顶升施工方法.doc

第五节 顶升段桥梁主要施工方法
2.5.1老桥顶升段现状
南浦大桥浦东主引桥老桥顶升段工程范围为K0+819.700-K1+018.200，长度为198.5m。顶升段桥面纵坡为-3.5%，横坡为2.0%（双面坡）。
顶升段共涉及9孔结构，其中除第K13孔跨径为38.5m外，其余K14-K21共8孔跨径均为20m。第K13孔跨越横向地面道路东方路，上部结构为预制预应力砼T梁，梁高2.3m，砼标号为50号，每孔布置11片T梁。第K14~K21等8孔上部结构均为预制预应力砼空心板梁，梁高2.3m，砼标号为40号，每孔布置24片空心板梁。桥面铺装厚度：30号钢筋砼垫层80mm+沥青砼面层50mm。
顶升段桥墩均采用倒T形悬挑式盖梁，盖梁底宽2.6m，上口宽0.92m，顶面横坡为2.0%（双面坡），为钢筋砼结构，砼标号为40号。桥墩立柱为距形薄壁空心等截面双柱墩构造，每根立柱下设有12根400×500mm预制钢筋砼方桩，桩长30m。立柱间距13.0m，两承台间以系梁相连，承台砼标号为40号。
顶升设计道路等级：主线快速路，设计行车速度：80km/h，设计荷载标准：汽车荷载：城－A级，验算荷载：特－300。抗震设防标准：按地震基本烈度7度抗震设计。顶升后桥梁纵坡在顶升段内形成反坡，即先为负坡度（下坡）经竖曲线后再为正坡度（上坡）。

2.5.2总体施工流程
2.5.2.1总体施工原则
鉴于本工程的建设特点与该项工程的施工难度与社会影响，经过再三比选，我们确定了“应在安全可靠的前提下选择周期短的施工形式”的施工组织思路，其具体内容是：在施工中应本着从易到难、从简单到复杂逐渐过渡的原则安排施工内容，并且应该尽可能的将顶升施工风险进行有效分解与压缩，分段推进施工，简而言之即“分段实施、逐一就位”。
考虑到桥跨数较多且均为简支板梁构造，这里拟采用切割墩柱、逐墩顶升盖梁逐墩到位的方法，计划充分利用原有结构的传力体系设计具体施工作业方式，有效的将顶升压力传递到原有基础，顶升着力点设在盖梁底面，同时切断墩柱，通过顶升盖梁来达到改变梁底标高的目的，每次施工都由多次换托、调整偏差等系列工序组合完成。
在充分技术论证的基础上，本工程12#～14#墩（1、2）跨拟采用整体顶升梁体， 15#～21#墩（3～9跨）采用全桥同步顶升盖梁切割立柱、逐墩顶升、逐墩到位的总体施工方案，由12#向21#（即1跨至9跨，顶升行程由矮到高）逐跨进行施工。
2.5.2.2施工流程图

总体施工
总体施工
制件临时垫块
材料人员设备进场
承台开挖及加固
桥面系拆除
安装顶升控制系统及监控系统
搭设支撑体系及施工平台
12#~15#墩
预压
切割墩柱及顶升
墩柱加高及加固
恢复桥面系
更换支座
清理施工现场、人员机械撤场
梁板顶升
垫块抄垫
15#~21#墩
修平支座垫石

2.5.2.3施工步骤图
（见下页附图）

2.5.3顶升施工工序安排
2.5.3.1桥面连续拆除
在顶升前应对桥面各处的伸缩缝、桥面连续或其他设施进行拆除，以便顶升时桥梁能够顺利上升。包括如下内容：
1、拟采用空压机带风镐人工凿除原桥沥青路面与桥面连续混凝土，在桥梁的连接处，用空压机凿除3.0m宽的范围；
2、切割混凝土防撞墙等；
3、重点清理桥面连续缝，使其梁板端头处有>2cm的足够空隙，以保证梁体顶升过程中的梁端转动变形需要；如空隙不够，可以采用线锯进行适当的梁片端头处理；
4、采用氧割拆除桥面声屏装置与直径89mm厚4.8mm的镀锌钢管栏杆。
板梁
盖 梁
立 柱
板梁
承台加固
桥面铺装

桥面连续拆除示意图
2.5.3.2承台开挖及处理
因钢管支撑在承台上，而承台埋深一般在地面以下1.5～2.5m。在施工前，需先开挖承台。拟采用人工配合小型挖掘机的开挖方案。先用镐头机破坏原混凝土地面，然后采用小型挖掘机开挖承台，北侧挖机机械凿除混凝土路面，四侧放坡各1米挖土至承台顶20㎝，人工挖土至承台顶面；对承台进行加大、加固并预埋φ400×12带法兰钢管，在原承台连接面钻孔并使用A级植筋胶植φ20的钢筋，底部设置一排300×300的静压桩（详见静压桩施工方案）。

