浅谈桥梁顶升监理
2016-08-22
国内高速公路的发展已有十多个年头，许多早期建设的桥梁支座开始出现橡胶老化、剪切变形、钢板出露等病害，因此，在高速公路扩建的同时，有必要对老桥橡胶支座进行“手术”――取出旧支座，更换新支座，桥梁顶升施工工艺也就应运而生。此文介绍的就是桥梁顶升施工工艺及过程监理。
桥梁支座位于桥台或盖梁顶部，介于桥梁上部结构和下部结构之间。通过支座的传递，可将桥面荷载传至桥梁下部直至桩基，同时将上部梁板因温度、荷载及混凝土自身徐变造成的微小形变通过支座消解掉。如果支座因种种原因受到损伤，就无法负担起上部荷载。打个形象的比喻，支座就好比人的腰，腰部受损了，就无法负重了。相关老桥支座更换施工图纸中明确规定：“出现下列情况的支座应予更换：
①支座受剪开裂，钢板外露；②橡胶老化，胶皮脱落；③支座出现裂缝≥2条；④支座扭曲变形超过极限（扭角>30°）；⑤支座脱空，四个支座不能均匀受力；⑥支座位移受力体系变化。”同时，考虑到同步顶升工艺的复杂性以及顶升与支座本身的经济性，若每跨中出现一块支座需要更换，则该跨支座全部更换。
桥梁工艺流程：施工准备→梁顶标高复测，确定顶升高度→搭设脚手架及作业平台→连接并调试数字控制同步顶升系统→安装千斤顶及位移传感器→试顶→顶升至设计标高→清理墩顶垃圾→更换支座→千斤顶回油，卸载同步顶升系统→完成支座更换→检查支座脱空情况→拆除脚手架，清理现场。
1 施工准备阶段的监理工作
主要对施工单位的人员、机械设备、材料，安全方案的审核。
1.1 材料准备。支座作为永久性材料，其质量是关键，新支座在更换前必须经过试验检测，其抗压强度、抗压弹性模量、抗剪弹性模量等力学性能达到规范要求才能使用。另外，由于部分桥梁因标高调整，需要预制支座垫石，而支座垫石一般厚度不大，有些不到十公分（更小的采用钢板代替），因此垫石混凝土质量至关重要。
1.2 技术及机具准备。支座更换顶升采用同步液压顶升系统、计算机PLC信号处理、位移监控与桥梁结构分析和施工技术等进行集成。整体顶升要精度高、运输方便、转场快，提高支座更换的效率。在顶升工作进行前，提前10天将所需的千斤顶、高压油泵、监控系统及PLC计算机全液压顶升系统等全部设备进场，并对千斤顶、位移传感器和高压油泵等机具设备进行检测与标定。对陆地桥梁及河上桥梁进行实地踏勘，确定支架搭设方案。
1.3 人员准备。成立顶升更换支座工作小组，制定施工作业指导书，组织专业施工人员进场，对施工人员进行技术交底和安全交底。
1.4 施工交通管制。进行支座更换时必将涉及到桥面、桥下施工，为确保运行车辆、施工人员的安全，确保施工质量，必须对车辆进行分流或封闭借道行驶。施工前按正常的公路施工审批手续，申报路政、交警、管理处等部门审批，同时陪同路政协管员，协助施工段安全管理。
2 施工过程中的监理控制
2.1 梁顶标高复测，确定顶升标高。老桥支座更换存在两种情况：一种是不需调整标高的桥梁，只需更换支座，更换结束后桥梁标高与更换前相同；另一种是由于经过长时间运营，部分老桥沉降较明显，为使老桥与新桥标高接顺，需要调整老桥标高，这需要施工单位提前检测标高，并将数据提交设计院，由设计院根据道路纵横坡整体情况，确定每座需调整桥梁的标高，再根据需要调整高度预制支座垫石或制作相应厚度的钢板。如果需调整的桥跨每片梁长短都不相同，并且该跨两侧调整高度不同，则会产生每片梁顶升高度均不相同的情况，需由设计院事先计算确定。
