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1工程概況

該工程為珠海市高欄港高速公路某（前鋒涌）預應力混凝土箱梁橋，該橋跨徑尺寸為5×20m+3×30m+5×20m。隨著河道通航需求不斷增長，橋下凈空已不能滿足現(xiàn)有通行要求，需要整體升高滿足凈空。大橋橋面寬度為22.5m，頂升面積為6525m2，頂升質量為15376t。

2工程地質條件

橋位處地質情況為：表層以第四系沉積層為主，主要是粉質黏土、淤泥質粉質黏土；黏土下以含水砂層為主；基底以燕山3期花崗巖為主，其內部裂隙水較為貧乏。地下水構成主要為土層中的孔隙水和基底巖層裂隙水，補給源為大氣降水，水位在0.4～1.4m范圍變化，對混凝土基本無腐蝕性。

3頂升支點選擇

3.1初步施工方案

采用先斷柱后頂升方法，即利用下抱柱梁-蓋梁體系進行頂升托換，在蓋梁底部吊掛千斤頂，并交替對角布置在橋梁軸線兩側，完成整體頂升施工。該施工方案存在以下問題：

1）橋梁修建時采用了CFG樁處理軟基，并且進行了預壓。若方案采用下抱柱結構，則需要進行圍堰施工，且向下開挖難度較大。即使開挖完畢，之后的軟基處理在施工空間受影響的條件下如何進行也是施工的難點。

2）原有系梁距蓋梁底部的距離最小只有1.03m，而原托換結構下抱柱梁高度為1.5m，墩柱切割位置為距抱柱梁頂面0.3m處，而現(xiàn)場墩柱的凈空高度大多不滿足施工空間要求。

3）千斤頂為對角布置，頂升過程中會使蓋梁結構產生扭矩，影響蓋梁整體穩(wěn)定性，而且千斤頂產生的反力不均衡，會產生縱、橫橋向水平力，對千斤頂受力和穩(wěn)定極為不利。總之，該頂升方案難度高、投資大且工期太長，需要對其進行優(yōu)化。

3.2施工方案優(yōu)化

3.2.1總體改進

針對初步施工方案中的問題進行了優(yōu)化，具體情況如下：

1）對于橋臺結構，采用直接頂升然后接高蓋梁方法，利用蓋梁-板梁體系進行頂升托換，這樣可避免橋臺下的軟基處理問題。

2）對于橋墩結構，采用先斷柱頂升，再接高立柱方法，利用加固原有系梁-蓋梁體系進行頂升托換。采用植筋法對系梁結構加高30cm，以增加安全系數儲備。

3）千斤頂采用軸線布置，消除縱橋向反力，且中間千斤頂受力更為均勻。

3.2.2改進分析

以跨中6號、7號墩之間的30m跨組合小箱梁為研究對象，為充分說明各種情況下箱梁可能出現(xiàn)的受力情況，采用以下3種頂升方案：

1）6號、7號墩同步頂升；

2）6號、7號墩逐次頂升（每個墩的支座同步頂升）；

3）6號、7號墩各個支座依次頂升。針對上述3種方案具體分析如下：方案1：梁結構的受力最佳，但對于墩臺頂升高度的一致性要求極為嚴格，實際施工中很難控制。施工中需將頂升過程分多步進行，必須控制前期各頂升高度完全一致。因此需要使用大量的千斤頂，雖然投資較大，但可以縮短工期。方案2：施工過程中梁為簡支結構，對梁體本身受力影響不大。逐墩頂升時若高差過大，可能造成梁端伸長，磕碰臨跨橋梁；逐墩頂升還會產生額外附加應力，甚至會產生支座脫空現(xiàn)象。因此施工前需要精確計算，施工時采取相應措施。因投入的千斤頂數量較少，可節(jié)約投資，且施工控制簡單，但因千斤頂反復拆裝會延長工期。方案3：施工過程中，采用PLC計算機液壓同步頂升技術控制逐次頂升高度的精度（2mm），則不會影響到主梁的穩(wěn)定性。如頂升高差過大，在梁體自身抗彎剛度作用下，很容易產生側向偏移，甚至導致頂升點脫離頂升支座，梁體脫空的同時頂升的千斤頂瞬時承受巨大局部應力，對于長期服役的橋梁具有較大施工風險。雖該方案所需要千斤頂數量最少，但拆卸千斤頂工作的次數最多，風險也最大。經上述分析，該橋先采用方案1整體頂升法，每次頂升高度為10cm；最后一輪頂升采用方案2，即逐墩臺頂升，精確控制頂升高差（10cm之內）。頂升施工過程中對橋梁整體進行全面監(jiān)控，施工中一旦發(fā)生超過監(jiān)控預警值情況，應立即按照受力穩(wěn)定原則進行補償頂升，消除超過預警值的應力、應變，隱患消除后方可繼續(xù)整體頂升。

