G310跨连霍高速分离式立交桥建于1996年, 上部结构共4跨, 采用预应力钢筋混凝土连续现浇箱梁, 桥跨组合为 (26.95+30+30+26.95) m, 桥宽15m, 下部结构基础为灌注桩。桥下净空影响了下穿高速公路的正常运营, 在梁底存在局部刮擦的情况。管理方提出了对桥梁进行顶升的要求, 具体措施:0号台维持现有标高不变, 4号台向上顶升1.5m, 顶升后顺桥向无坡度。

顶升法是利用千斤顶和交替填塞的柱块, 将在地面上就地拼装或灌筑成型的结构逐步顶升到设计标高的施工方法。在顶升施工中, 因需要占用超车道进行施工, 所以在超车道设交通导改措施, 其具体布置必须参照JTG H30—2004《公路养护作业规程》的要求, 如图1所示。

2, 3号桥墩处实心段长度为3m, 0, 4号桥台处实心段长度为2.25m。按照规范钢筋混凝土容重取26k N/m³, 空心段、实心段线性均布载荷q分别为:155.6, 315.7k N/m;桥面铺装及路面按10cm厚钢筋混凝土折算, 均布载荷为27.4k N/m。结合上部结构荷载的实际情况, 合理配置千斤顶, 具体情况如表1所示。

本项目顶升形式为调坡顶升:0号台保持不变, 4号台顶升1.5m;1, 2, 3号桥墩按照线形内插法计算顶升位移量。顶升过程缓慢进行, 速度与位移协调进行, 防止结构发生破坏。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。各墩台处顶升高度如图2所示。

4号桥台每次顶升高度为100mm, 整个抬升过程分15次顶升循环完成, 1, 2, 3号桥墩每次分别顶升高度为:22 (23) , 50, 78 (77) mm。在顶升过程中始终保持各墩台处累计顶升高度与理论需要顶升高度间的误差保持在1mm之内, 防止过大附加应力的产生。具体数据如表2所示。

该工程中的上部构件为预应力混凝土结构, 顶升时各墩台处要实现位移与速度协调顶升, 避免某一点位出现强迫位移。监控点分别布置于1~3号桥墩处, 4号桥台处布置2个监测点 (见图3) 。

原桥没有承台, 必须浇筑钢筋混凝土基础提供顶升反力。1~3号桥墩、4号桥台处局部开挖至坚硬岩土层以下50cm, 夯实地基土, 然后采用3∶7砂石料进行换填, 深度1m, 并对换填砂石料进行夯实。

在换填砂石料表面浇筑10cm厚C15混凝土垫层, 保证垫层表面的平整度。浇筑钢筋混凝土筏板作为反力基础, 筏板厚度1m。浇筑筏板基础时, 筏板基础与原墩柱隔离开, 保证筏板基础独立承载。

在筏板基础顶面将安装钢支撑的范围划定清楚, 采用磨光机配合水平尺打磨平整, 保证钢支撑安装垂直度。托架体系由支撑杆、临时垫块及连系杆组成。墩柱顶升支撑杆采用500×12钢管。

该控制系统可以进行位移和力的综合控制, 该方法源于对力和位移双闭环的控制。严格按照顶升方案, 实时监测各墩台的位移变化, 精度在±3.0mm范围内, 较好保证顶升过程的同步性, 确保顶升时结构的安全性。

千斤顶的设置要为立柱连接时模板安装提供施工空间, 还需保证所有顶升千斤顶的受力处于墩台处的梁体实心段范围内。为满足顶升精度控制要求, 在每个墩柱下面设置2组千斤顶, 并分别配备位移传感器, 传感器安装在墩柱位置。

千斤顶均按倒置安装, 即通过在梁底植入膨胀螺栓将千斤顶底座固定在抬升梁体底面, 这就避免了在更换垫块时搬动千斤顶。为避免千斤顶安装倾斜而产生水平分力, 应保证千斤顶安装时轴线垂直。千斤顶的上下均设置10mm厚钢垫板。

千斤顶额定载荷为2 000k N, 底座直径D=400mm, 行程为150mm。千斤顶均配有液压锁, 防止失压保证负载的有效支撑。本方案共需要17台千斤顶, 共配备20台, 3台作为备用。

顶升流程按照顶升准备、基础预压、称重、试顶升、正式顶升, 如图4所示。

凿除柱顶35cm范围内的混凝土, 并保证竖向钢筋外露长度不小于6倍的钢筋直径, 采用挤压接头将钢筋接长至设计标高, 接高部分采用与原立柱同规格等数量的竖向主筋和箍筋。

根据接高墩柱的直径及接高高度提前加工钢模板, 钢模板采用3mm钢板加工, 每接高段钢模板分两部分, 现场采用螺栓对拉安装。

连接立柱的混凝土采用微膨胀混凝土, 混凝土较原墩柱混凝土高一强度等级, 坍落度控制在110~130mm。

设置承台沉降观测体系, 通过设定的预警值对基础进行严密监测, 出现问题及时处理。

在1~3号墩及4号台支点处设置高程控制点, 用高精度水准仪进行全过程监控, 这样来监测每个顶升点的位移变化。

在梁体纵轴线上每跨设置多个控制点, 用道钉作为控制点, 全站仪进行实时监控, 监测轴线位置是否发生偏移。

通过观测实时掌握支架结构体系的变形和受力情况, 保证支架架构的变形量符合规范要求, 使施工在安全可靠的环境中进行。

微机控制系统是整个顶升过程的中枢神经, 需要对控制系统设立专门预案, 防止坠物、撞击等原因造成故障, 为此专门设置应急控制按钮, 出现故障立即停止作业, 确保施工过程安全。

所有使用的千斤顶都必须到专门机构进行校准标定, 更换液压油, 保证千斤顶能够正常顶升。

梁体两侧顶升速度不一致和梁体出现结构变形或者细微裂缝都属于这一方面的应急处理。

面对复杂的施工环境, 运用该方案进行施工, 桥下净空能满足下穿高速公路正常运营的要求, 梁底局部不存在刮擦的情况;0号桥台保持现有标高, 4号桥台顶升1.5m, 顶升完成以后顺桥向坡度变为0%, 达到了预期要求。该桥梁顶升完成后, 一直处于稳定状态, 说明这一方法在跨高速公路箱梁顶升中是可推广使用的。