　ｒ　ｒ　桥台Ｐ１３＝｝｝，　选用参数：乐载力２（）（】吨、　底　２６８　ｍｌｌ１　９ｆ　２００　Ｉ十Ｊ【械　ｌ　Ｉ弛　２５０　ＩｌｌＩｌ１、高４７０　１１１１１１、　顶，安全储备系数ｌ　８００／７００＝２．５７、２００　ｔ跟随丁　斤顶　（３）机械　随保｝，ｌ丁厅顶发装及分组　图４液压顶升干斤顶工作照片　为便＿Ｊ　顶升操作，所彳ｒ　斤顶均按　卜力‘…　安装，即趴随顶底　侨俞分配梁底　墩｝卜　（２）液　斤顶的安技　为便于顶升操作，所有千斤顶均按　下　向　切割面的下力　斤顶安　ｌＩｌｆ心保　下斤顶的轴　安装，即千斤顶底鹰Ｉ州定在盖梁底和桥俞钢分配　线垂直　以免Ｉ　斤顶安装倾斜　顶升过　巾　：　梁的下方。１－斤顶安装时应保证千斤顶的轴线垂　，卜水甲分力　｛　斤顶安装Ｊ　墩杜切割面ＩＩ、ｆ，心任　直。以免ｌ大１千斤顶安装倾斜在顶升过程巾产生水　Ｌ先安装　块钢板，然　ｌ｝ｆ将　』　顶安装Ｊ　俐　平分力　当千斤顶安装于盖梁底面时，应在盖梁底　板底佩，随行顶外高度的士ｆ｝ｌＪＪｆＪ，跟随　斤顶卜发放　面先安装一块水平钢板，水平钢板　盖梁底面用　８４０　１１１１１１×８４０　１１１１１１×２００　１１１１１１ｆ，Ｊ：『ｆ　｛４　箱垫块ｆ１　支　干硬性高强砂浆填褒，然后再将千斤顶安装于水　撑．　ｌ欠１５　平钢板底面。　２．３机械跟随千斤顶选用与安装　（１）机械跟随千斤顶　｜ｊ液压交替顶比选与选用　使Ｈｊ油压顶升缸（液压下斤顶）顶升重物是丁　程中常　的施Ｔ方法，尤其是几百吨以上的重载　工件施　情况，油压顶升是唯一町行的选择．．但如　果液压ｔ　ｒＴ‘顶在顶升时发生意外内＿｝ｆ【Ｉ＝的意外因　素，使重载顶升的安全性受到限制。Ｉ　Ｉ前有【埘种理　念方法对顶升下斤顶的意外失效时确保梁体的安　图５钢支撑垫块安放照片　全措施，其一是所谓的多组千斤顶交替顶升的方　法。其二足机械跟随保护丁斤顶进ｆ　顶丌保护的　方法　ｆＩ｝目前国内交替顶升法还何很多弊端，故本　３调坡顶升中板梁下滑力分析及处理办法　Ｔ程采用我公司发明的机械跟随保护于斤顶进行　训坡顶丌Ｉ１、ｒ．随符坡度的／ｆ　断变化，盖梁的水　顶升，柑比交替顶升，随动Ｔ斤顶作为一种机械　ｆ　移不断发，ｊｉ变化，而卡『｝　重力　的下　顶，能随时提供保护作川，确保顶升构件的绝对安　滑力『ｌ｛支座的摩擦力平衡，　桥梁墩柱　断ｌ后，　全。无数的Ｔ程实例证明，随动千斤顶应刚前景更　下滑力需要ｊｎｉ过ｉ＝殳　它结构求半衡　通过俐支　广，安全系数更高。　撑的卡｝々构柱ＩｆＪ‘以　衡一部分卜渐力．但　此会造　（２）机械跟随保护　斤顶原理及选川　成支撑变形，／ｆ　利于结构发个　Ｈ—同时钢支撑下　本装置的目的足克服现有技术【ｆ１仔在的不　部与乐台之ｎ１Ｊ的锚　螺栓　ｌ　也　ＪＪ１］大。为　足，提供一种在液　顶升千斤顶油　突然消失时　结构安全性，　桥［ｆ『『上设计・金牵托限位　．通　仍能有效支撑重载　１　件、避免Ｔ件滑落的机械式　过陔食装置米平衡梁体的卜滑　Ｊ。　梁缝　边的　随动支撑机构。顶升时，随着液压千斤顶的向上顶　梁体端头设　钠结构焊接　挢　钉钉装铡筋网Ｉ　，　，机械跟随千斤顶实时进行无问隙旋转位移跟　钢结构之　川螺柃连接，以　衡Ｆ滑乃（见　６）、　随确保随动顶与支撑问的密贴。机械顶随动下斤　ｒ１．通过螺巾ｆｊ来删　螺柃的Ｋ度，还可以牵｛　体。　顶内部采用机械螺纹来承载，通过机械螺纹的弹　调　体伸Ｋ‘ｊ缩短　ｆｌ｛＝ｊ　梁仆下滑力的　！，　性变形米承受上部的倚载，似没液　Ｔ‘斤顶　现　低剑高，所川特制螺栓麻根　计算逐步增多片¨丁　爆管等　利现象，可以立即实时巾随动干斤顶进　根据计算载倚的人小采用液　装　来施加　力　行支撑，确保顶升构件不致发生塌落Ｊｘ【险。　顶升时派々人时限位装置的螺栓进ｆ　收紧，　对丁Ｐｍｌ４～Ｐｒｏ２０＃墩，切割完成　，往单柱里　从而起到限制顶Ｙｔ・中板梁Ｊ　：，卜水甲位移的作川　面布　４台机械随动顶，单墩共布置８台跟随顶，安　顶升时，每３个行程观洲一次，　果纵向位移偏