2.2 脚手架的搭设。对于上跨桥和其它陆上施工的桥梁，可以直接在墩台位置用钢管搭设临时施工支架和工作平台。对于水中桥，可利用水中墩上的大型承台作为支承平台搭设脚手架。如果桥梁所处位置水深较深或雨季时水流较急，钢管支架无法搭设，可通过在墩顶或盖梁上植筋，安装牛腿，以牛腿作为作业平台的受力结构进行支座更换和标高调整作业。
2.3 同步顶升。每片梁的一端放置两个小型千斤顶，千斤顶的位置应避开支座位置，以使顶起后便于支座更换。因梁板底与墩台顶间距离过小，无法在墩台顶放置千斤顶，故采用在墩台边部设置牛腿后，再在牛腿上放置千斤顶的方法。一般小量程千斤顶无需在墩台垂直面上打锚栓固定牛腿，如为顶升加支座垫石，则需大量程千斤顶并对牛腿用锚栓固定。对整个系统检查无误后，进行试顶，以消除沉降及支架的非弹性变形，查看系统工作情况与整体起落精度。试顶成功后，正式对梁体顶升。梁体同步顶高，到达顶升高度后，以钢板和楔形枕木抄垫形成临时支撑。虽然理论上单跨桥两侧同步顶升，只要解除了约束，顶起的高度与顶升力是没有关系的，但在实际施工中一般无法做到完全解除约束，更何况多跨桥非桥台顶升都是以墩为单位进行同步顶升的，不可能解除约束，因此，顶升不宜过高，过高则受约束造成的梁体变形破坏的可能性加大；但也不宜过低，过低则垃圾不易清理，支座不易更换。如顶升高度大，对小量程千斤顶可采用多次顶升，当工作油顶接近顶升极限时，放入配套的顶桥垫块，作为桥梁的临时支撑，然后取出工作油顶，增加垫块，油顶回位后，再次放入，重新进入顶升状态。或者直接采用大量程千斤顶，在加支座垫石顶升过程中，需使用大量程千斤顶结合多次顶升方可达到要求的标高。
2.4 墩顶垃圾清理。尤其是桥台顶经长期运营，存在大量垃圾，主要为淤积的泥沙，有些桥台由于雨水的渗入成为泥浆板结在桥台顶。部分桥梁的盖梁和桥台顶大多没有支座垫石，因此板梁底和桥台顶间距离十分小，甚至完全贴住。梁板顶起一定距离后，垃圾清理仍十分困难，施工初期，采用空气压缩机带软管吹气清理，效果不理想，经改进后，采用森林灭火器吹配合钢丝刷刷，墩顶垃圾可完全清理干净，取得了良好的效果。 2.5 支座更换。老支座取出后，需要清理墩台顶表
面，安装新的橡胶支座，最后操纵桥梁顶升设备将梁体落位。
2.6 检查支座脱空情况。检查新安装的支座是否受力均匀，有无扭曲现象，否则要重新顶起，局部调整支座的楔形垫板，确保支座均匀受力。最后关闭所有设备，断开所有有关连接，取出油顶，完成全部工作，清理施工现场，做到工完料清。
3 桥梁顶升监理注意事项
3.1 顶升前需要解除桥梁约束，两侧桥台处梁板可能与桥台背墙顶死，这时需凿开约束处，甚至凿开整个背墙；另外，老桥边梁拼接处所植钢筋与新桥预留钢筋若有犬牙交错的，需事先人工扳动，使之上下错开。
3.2 正式顶升时应控制顶升速度和顶升压力，由于边梁本身自重及桥面附属设施（如护栏、分联处连接件）的影响，与中梁在顶升力上差异较大，在顶升时一定要压力与行程双控制，并以行程为最终控制，避免由于起顶不均匀而造成桥面的剪切破坏。
