桥梁顶升施工工法解析

桥梁顶升施工工法

顶升施工工法

1 前言

我国公路建设发展迅速，我国公路建设，尤其是高速公路的大规模建设经历了十多年来的发展已取得了显著的成绩，目前有的高速公路已进入大、中修期。每年都有相当数量桥梁需要维修。随着桥梁的使用，部分桥梁的支座已经老化或损坏，需要更换；随着现代交通要求，部分桥梁的桥下净空已不满足通行要求，需要加高。整体抬升是一种即经济又快捷的施工方式，现根据长春至四平高速长春至半截沟段改建工程02合同段施工过程总结出桥梁顶升施工工法。

2 工法特点

2.1 对桥梁更换支座及抬升是一种即方便又快捷的施工方法。

2.2 节约资源、降低成本，具有显著的经济、社会和环境效益。

3 适用范围

本工法适用于桥梁整体加高及更换支座。

4 工艺原理

采用同步顶升，循环顶升，直至顶升高度达到要求。种植钢筋，回落梁体。利用原桥桥台作为支撑。

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5.1 施工工艺流程

本工法工艺流程见图。

5.2 操作要点

5.2.1 顶升准备

（1）背墙及连续凿除

在顶升前凿除背墙及梁与背墙之间的填充物，保证梁与背墙不在连续。多孔的两孔间的梁不在连续。

（2）支架搭设

①桥台护坡脚手架搭设

支架搭设位置为两侧护坡中间平台至桥台及梁底，平台宽度满足油泵、材料、工作人员操作的要求，支架稳固。施工脚手架搭设满足安全可靠，便于施工操作，人员上下方便等原则，脚手架采用门式脚手架和木跳板，步高、步距均不大于1.2m和1.7m，视脚手架高度考虑搭设稳定斜撑，确保施工操作人员在施工过程中脚手架不晃动。

桥台处支架搭设布置图

②桥墩脚手架搭设

支架搭设位置为桥墩两侧及梁底，预留施工高度，平台宽度满足材料、工作人员操作的要求，支架稳固。施工脚手架搭设满足安全要求，同时便于施工操作，人员上下方便等原则，脚手架采用门式支架和木板搭设，步高、步距均不大于1.2m和1.7m，视脚手架高度考虑搭设稳定斜撑，确保施工操作人员在施工过程中脚手架不晃动。

中墩处支架搭设布置图

（3）构建顶升反力基础

原桥帽梁与梁底空间一般仅为支座高度，千斤顶通常无法直接放入直接利用帽梁作为反力基础，因此视现场情况采用相应的处理措施，实现安放千斤顶的目的。

本项目反力基础，根据现场情况及工期要求，采用将盖梁表面凿除保护层，并找平，放置1.0cm木板、上面放置1.0cm铁板，安装薄千斤顶实施顶升。

（4）千斤顶的选用及配置

本工程采用液压同步顶升技术。

图1 液压油泵力图2 油路分配阀由于梁底与盖梁间的空间高度不足，故选用50t，φ12cm×12cm，行程5cm；100t，φ20cm×9.6cm，行程1.5cm，高分别为12cm和9.6cm的双作用超薄千斤顶，另外配备一定数量的5t千斤顶及36t双作用超薄千斤顶。空心板梁单孔桥每侧梁端头，在布置2台100t千斤顶，单个千斤顶最大顶升力100吨，单片梁配置的千斤顶最大可提供400t的顶升力，远大于单片梁的重量，满足顶升要求。顶升达到一定高度能够安放50t千斤顶后，换成行程较大的50t千斤顶。

千斤顶均配有液压锁，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。同时千斤顶具有另外一个特点：顶升配有螺旋装置，顶升到位后，拧紧螺帽，可以实现长时间恒定负荷，便于支座更换及后序工作。

（5）垫石块预制及加工

本工程采用钢垫块作为顶升后主梁支撑使用，垫块平面尺寸为350*350*h，其中h为顶升高度，结构形式如下图。

垫块一般构造图

钢垫块结构形式

（6）安装千斤顶及顶升设备

安装超薄千斤顶前，将安装千斤顶的范围内的混凝土面打磨平整。

千斤顶活塞与梁底间垫设一块10mm的钢板、10mm的木板，防止由于应力集中造成梁底混凝土损伤。

因盖梁与梁底静空间不足，需要在盖梁上开槽安装千斤顶。φ200mm矮千斤顶的支垫位置较窄，为保护桥台盖梁顶局部砼承压安全，在桥台盖梁已经开凿的槽内放入钢板作为垫板。

先在桥台顶支座钢板范围以外凿开部分砼，深度大约5cm，清理干净，按槽口尺寸加工好两块厚度为1cm的钢板垫在槽内，钢板下面垫1cm木板。将矮千斤顶放置于各桥台上面钢板上，并安装好油管、油路控制阀、油泵、百分表等顶升设备。

图3 百分表图4 油路控制阀

5.2.2 试顶升

为了观察和考核整个顶升施工系统的工作状态以及对称重结果的校核，在正式顶升之前，进行试顶升，试顶升高度10mm。试顶升结束后，提供整体姿态、结构位移等情况，为正式顶升提供依据。

