舊橋改造之橋樑同步頂升施工工法

《舊橋改造之橋樑同步頂升施工工法》是天津城建集團有限公司完成的建築類施工工法；主要完成人分別楊勇、宋成國、汪濟堂、盧士鵬和李義。該工法適用範圍是：舊橋改造頂升、橋樑調坡改造、橋樑支座更換、新建橋樑施工過程中預製梁的落梁或頂升梁；運用液壓技術、頂升荷載較大，適用於跨河、跨鐵路、跨公路橋樑，現澆箱梁，預製板梁、預製箱梁、鋼箱梁等。

《舊橋改造之橋樑同步頂升施工工法》主要的特點是：運用位移閉環控制理論結合液壓控制系統，以位移量作為控制對象，實現力位控制；頂升位移控制準確，控制精度高，避免橋樑在頂升過程中產生形變，從而影響橋樑結構的應力變化，不影響使用壽命；細分位移同步控制量的分類，可分為角度、長度兩種。其中角度控制同步也就是常說的線性同步，即以某控制點為轉動軸，實現豎向轉動同步、達到調坡的目的；長度控制就是普通的同步頂升或同步下降；液壓同步系統可以24小時連續工作，因此橋樑同步頂升可以連續作業，施工工期短，有利於減輕由於斷交而帶來的交通壓力；可以利用橋樑自身允許的撓度變形，進行單點頂升，以實現更換橋樑支座的目的；工程綜合造價低。

2011年9月30日，《舊橋改造之橋樑同步頂升施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：舊橋改造之橋樑同步頂升施工工法
• 工法編號：YJGF63-2004 
• 分類：工程建設類
• 完成單位：天津城建集團有限公司 
• 主要完成人：楊勇、宋成國、汪濟堂、盧士鵬、李義 
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度） 

形成原因

進入21世紀，天津市內原有的跨海河的舊橋樑的需要改造以滿足城市進一步發展的需要，特別是舊橋通航高度不足問題突出。天津城建集團有限公司採用同步頂升橋樑上部結構以解決通航淨空不足問題。同時舊橋樑支座更換（橋樑支座的設計年限一般為20~50年，而橋樑的設計年限一般都在100年左右）也產生了相應的支座更換技術——橋樑頂升技術的衍生體。

天津城建集團有限公司在原有橋樑同步頂升技術的基礎上，結合橋樑頂升的工程特點，發展衍生出線性同步頂升、單點頂升、水平頂升、帶載下降（落梁），可實現橋樑頂升後線性變位的效果，改變橋樑縱坡等。在工程實踐基礎上，天津城建集團有限公司總結完成了《舊橋改造之橋樑同步頂升施工工法》。

工法特點

《舊橋改造之橋樑同步頂升施工工法》有以下特點：

1、運用位移閉環控制理論結合液壓控制系統，以位移量作為控制對象，實現力位控制。

2、頂升位移控制準確，控制精度高，避免橋樑在頂升過程中產生形變，從而影響橋樑結構的應力變化，不影響使用壽命。

3、細分位移同步控制量的分類，可分為角度、長度兩種。其中角度控制同步也就是線性同步，即以某控制點為轉動軸，實現豎向轉動同步、達到調坡的目的。長度控制就是普通的同步頂升或同步下降。

4、液壓同步系統可以24小時連續工作，故橋樑同步頂升可以連續作業，施工工期短，有利於減輕由於中斷交通而帶來的交通壓力。

5、可以利用橋樑自身允許的撓度變形，進行單點頂升，以實現更換橋樑支座的目的。工程綜合造價低。

操作原理

適用範圍

《舊橋改造之橋樑同步頂升施工工法》的適用範圍如下：

1、橋樑同步頂升技術適用於：舊橋改造頂升，橋樑調坡改造，橋樑支座更換，新建橋樑施工過程中預製梁的落梁或頂升梁。

2、運用液壓技術，頂升荷載較大，適用於跨河、跨鐵路、跨公路橋樑，現澆箱梁，預製板梁、預製箱梁，鋼箱梁。

工藝原理

《舊橋改造之橋樑同步頂升施工工法》的液壓同步提升是一項成熟的建築構件提升安裝施工技術，但是在同步性要求更高、頂推力要求更大的橋樑頂升移位施工中少見。基於液壓同步頂升技術套用於大噸位物體的提升和下放的現狀，結合橋樑頂升施工技術特點，天津城建集團有限公司引入閉環控制理論，將橋樑的頂升位移作為受控參數，形成位移閉環控制，再通過壓力閉環控制，調節液壓系統的出缸或收缸，從而達到對橋樑的同步頂升、下放的目的。其頂升過程可保持橋樑結構的完整性和頂升過程的同步性。工藝原理圖參見下圖：