承台加固立面图　　　　　　　　　　　　承台加固俯视图

2.5.3.3搭设顶升支撑体系
顶升支撑体系的主体采用φ400×12带法兰无缝钢管作为支撑，每柱设置6根支撑，钢管根部与预埋法兰连接，钢管之间通过水平杆和剪刀撑连成整体。盖梁底部沿纵向设置分配梁，分配梁通过植筋与盖梁连接，千斤顶通过螺栓悬吊于分配梁上，在顶升过程中随着盖梁的上升而上升。

钢管支撑立面图 钢管支撑侧面图
为限制墩柱及盖梁在顶升过程中产生水平偏移，通过顶升托架设置限位结构，限位结构与墩柱之间预留约3mm的空隙使桥梁能够自由上升,并限制桥梁在纵横方向的偏移不能超过3mm。为了保证盖梁与分配梁间有足够的承压面积，将盖梁悬臂端斜底面用植筋+立模浇筑高强混凝土或安装钢结构以将梁底修成水平（盖梁顶升点修平示意图）

盖梁顶升点修平立面图
2.5.3.4安装顶升控制系统
本工程采用国内最为先进的PLC液压同步顶升控制系统。PLC控制液压同步顶升是一种力和位移综合控制的顶升方法，这种力和位移综合控制方法，建立在力和位移双闭环的控制基础上。由液压千斤顶，精确地按照顶升物体的实际荷重，平稳地顶举建筑物，使顶升过程中顶升物体受到的附加应力下降至最低，同时液压千斤顶根据分布位置分成组，与相应的位移传感器组成位置闭环，以便控制建筑物顶升的位移和姿态，同步精度为±1.0mm，这样就可以很好的保证顶升过程的同步性，确保顶升时盖梁、板梁结构安全。
2.5.3.5顶升准备
由于13#盖梁横向负弯距区域需要重新加固处理（在盖梁顶端植入钢筋，并在上面焊接钢板），必须在加固完成后进行顶升。顶升前要对梁端头缝检查，要保证梁板与盖梁的缝隙大于2㎝，避免顶升过程中产生梁板与盖梁的碰撞，同时安装牵拉限位装置，对于不满足要求的梁板，需进行部分切割；同时在每跨的桥面上布置若干标高和中线观测点，精确测量各点的标高值及桥梁偏移情况，并做好记录，在取得设计认可的基础上，确定各点的精确顶升高度。并作好如下准备工作:
1、顶升系统可靠性检验
元件的可靠性检验：元件的质量是系统质量的基础，为确保元件可靠，在正式实施顶升前，将以70％-90%的顶升力在现场保压5小时，再次确认密封的可靠性。
液压油的清洁度：液压油的清洁度是系统可靠的保证，本系统的设计和装配工艺，除严格按照污染控制的设计准则和工艺要求进行外，连接软管在工厂进行严格冲洗，封口后移至现场，现场安装完毕进行10次空载运行，以排除现场装配过程中，可能意外混入的污垢。
力闭环的稳定性：所谓力闭环就是当系统设定好一定的力后，力的误差在5%内，当力超过此范围后，系统自动调整到设定值的范围；力闭环是本系统的基础，力闭环的调试利用死点加压，在工厂内逐台进行。
位置闭环的稳定性：所谓位置闭环就是当系统给光栅尺设定顶升高度后，当顶升高度超过此高度系统自动降至此高度，当顶升高度低于此高度系统自动升至此高度，保证系统顶升的安全性与同步性。
2、成立顶升指挥系统
由现场施工负责人统一指挥各小组；各小组要齐心协力、紧密配合、听从指挥。（分为顶升小组、监控小组、施工小组）
六、预压
⑴、预压的目的：
①校验顶升支撑体系基础承载能力；
②校验顶升支撑体系的稳定性；
③有效消减基础与钢管支架的压缩变形对后期顶升的影响；
④校验液压系统以及高压油管闭合程度。
⑵、预压的措施：在正式实施顶升前，将以85%的最大顶升力在现场保压5小时，观测数据记录下来，成为后序顶升施工的依据。
2.5.3.6墩柱切割
柱切割位置一般在承台以上0.8米处。切割顺序由低到高，与顶升的顺序保持一致，即15#向21#。只有当支架搭设完毕并对墩柱进行固定且顶升千斤顶对盖梁进行预顶紧后方可进行切割。（具体切割方案见后“施工难点及关键工序”）
八、顶升及专用垫块
各项准备工作就绪后，首先进行13#左点～14#左点（1、2跨）是在桥墩盖梁上采用超薄型油压千斤顶同步整体顶升梁体，（接触面使用相应的钢垫板，以分散应力）经多次换托，达到顶升要求；其次是对3～9跨（3跨施工前点顶升即14右点是在盖梁上，后点是顶升盖梁切割立柱），逐墩顶升、逐墩到位的施工。
顶升专用钢垫块分为千斤顶下垫块和临时支撑下垫块两种。钢垫块采用Φ400×12mm钢管，两端焊接厚为16mm的法兰。钢垫块的高度分为100mm、200mm。每个临时支撑顶部均配置一对楔块和一定数量薄厚不一的钢板，以满足不同顶升高度的要求。为避免顶升过程中支撑失稳，钢垫块间通过法兰连接（现场提前制作）。为保证支撑的稳定安全性，垫块与下方的钢管支架之间通过法兰连接，顶升间隙及顶升完成后，垫块与上方的分配梁也进行固定连接。