顶升系统安装完成后进行顶升试验，检查油路有无漏油，百分表安装是否牢固等确保系统的可靠性。顶升泵站放于桥面注意保护，通过油管控制桥下千斤顶，顶升时由专人统一指挥。

5.2.3 主梁顶升

试顶升后，观察若无问题，便进行正式顶升，千斤顶最大行程为150mm，每一顶升标准行程为100mm，最大顶升速度10mm/min。

（1）顶升须按下列程序进行并作好记录

①操作：按预设荷载进行加载和顶升；

②观察：各个观察点及时反映测量情况。

③测量：各个测量点认真做好测量工作，及时反映测量数据；

④校核：数据报送至现场领导组，比较实测数据与理论数据的差异；

⑤分析：若有数据偏差，有关各方认真分析并及时进行调整。

⑥决策：认可当前工作状态，并决策下一步操作。

（2）梁体顶升

因盖梁进行加高，种植钢筋时需要操作空间，所以顶升高度约为70cm，除永久垫块外需要额外准备钢垫块，作为临时支撑。顶升时按照千斤顶行程逐步整体顶升，逐步更换及添加垫块。顶升高度达到设计顶升高度并超过约3cm时，将永久垫块放在原桥支座下方位置。然后继续进行顶升，直至顶升高度达到约70cm 时停止顶升，种植盖梁钢筋。

采用整体同步顶升实施顶升，各顶升点同步到位。超薄千斤顶顶升时，最大行程1.5cm，需要多个循环顶升。顶升时准备与顶升高度、行程相对应的临时垫块。

顶升时首先安装矮顶进行顶升，在顶起的空间足够的情况下逐步更换高顶，顶升够增加一台顶的时候在顶上面再增加一台千斤顶或采用临时钢垫块进行加高。

由于支垫钢板有空隙，在卸载过程中产生压缩，所以在墩台每次顶升几个毫米后，需马上比较桥梁两端部桥面的顶升量及同侧桥桥面左、右两侧顶升量的偏差，按照偏差值对相应桥台处梁进行顶升来调节平衡，完成一个来回，不断重复以上过程直至符合顶升高度要求。

（3）同步顶升控制

在梁体顶升施工中，顶起主梁时采用并联单动式千斤顶，每个顶升点由一台ZB4-500电动油泵供给动力，通过油路分配阀将多台千斤顶与油泵之间形成并联油路，完成同步顶升。

顶升前在桥台、墩布设观测点，对每个桥台的左、右桥面原始高度进行记录，以便与顶升过程中数据进行对比，从而控制顶升量、掌握同步情况。顶升时每个行程及时测量桥面高差及千斤顶高差，千斤顶每次卸压后及时测量桥面高差，并做好记录。

在施工过程中要仔细观察千斤顶活塞面上升是否均匀，出现不均匀情况要停止加油压并马上卸载，重新放置钢板调整好位置再加油压顶升。

每一轮顶升完成后，对测得的各千斤顶伸长量，随时整理分析，如有异常，及时处理。主梁顶升并固定完成后，量测各标高观测点的标高值，计算各观测点的抬升高度。

通过以上同步顶升的过程控制，确保顶升过程中全桥同步，保证桥梁梁体安全。

图5 安装千斤顶图6 顶升

5.2.4 种植钢筋

（1）准备：

准备好植筋用冲击钻(配足设计植筋孔径相对应的钻头)、吹气泵、植筋胶注射器、毛刷(或钢丝刷)、植筋胶等小型工具和材料。检查被植筋的混凝土面是否完好，如设计植筋位置有钢筋，对植筋位置做适当调整。

（2）钻孔

①按上述标记钻孔位置，利用电锤钻孔(严禁使用气锤钻孔，防止出现混凝土局部疏散、开裂)。

②孔径的选定，按照产品提供说明执行。孔的深度满足设计要求深度为16cm，植筋胶厂商提供的配套资料作为参考。孔的深度必须大于、等于设计值。实际操作，根据孔径和对应深度要求钻孔，经检查满足要求即可终孔。

③清理孔洞(除尘、干燥)

钻孔成批量后，逐个清除孔内灰尘，利用压缩空气清孔，确保孔壁无尘。

④钢筋处理

检查钢筋是否顺直，用钢丝刷除去锈渍。无锈蚀钢筋则可不进行除锈工序。

⑤配胶和注胶

根据植筋胶生产厂家的使用说明、种类要求配置，注胶要一次完成。

首先将植筋胶直接放入胶枪中，将搅拌头旋到胶的头部，扣动胶枪直到胶流出为止，第一次打出的胶不用，待胶流出成均匀色方可使用。注胶时，将搅拌头插入孔的底部开始注胶，注入孔深内约2/3。每次扣动胶枪后，停顿5-6秒钟，再扣动下一次胶枪。注射下一个孔时，按下胶枪后面的舌头，因为胶枪为自动加压，避免胶继续流出，造成浪费。更换新的胶时，按下胶枪后面的舌头，拉出拉杆，将胶枪取出。