工藝原理圖

工藝流程

《舊橋改造之橋樑同步頂升施工工法》工藝流程參見下圖：

工藝流程示意圖

操作要點

一、現場勘察，明確設計

1、明確橋樑頂升的目的、頂升高度及頂升要求。

2、根據橋樑原圖紙計算橋樑荷載分布。

3、分析橋樑結構，計算橋樑破壞極限，確定頂升控制精度。

4、根據橋樑結構形式，確定千斤頂分布。

5、合理劃分控制區域。

二、編制施工方案

1、頂升基礎處理。

2、頂升支撐的形式、布置方式。

3、千斤頂安裝方法。

4、臨時支撐的形式及安裝方法。

5、限位的形式、布置方式。

6、在橋樑頂升時，制訂安全應急措施。

7、保證工程質量措施。

三、施工準備

1、支撐基礎處理，滿足頂升荷載要求。

2、千斤頂及臨時支撐位置處理。

3、橫縱向限位的製作、安裝。

四、設備安裝

1、根據支點反力大小，千斤頂的上下應設定鋼墊板以分散集中力。

2、根據頂升高度及操作的難易程度，千斤頂可倒置安裝。

3、千斤頂安裝時應保證千斤頂的軸線垂直，以免因千斤頂安裝傾斜，在頂升過程中產生水平分力。

4、在每個支撐點位置，千斤頂或墊塊與梁體及頂升支撐的接觸面面積必須經過計算確定，不得超出原結構物混凝土強度範圍，保證結構完整。

5、在橋樑調坡工程中，千斤頂應選用帶萬向頭的，且可旋轉角度應大於調坡角度。（參見右圖）

帶萬向頭的千斤頂

五、橋樑頂升

1、稱重

（1）稱重是為了保證頂升過程的同步進行，在頂升前應測定每個頂升點處的實際荷載。

（2）稱重時依據計算頂升荷載，採用逐級載入的方式進行，在一定的頂升高度內（5~10毫米），通過反覆調整各組的油壓，設定一組頂升油壓值，使每個頂點的頂升壓力與其上部荷載基本平衡。

（3）在頂升點附近位置（50厘米以內）使用百分表配合稱重，對位移感測器測得的位移量進行校驗。

（4）將各點的稱重實測值與理論計算值比較，計算其差異量並分析其原因，確定頂升的基準值。

（5）如果採用全自動設備，位移感測器與千斤頂一對一配置，可忽略稱重過程。

2、試頂升

（1）主要用於檢驗頂升系統的可靠性及橋樑整體頂升的安全性，同時檢驗稱重結果的真實性、可靠性。

（2）試頂升過程中要加強監測，以便為正式頂升提供可靠的依據。

（3）試頂升的高度為5~20毫米。

（4）以角度為控制量時，以最遠端高度為準不超過20毫米。

3、頂升

（1）各千斤頂在力位閉環控制系統作用下，分級將橋樑頂升至滿足支座墊石施工所需的空間高度。

（2）頂升過程由同步控制系統控制，保持各個測量點的位置同步誤差小於橋樑破壞極限，且同步精度度<1厘米。

（3）以角度為控制量時，應分別計算各個墩的頂升量，一邊現場進行符合。

4、倒撐

用臨時支撐代替千斤頂（頂升點）作用，以便千斤頂收缸後，增加千斤頂下部的支撐墊塊。

六、支座墊石處理

1、根據設計要求進行支座墊石的施工。

2、支座墊石處理分為：墩柱、支座墊石、支座等的加高、改造、更換。

七、落梁

1、支座墊石處理完成、支座安裝後，收缸落梁。

2、落梁過程由同步控制系統的控制，保持各個測量點的位置同步誤差小於橋樑破壞極限，且同步精度<1厘米。

3、梁體荷載全部轉移到支座上，千斤頂不再承托梁體荷載時，落梁結束。

八、勞動力組織

1、現場總指揮1名，全面負責現場指揮作業。

2、結構工程師1名，協助總指揮工作，總指揮不在時，代行總指揮職責。

3、監測人員3名，負責監測橋樑的姿態位移、頂升位移、結構的變形等，實時將監測結果匯總，報現場總指揮。

4、同步系統控制人員1名，根據總指揮的命令對液壓系統發出啟動、頂升或停止等操作指令。

5、液壓工程師2名，負責整個液壓系統的安裝與調試，維護與保養，檢查與維修等。並根據總指揮的指令調整液壓元件的設定。

6、壯工若干名，負責頂升過程中的勞務作業。其工作內容包括施工準備時的場地清理、頂升時的墊鐵安裝等。

材料設備

一、材料

主要材料表

序號	材料名稱	單位	數量	備註
1	千斤頂墊塊	套	n	高度與千斤頂行程一致
2	臨時支撐	套	n	根據荷載大小設定相適應的支撐
3	鋼墊板	塊	若干	-
4	木楔塊	套	n	與臨時支撐相對應
5	螺栓	套	若干	用於墊塊間的連線
6	高強灌漿料	-	若干	梁底找平（可用砂漿代替）
7	楔形墊塊	套	N	橋樑調坡時使用，與橋樑調坡角度相適應