临时支撑垫块示意图
2.5.3.7立柱加高、加固
立柱加高部分采用与原立柱同规格等数量的竖向主筋和箍筋。竖向主筋与立柱两端露出的主筋连接，同时在承台上立柱外围植筋（外包立柱15㎝至立柱切割面上1.5m的范围）,20#和21#桥墩,由于原结构高度较低,需分别在盖梁和承台植筋,并外包整个立柱,以保证立柱连接可靠.

墩柱加高示意图
2.5.3.8支座更换
在桥梁顶升加高加固完成并达到强度后，进行支座更换；支座更换是在盖梁上支设千斤顶，整体顶升梁板，取出原支座，修补垫石后，换入新的支座，梁体落位，千斤顶回位撤出，工序完成。（具体更换方案见后“施工难点及关键工序”）
2.5.3.9桥面系恢复
检查每道梁端头缝必须符合设计规范要求，不满足的，必须切割处理，符合设计规范要求后才能进行桥面连续、防撞墙、桥栏杆扶手等桥面系恢复施工。
1、桥面连续：首先吹扫桥面连续梁面，清理连续缝，确保梁面和连续缝内干净，无杂质，却连续缝必须大于2㎝；其次铺设钢筋，钢筋的搭接绑扎必须符合设计规范要求；最后浇注与原桥面连续同强度的钢钎维混凝土。
2、防撞墙：按原防撞墙钢筋尺寸钻孔、植筋、焊接、绑扎钢筋，立模浇注和原防撞墙等强度的混凝土，并预留胀缝。
3、栏杆扶手：恢复与原桥同规格型号的栏杆扶手。安装声屏装置。
交 通 组 织
2.1.3施工组织规划
2.1.3.1施工总体部署
依据本工程各单项工程的分布和有利整标段的施工节点控制和技术措施保证，同时考虑到本公司地处浦东，人力资源、设备资源、地理资源的作用，圆满完成本标段内承建的各项工程，拟定本工程施工区的划分。
第一施工区：主线拓宽段、新建匝道桥梁、新建主线桥梁；
第二施工区：主线老桥顶升段；
第三施工区：排水水工程、道路工程。
2.1.3.2 施工区划分依据
每个施工区内进行流水施工，施工区划分主要考虑工序的合理安排、资源的均衡投入及模具的拆翻、每段工程量的均衡、前后施工区交通组织的连贯性、二个施工队区的相互施工前后关系、总工期的控制等。保证每个施工区划分不影响相关施工区施工、保证施工连续进行、各类资源投入的合理和经济、确保总工期的完成。
其中，新建结构工程主要分布在施工一区内，顶升工程主要分布在施工二区内，道路及排水工程主要分布在施工三区内。
2.1.3.3 施工流程
本工程主要施工内容为：主线桥梁及匝道工程、顶升工程、道路及排水工程。
本工程施工进场后，1个月内完成施工临时设施的搭设，并完成施工临时围墙的施工，确保施工现场的封闭。
1、 施工总设想
作为工程总承包方，本着对业主对工程负责的精神，根据招标文件对整个工程要求其在2009年11月30日前完成，面对本标段工期紧、多工种、多专业、主线桥梁与匝道交叉、桥梁与地面道路及排水系统交替施工的工作状态，须对工程有各种不利条件的充分分析、总体的部署和筹划以利工程施工。
根据现场施工场地的踏勘及周边环境的调研，结合招标文件中对本工程的具体要求，我们感到：
⑴．为确保工程及早开工，必须在前期完成繁重的材料选择和加工工作，特别对预制箱梁、钢结构、顶升工艺等急需材料或加工周期较长的材料的准备。
⑵．根据设计图纸显示，排水管道主线和桥梁桩基、下部结构不冲突，可同期施工。
⑶．为保证主线老桥顶升段及新建桥梁的施工，先贯通N1和S1匝道，并与地面道路连通，作为南浦大桥车辆上下行改道道路。
2、施工总体安排
施工进场，对沿线所有管线、构筑物、施工范围内河道等情况进行排摸，对需搬迁、改排和保护的管线情况了解清楚，落实相关协调或保护措施。对附近在建项目等保护情况，落实相关资料的收集、保护协调、保护方案等。对施工影响到的交通、管线等其他情况相关手续、单位，及时抓紧协调和落实解决。