⑥插筋

插入处理好的钢筋，此时需用手将其旋转着缓缓插入孔底，使胶与钢筋全面粘结，并防止孔内胶外溢。按照植筋固化时间表的规定时间进行操作，使得植筋胶均匀附着在钢筋的表面及缝隙中，插好固定后的钢筋不可再扰动，待植筋胶养生期结束后再进行钢筋焊接、绑扎及其它各项工作。插筋、养护期间，桥上避免震动的影响。

⑦养生

在室外温度下自然养护，若温度低于5°C，改用耐低温改性结构胶，养生时间一般在24小时以上。

5.2.5 梁体回落

完成以上工作后进行梁体回落顶升，首先顶升约1cm，将永久垫块上临时垫块取掉，更换为矮垫块，将梁体整体下放至矮垫块上；然后将千斤顶垫块换成小垫块。重复上述步骤逐步将梁体下放至永久钢垫块的支座上。拆除千斤顶，完成本桥顶升。

5.2.6 顶升注意事项

（1）千斤顶安装前搭设脚手架，清理帽梁上杂物，支座前后及千斤顶搁置范围内的混凝土表面平整。对于混凝土表面不平整及超高部位必须凿除，安装油顶时将凿除部位整平，垫入钢板并垫平、垫稳，确保油顶与梁紧密接触。

（2）同一横断面上的梁同步顶升，顶升前将各千斤顶调零，在顶升过程中

注意每个千斤顶受力状况及油缸活塞伸出情况，并以千斤顶总伸长量分3段作为一个控制步长，停留1－2分钟，检查每个千斤顶受力及油缸伸出情况，并做好记录。若各千斤顶油压相同，油缸伸出量不同，则必须检查原因，进行调整，直到可以同步顶升后，才允许进行下一步的顶升工作。

（3）每次顶升的高度稍高于垫块厚度，能满足垫块安装的要求即可，不宜超出垫块厚度较多，以避免负载下降的风险；

（4）结构顶升空间内不得有障碍物；

6 材料与设备

6.1 材料

6.1.1 满足设计要求的植筋胶。

6.1.2 设计尺寸的钢筋。

6.2 主要机械设备

主要施工机械表

7 质量控制

7.1 过程控制

7.1.1 随地观测

顶升时随时观测，保证顶升的同步性，不使桥梁发生横向位移。

7.1.2 保证同步顶升

特别是多片梁板的桥梁，必须保证顶升的同步性，不要损坏原桥梁的铰缝。

7.1.3 梁体监测值超限

(1)梁体两侧顶升速度不一致：立即停止顶升，组织人员分析原因。使梁体一侧(较高处)千斤顶保持压力不动，另一侧缓慢加压，使其上升；当梁体处于平衡位置时，停止“纠偏”，根据分析原因，两边同时加压，压力适当调整。

(2)梁体出现结构变形或者细微裂缝：立即暂停或者停止施工，组织有关人员对出现的异常情况进行评价分析，查找原因，根据评价结论采取相应的处理措施，同时加强监测；

7.2 检查验收

按照《桥梁施工规范》执行。

8 安全措施

8.1 严格执行“安全第一、预防为主”的方针，制订安全管理目标，建立项目经理部安全保证体系，实行多级管理并确立安全检查制度。

8.2 做好职工的定期教育及新工人、变换工种工人、特种作业人员的安全教育。新进场工人未经三级安全教育不得上岗。所有技术工种人员必须持证上岗。

8.3 施工过程中，严格执行国建颁发的安全生产操作规程有关规定，严禁违章指挥、违章操作。

8.4 结合实际情况，所需对上跨桥梁同步顶升进行封道施工，同时在施工中因情况特殊要对高速公路内侧靠近中央分隔带车道进行封道，在同一封闭作业区内施工。施工区域标志标牌，按照中华人民共和国行业标准的《公路养护安全作业规程》JTG H30---2004 摆放，确保其它来往车辆安全通行。

8.5 在桥梁顶升的同时，对上跨桥两端道路封闭，摆放标志标牌及安全提示牌，由安全员引导人员安全通行，禁止车辆通行。

9 环保措施

9.1现场存放油料的库房必须进行防渗漏处理，储存和使用时都要采取隔油措施，以放油料污染水质。

9.2 对施工噪声进行严格控制，最大限度地减少噪声扰民。

9.3 对施工临时道路定期进行维修和养护，每天洒水2-4次,防止扬尘。

10 资源节约

本工法是利用桥梁顶升技术，对桥梁进行整体顶升加高，避免了对需加高桥吊梁的施工工序，大大的降低了因凿绞缝砼对梁板造成的破坏，提高了旧梁板的利用率，为工程建设节约了大量资料。

11 效益分析

11.1 在梁桥整体顶升施工时，施工时间较短，社会效益比较明显。

11.2 对多孔大桥抬高经济效益比较明显。

11.3 对桥梁更换支座，方便、经济、快捷。