3.3 监理应对施工方案提出要求，审核施工方案并检查方案的落实。根据施工方案，施工单位应做好施工场地平台搭设，同时支架搭设要牢固可靠，既便于更换支座操作，也保证了操作人员安全。支架搭设，尤其是水中支架搭设必须做专项方案并经安全监理工程师现场验收合格后方可使用。
3.4 监理应检查千斤顶和油泵的型号、最大顶升压力、顶升行程等性能指标，以上各项指标必须满足现场施工要求，在使用前必须经相关部门配套标定，并向安全监理进行设备报验。配备的千斤顶数量除满足顶升需要外，还要准备至少两台备用。
3.5 监理需抽检支座。选用与原支座同型号的支座，经试验检测合格并向试验监理工程师报验通过后方可使用。
3.6 需要抄垫的各种厚度的钢板应准备充分，如准备厚度为1mm、2mm等规格的钢板若干，以备使用，支座下所垫钢板原则上不超过两块（如两块钢板需用钢板胶连
接）。监理应检查抄垫钢板的落实情况，如未落实，不得顶升。
3.7 监理应检查顶升前桥梁系统是否存在影响顶升的约束条件，如有，应提示施工单位先解除。
3.8 应在顶升前对桥下通道进行临时交通封闭，或在无法封闭的情况下进行交通导改，设置好警示牌、锥形标等警示标志，避免发生意外情况。监理应检查临时交通封闭情况。
3.9 在桥面设置水准仪，检测桥面支座顶部位置顶升前、顶升最大时及顶升结束后标高，计算顶升高差，与位移传感器数值相互校验，以控制顶升高度。
三脚架需设置在车辆、行人不易触碰的地方，并采取有效保护措施，使之在整个顶升过程保持不动。监理需对标高观测做记录。
3.10 监理需对整个顶升过程中主梁、桥面及附属设施进行仔细认真的观察，一旦发现异常应立即停止顶升，查明原因并解决后方可继续顶升。
3.11 顶升高度以能够将墩台顶清理干净且能够更换支座、精确就位为原则，原则上超过不小于1cm。
3.12 使用铁钩取出老支座，清理杂物时采用大功率手电筒照明，铁刷刷除表面附着物，并用手提式森林灭火器从一端向另一端吹，整个过程需三到四遍，如不干净，还需增加遍数，直至桥台（盖梁）顶干净为止。是否干净应由监理检查确认。
3.13 支座更换结束、千斤顶回油，梁板落下后，监理需检查支座有无脱空及翘曲现象，如有，还需顶起重新调整直至所有支座都粘贴密实、均匀受力。
3.14 顶升造成千斤顶牛腿处混凝土开裂、剥落的，顶升结束后应对剥落部位修补，修补前应报修补方案，修
补结束后应与整体保持色调一致。监理应检查修补情况。
3.15 支座垫石的预制应严格按设计要求的尺寸、钢筋布设及强度要求，按监理中心试验室批准的配合比进行施工，并制作试块。预制应提前进行，以保证顶升时强度满足要求。
3.16 施工过程中，应做好检查、记录工作，同时留下影像资料。施工资料应及时出具并报监理签认。
4 结语
在施工前要做好充分的准备，对材料、人员、方案等审核并落实到位。在顶升过程中要根据实际情况严格控制，过程中会出现很多特殊情况，例如桥台和梁板顶死、牛腿的设置，交通安全疏导、梁板有损坏等情况，需要根据情况做出相应的处理方案，要克服种种困难，必须确保梁不受损坏以及顶升和人员的安全。施工结束后要对检查、测量、验收、影音等资料进行完善，归档。
参考文献：
[1]桂学.桥梁顶升技术研究[D].长安大学，2005.
[2]王良宗.桥梁顶升施工的工艺分析[J].科技创新导报，2008（17）.
[3]李品寿.桥梁顶升和加高技术[J].公路，2011（01）.