二、機具設備

機具設備表

序號	設備名稱	單位	數量	備註
1	同步操作頂升系統	套	1	可實現力位控制
2	泵站	台	n	根據荷載要求設定
3	千斤頂	台	m×n	每台泵站設定米台千斤頂
4	位移感測器	個	x	x=控制區域數量
5	百分表	套	若干	配合稱重（調坡工程不需要）
6	水平儀	台	1	頂升位移常規監測
7	經緯儀	台	2	橫縱向水平位移姿態監測
8	靜力式水準儀	套	1	對整體位移及姿態進行全自動實時監測

質量控制

施工單位採用《舊橋改造之橋樑同步頂升施工工法》施工，除滿足國家行業相關設計與施工規範的質量要求外，還要具體依據工程特點制定質量要求：

1、橋樑頂升過程：同步頂升精度控制在橋樑設計允許撓度範圍內，且同步精度<1厘米。

2、頂升後高程：設計標高±3厘米。

3、橋樑線性調坡，相鄰跨的控制精度控制在橋樑設計允許撓度範圍內，且相鄰跨控制偏差值<1厘米。

4、頂升姿態：頂升姿態水平方向<1厘米。

5、橋樑支座更換過程中：梁體橫向高差不超過0.5厘米，縱向高差不超過橋樑設計允許撓度範圍，支座更換頂升施工一般頂升高度不超過2厘米。

安全措施

施工單位採用《舊橋改造之橋樑同步頂升施工工法》施工時，除遵循中國國家和地區的有關規定要求外，還應在安全管理、技術及現場應急處理等方面採取如下措施：

1、建立健全的管理組織系統，從項目經理部下至生產班組設立專職安全員，負責安全生產工作。從組織上保證施工安全順利進行。

2、進入現場的施工人員必須遵守國家頒布的《建築安裝工程安全技術規程》，正確使用好各種勞動保護用品，機電設備一定要有專人負責，定期檢查，以確保電器、機具設備的正常運轉。

3、各工序在施工前，技術人員必須向各班組施工人員進行安全技術交底，使全體施工人員對施工的全過程及每一細節的安全注意事項了如指掌，否則不得上崗。

4、各工種施工人員，必須嚴格按照本工種的施工技術規範和操作規程執行，在施工中如發現有違章作業、違章指揮、安全員有權停止作業。

5、各技術工種上崗作業必須持證上崗。

6、對進場的液壓設備進行檢查驗收。要求壓力管無老化、無裂紋，保證接頭的連線牢固，並滿足液壓設備的壓力要求。

7、液壓泵站相關的壓力檢測設備應有專業檢測部門的檢驗並有出廠合格證。

8、千斤頂應具有壓力自鎖功能，防止在出現故障的情況下，千斤頂不受力。

9、液壓泵的電動機應有絕緣電阻遙測，確保完好有效。

10、設備的電氣部分安裝應符合臨時用電安全管理標準。

11、現場配備備用電源，防止突然斷電。

12、配合橋樑頂升所搭設的施工平台，應符合安全管理標準及腳手架（碗扣支架）搭設規範。施工平台及所有臨邊按臨邊防護規定搭設防護設施。

13、頂昇平台和限位平台施工應符合模板施工安全技術要求和規範。

14、橋樑抬升工程中設定相應的橫、縱向限位裝置，以防止橋樑抬升過程中發生水平位移。

15、千斤頂安裝就位，應保證頂升方向與千斤頂出缸方向一致，避免在頂升過程中產生水平分力。

16、頂升設備安裝後應進行調試，確保各頂升點的千斤頂出缸自由、可控。

17、橋樑頂升前應對施工區域進行封閉，並設警衛人員看守，以防止非工作人員和車輛進入。

18、應聯繫河道（道路）管理、監管部門，批准停航和繞航（斷交或導行），並設定夜間警示標誌。

19、制訂應急措施預案，組織配備救援人員和器材、設備等。應急預案應符合施工現場應急預案技術管理標準。

環保措施

施工單位為確保工程所在地區的環境得到有效的保護，嚴格執行國家和工程所在政府的環保政策、法律和法規，為《舊橋改造之橋樑同步頂升施工工法》順利實施，還應採取以下環境保護措施：