4頂升施工風險分析

橋梁頂升施工中具有客觀的偶然因素，同時人的主觀意識也會導致風險的發(fā)生。一般認為橋梁風險具有隨機性，所以應針對橋梁風險潛在因素進行辨別，對可能出現(xiàn)的風險進行實時跟蹤、監(jiān)控、測量，并對采集數據進行分析、評價，積極采取合理的風險應對措施。

4.1風險等級確定

頂升和落梁施工中可能存在的風險主要有：頂升電腦控制系統(tǒng)故障、液壓頂升設備故障、監(jiān)測值超預警值、千斤頂內泄跑壓及現(xiàn)場出現(xiàn)的安全事故。將上述風險分別歸入不同的風險等級內，如下所示。

1）低等級風險：電腦系統(tǒng)故障。

2）中等級風險：液壓設備故障；千斤頂發(fā)生內泄。

3）高等級風險：結構監(jiān)測值超限事故；現(xiàn)場安全事故。

4.2風險控制

針對頂升和落梁過程中的關鍵施工環(huán)節(jié)，詳細分析，制訂了可能發(fā)生意外的緊急應對措施。關鍵環(huán)節(jié)施工過程中，由技術負責人現(xiàn)場統(tǒng)籌協(xié)調，組建現(xiàn)場應急預案小組隨時待命，小組成員由結構工程師、電腦軟件維護工程師、液壓控制系統(tǒng)專家、機械專家及經驗豐富的技術人員等組成。

4.2.1電腦控制系統(tǒng)故障及處理措施

1）由電腦軟件控制技術人員將系統(tǒng)設置為一旦電腦無信號傳輸，則整體系統(tǒng)停止、液壓系統(tǒng)保壓，千斤頂鎖死，并及時發(fā)出警報。警報發(fā)出后電腦技術人員馬上介入處理，備份資料數據，其他無關人員禁止觸碰電腦，橋下施工人員暫時撤至安全范圍內。

2）將專門應急操作按鈕設置在操作界面上，便于緊急情況下快速啟動該程序，使整個工程立即進入事先設定的頂升系統(tǒng)閉鎖狀態(tài)。故障應急處理后，由現(xiàn)場總指揮根據具體情況決定是否繼續(xù)頂升作業(yè)。

3）為主控電腦提供專用保障電源，安排專業(yè)電工實時待命，以緊急處理電線、電路方面的問題。

4）操作系統(tǒng)出現(xiàn)故障，嚴禁其他人員嘗試排除，必須由專業(yè)工程師進行檢查排除。

4.2.2液壓設備故障及處理措施

1）泵站不能正常提供動力：利用千斤頂自鎖功能，自動關閉保護閥，維持頂升力恒定。

2）油管突然暴裂：由于千斤頂上均裝有均載保護閥，可保證液壓千斤頂的油不外泄和結構的絕對安全。

3）千斤頂壓力不足：備足千斤頂和墊塊，先用墊塊進行支撐，由液壓工程師對千斤頂進行維修或者徹底更換。

4）液壓系統(tǒng)異常：施工中由專業(yè)人員對液壓系統(tǒng)壓力進行監(jiān)控，遇到問題立即上報主控室，由專家判斷是否繼續(xù)頂升或排除故障后再開機、調試、頂升施工。

4.2.3結構監(jiān)測值超限

1）結構出現(xiàn)裂縫：立即停止頂升，由應急小組進行綜合評價，制訂處理措施，決定是否繼續(xù)頂升，同時加強監(jiān)測。

2）箱梁和蓋梁兩側頂升不同步：立即停止頂升，組織應急小組人員分析原因進行“糾偏”；使較高箱梁和蓋梁一側千斤頂保壓靜止，另一側緩慢加壓頂升，兩側達到平衡位置時，則停止“糾偏”操作。

4.2.4千斤頂發(fā)生內泄

千斤頂一旦發(fā)生內泄，將導致頂升施工中斷，嚴重時還會導致頂升失敗，并會因千斤頂不同步使結構產生附加應力導致結構破壞，因此對內泄需提前預防、及時發(fā)現(xiàn)，應做到以下幾點：

1）千斤頂在頂升前均需保壓；

2）通過監(jiān)控液壓泵站供油速度是否加快，頂升速度是否下降，來及時判斷千斤頂是否發(fā)生內泄；

3）千斤頂頂升或下落施工時，采用輔助螺旋千斤頂微調跟進，保證頂升施工萬無一失。

5結語

1）整體頂升施工工藝為工程的順利完成奠定了基礎，并可為今后類似工程的施工提供參考。

2）先整體同步頂升、后逐孔頂升調整縱坡的施工方法，減少了對既有橋梁的影響，最大可能地保證了既有橋梁原有狀態(tài)，橋梁頂升過程中未出現(xiàn)超標的附加應力及裂縫。

3）依據對多跨橋梁整體頂升施工所造成的影響程度，將施工風險劃分為低、中、高3個等級，并根據風險等級及風險種類制訂了詳細的風險控制措施及應急處理預案，保證了工程的順利完成。

作者:程達峰單位:中鐵十八局集團