工程开工，以结构控制总进度，以主线新建桥梁控制节点进度。
第一阶段：
原南浦大桥引桥的地面辅道位于新建匝道区域，须将其外移至不影响新建匝道施工的区域后，进行新建匝道及拓宽结构的桩基、承台、立柱及盖梁施工。随后在拓宽段增设临时护栏，进行板梁架设，同时老桥边板及防撞墙拆除，在老桥盖梁上架设新的钢梁并与两侧板梁连接。最后进行新建匝道及拓宽结构的附属设施和桥面系施工，桥上重新设置临时护拦，开放N1、S4匝道交通。
第二阶段：
南浦大桥引桥的车辆由N1、S1匝道负责上下行，开始主线顶升段和新建段桥梁的施工。顶升段及新建段桥梁结构完成后，附属设施和桥面系施工，最后开放交通。地面辅道穿插施工，同主线桥梁同期完工。
2.1.3.4交通组织
本地段道路交通车流量较大，为了合理安排好主线桥、新建匝道与地面道路的施工，经过对施工现场情况的综合考量，拟定现场交通与工程施工的总体方案为：
1、交通组织总体方案
第一阶段：维持原有交通不变，先施工地面辅道的临时交通通道。
第二阶段：南北两侧的临时交通通道完成后，地面辅道的交通改在临时通道上通行，施工主线引桥拓宽段及新建匝道段部分。
第三阶段：主线引桥拓宽段及新建匝道段部分施工完成后，南浦大桥的交通改在新建匝道上通行，施工主引桥顶升段及主线新建段部分。
第四阶段：工程竣工，车辆交通按照设计要求进行通行。
(详见交通组织示意图)
2、交通配合组织措施
⑴、在满足施工要求的前提下，施工场地尽量压缩，并且尽量不影响临时交通道路上的正常交通。
⑵、为保证施工进度，除特殊情况外，土方车辆尽量避开交通高峰时段，宜安排夜间通行，其他施工车辆进出施工场地任何时段不受限制。
⑶、工程实施前，主动与交通处联系，介绍、汇报本工程概况、施工方案、总平面布置及工程材料、土方运输计划，请交通部门给予支持和指导，改进、完善交通运输方案，制定实施细则。
⑷、施工场地采取全封闭隔离措施，工地出入口位置经公司和有关单位同意后决定，主要出入口设置交通指令标志和示警灯，保证车辆和行人的安全。
⑸、为了少影响市区的交通，土方和垃圾外运尽可能安排在夜间。
⑹、施工期间，进出工地的车辆和人员严格遵守交通法规，服从交通管理部门的管理。
⑺、设立专职的“交通纠察岗”，负责指挥车辆进出工地，维持交通秩序。
⑻、接受交通管理部门和建设单位的监督检查，发现影响交通的问题，立即进行整改。
3、施工期间交通组织
⑴、为减少对现有路面增加运输，大型机械设备尽量安排在晚上进出。
⑵、派专人负责检修施工区道路。
⑶、计划在各施工区域闲置地方作为施工主要进入口，并设置明显的警令，警告标志，各进入派专人作为路口疏解员。
⑷、构件在进入施工区边派专人维持交通，考虑运输、吊装时安排在晚上10点以后进行。开始起吊时，暂时封闭交通，等构件定位准确固定并做好一切防护措施后，开放交通。
4、预制箱梁运输措施
⑴、专项编制交通运输方案，对行车线路做专项调查，制订应急方案。
⑵、构件运输尽量安排在晚间运输。
5、组织协调措施
⑴、积极主动与当地交通管理部门，路政部门联系，在施工开工之前，将交通组织方案相关部门审核，对存在不合理予以进一步调整，使整个施工周围交通能得到合理疏导。
⑵、召开现场交通协调会，对道路交通有影响的大构件吊装等请交通人员到现场协助指挥交通。
⑶、积极同当地单位、居委、厂家联系，订立共建文明协议书。

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