1、認真貫徹“控制揚塵污染”等有關規定，制訂縝密措施並嚴格落實，確保環保工作做到位。

2、嚴格控制噪聲、振動、大氣污染、水污染、固體廢棄物等污染源，從源頭上進行防護治理。

3、對可固定的頂升機械備用發電機設定等在施工場地建臨時房屋內，房屋內設隔聲板，使其與外界隔離，最大限度地降低其噪聲。對噪聲超標造成環境污染的機械施工，其作業時間限制在7時至12時和14時至22時之內。

4、根據施工實際，考慮降雨特徵，制訂雨季、特別是汛期，避免廢水無組織排放、外溢、堵塞城市下水道等污染事故發生的排水應急相應工作方案，並在需要時實施。

效益分析

施工單位採用《舊橋改造之橋樑同步頂升施工工法》的效益分析如下：

結合城市發展，頂升後的舊有橋樑既經濟又合理，為其後的橋樑改造維修開闢了新的途徑；同步頂升技術在舊有橋樑頂升工程中套用，適應中國橋樑頂升施工領域的需求；同時採用橋樑頂升技術可以改變橋樑線性，達到橋樑調坡的目的。尤其是主橋同步頂升後，引橋部分可進行調坡，減小橋樑頂升後對附屬道路造成的影響。

從經濟效益來看，橋樑頂升費用通常是橋樑本身造價的10~30%，這其中未包含節省時間所產生的效益。

從施工工期來看，拆除舊有橋樑、新建橋樑的建設工期需約1年的時間，而橋樑的頂升施工，包括前期準備僅需3~6個月。橋樑支座更換工程在高速公路維修中，時間短，縮短了施工對交通的影響。按投入產出計算的話，投資小，見效快。

從社會效益來看，中國古建築及具有歷史價值及人文價值的橋樑眾多，在市政建設中難免與現實規劃產生衝突，通過橋樑的頂升移位可以彌補城市規劃的缺憾，減少對它的破壞，因此產生的不僅是經濟價值，其中還包含了社會價值。

從環保角度來看，既保護了環境，又節約了資源，同時還減小了對周邊居民的影響。且橋樑設計年限大部分在50~100年，而橋樑支座的設計年限一般在20年左右，同步橋樑頂升技術也就為橋樑維修、支座更換提供了新的途徑。

同時在城市改造中，一些有歷史紀念價值或者還有使用價值的橋樑影響了城市規劃的總體需要，通過橋樑整體同步頂升技術的研究推廣，可以採用橋樑整體同步頂升來滿足城市規劃的要求。

套用實例

天津城建集團有限公司採用《舊橋改造之橋樑同步頂升施工工法》的套用實例如下：

2003年7月~2003年10月，獅子林橋抬升工程——中國國內首例整體同步頂升橋樑。橋樑結構為簡支單懸臂形式，橋樑同步頂升1.271米。

2004年3月~2004年5月，北安橋抬升工程，橋樑同步頂升1.555米。

2005年4月，天津慈海橋支座更換工程。

2005年5月，天津臨港立交（板梁結構）調坡工程，⑥至⑧軸整體頂升高度40厘米。

2005年6月，天津輕軌鋼混梁糾偏工程。

2005年8~9月，天津賓水西道立交橋更換支座工程。

2005年10月，天津津文公路橋頂升工程。

2006年4月，天津志成道橋樑更換支座工程，110軸支座更換。

2006年5月，天津志成道快速路調坡工程，H8-H14軸匝道調坡。該工程H8-H14軸為現澆混凝土連續箱梁，H8軸保持高程不變，H14軸要求頂升50厘米，其中H9、H10、H11、H12，H13均相應頂升。

2006年12月，北京國貿橋頂升工程，捷運3號線下穿該橋，同步頂升實時彌補盾構施工過程中造成的橋墩沉降。

2008年4月~8月：杭州城西16座橋樑頂升改造工程。

2009年11月，天津西站主站樓整體遷移工程平移到位。

以上均採用橋樑同步頂升施工工藝，橋樑頂升後經有關檢測單位檢驗，橋樑整體結構保持完好，仍具有使用價值。

榮譽表彰

2011年9月30日，中華人民共和國住房和城鄉建設部審定《2009-2010年度國家二級工法名單（升級版）》，以建質[2011]154號檔案公布，《舊橋改造之橋樑同步頂升施工工法》被評定為中國國家二級工法。