屋架桥梁顶升施工方案.doc

屋架桥梁整体顶升施工方案
一、工程概况
1.1 桥梁结构特征
本项目为预应力混凝土连续梁屋架桥梁，全长86米，桥宽12米，跨径组合为10m+16m+10m，上部结构采用T梁形式，下部结构为U型桥台及1.0m×1.1m单柱墩。桥面设计为双向两车道，沥青混凝土铺装，两侧设人行道及防撞护栏。桥梁现状良好，经检测结构承载力满足设计要求，但因桥下净空不足需进行整体顶升改造，设计顶升高度为100cm，以满足双层集装箱通行需求。
1.2 工程地质条件
桥位处地质勘察显示，土层分布为：①素填土（厚0.5-1.2m）→②粉质黏土（厚2.3-3.8m，地基承载力特征值180kPa）→③中风化石灰岩（厚层状分布，地基承载力特征值2500kPa）。地下水位埋深5.6-7.2m，对混凝土结构具弱腐蚀性。
1.3 主要技术参数
· 顶升总量：单幅桥体自重约2800kN，考虑施工荷载后总顶升荷载3200kN
· 同步控制精度：相邻墩台间高差≤2mm，整体倾斜率≤0.1%
· 顶升速度：分级控制，单次顶升行程15cm，总行程100cm
· 环境要求：施工期间环境温度5-35℃，风力≤6级
二、总体施工方案
2.1 施工总体流程
施工准备→交通疏解→反力基础施工→托架与牛腿安装→限位系统设置→液压系统安装调试→桥体称重与受力分配→试顶升→正式顶升→墩柱连接加固→支撑系统拆除→桥面系恢复→竣工验收
2.2 顶升体系设计
采用"PLC液压同步顶升系统+钢牛腿-托架组合支撑体系"，具体布置如下：
· 桥墩顶升：在每个墩柱距墩帽底端98.8cm处设置钢牛腿，采用Q355B钢板焊接成型，单个牛腿承载能力≥400kN，每个墩柱对称布置2台200吨液压千斤顶
· 桥台顶升：在T梁底部安装U型钢托架，托架采用32a号槽钢组焊，内衬16mm厚钢板，每侧桥台布置6台200吨千斤顶，形成闭合受力体系
· 临时支撑：采用φ400×400×15mm专用钢垫块，按15cm标准高度分节，配套楔形微调垫块（调节范围0-50mm）
2.3 设备配置计划
设备名称
规格型号
数量
主要参数
液压千斤顶
200t
20台
行程15cm，带液压锁
PLC控制系统
SYNC-3000
1套
16点同步控制，精度0.1mm
链锯切割机
CS-400
4台
切割深度500mm
位移传感器
WY-01
12个
量程300mm，精度0.01mm
压力传感器
YL-200
20个
量程300t，精度0.5%FS
万能杆件
200型
80t
临时支撑体系
三、主要施工工序
3.1 施工准备
3.1.1 技术准备
组织技术人员进行图纸会审，编制专项施工方案并通过专家论证。对桥梁结构进行详细检测，重点复核墩柱垂直度（允许偏差≤1/3000）、支座老化程度及梁体裂缝分布情况。建立BIM模型进行施工过程模拟，提前预判结构受力薄弱区域。
3.1.2 现场准备
· 划定施工区域，设置硬质围挡（高度2.5m）及防尘降尘设施
· 平整场地并浇筑200mm厚C20混凝土硬化层（内设φ12@200钢筋网）
· 搭建临时设施：材料仓库（30m²）、设备调试区（20m²）、监测控制室（15m²）
· 安装临时用水（DN50给水管）、用电（380V/200kW配电箱）系统
3.2 反力基础施工
3.2.1 桥墩基础加固
采用人工配合机械开挖，基坑尺寸2.5m×2.5m×3.0m（长×宽×深），坡率1:0.5。基底铺设200mm厚级配砂石垫层，浇筑C30钢筋混凝土扩大基础（尺寸2.0m×2.0m×1.2m），内置φ16@150双层钢筋网。基础顶面预埋20mm厚钢板（与墩柱中轴线偏差≤5mm），通过植筋（φ25@300，植入深度20d）与原基础连接。
3.2.2 桥台U型托架基础
在桥台两侧开挖1.5m×1.5m×2.0m基坑，浇筑C30混凝土条形基础，顶面设置20mm厚钢板作为千斤顶支撑面。基础与桥台台身间采用M20膨胀螺栓连接（间距500mm），确保水平力传递。
3.3 顶升系统安装
3.3.1 钢牛腿安装
· 测量放线：在墩柱侧面弹出牛腿安装控制线，用水准仪校核标高
· 牛腿焊接：采用坡口焊+角焊缝组合连接，腹板与墩柱间隙用无收缩灌浆料填充
· 承载力测试：每个牛腿安装后进行1.2倍设计荷载预压（持荷30min）
3.3.2 液压系统布置
· 主油路：采用φ16高压油管（工作压力31.5MPa），每4台千斤顶串联成一组
· 控制系统：PLC控制柜设置在桥梁中部监测区，通过屏蔽电缆连接各传感器
· 备用系统：配置2台柴油发电机（200kW）及4套手动液压泵，确保断电应急
3.4 试顶升施工
3.4.1 加载程序
分三级加载：30%设计荷载（持荷10min）→60%设计荷载（持荷20min）→100%设计荷载（持荷30min），每级加载后静置观测结构变形。
3.4.2 测试内容
· 各顶升点反力分布（偏差预警值±5%）
· 液压系统同步性能（相邻点高差≤1mm）
· 结构应力变化（关键截面应变≤150με）
· 限位装置有效性（水平位移≤2mm）
四、关键技术措施
4.1 PLC液压同步控制技术
采用多缸集群同步控制系统，通过以下措施实现高精度控制：
1. 分级控制策略：将全桥20个顶升点分为4个控制组，组内采用主从控制模式，组间采用总协调控制
2. 自适应调节算法：实时采集各点位移-压力数据，通过PID算法动态调整供油流量
3. 位移闭环控制：以位移传感器反馈值为基准，压力传感器数据作为辅助修正参数
4. 安全冗余设计：系统设置三级保护：软件限位（105%设定值）→硬件限位（110%设定值）→机械限位（千斤顶行程终点）
4.2 结构切割工艺
采用链锯切割系统进行墩柱分离，具体工艺如下：
· 切割参数：锯片直径500mm，切割速度30-50mm/min，冷却水流量20L/min
· 切割顺序：先切割桥台处连接构造，后切割桥墩（从跨中向两侧对称进行）
· 切口处理：切割完成后采用角磨机修整断面，确保平整度≤2mm/m，植入φ16@200连接钢筋（L=600mm）
4.3 墩柱连接加固
顶升到位后采用"植筋+外包钢+灌注无收缩混凝土"工艺进行墩柱连接：
1. 钢筋连接：原墩柱截断后，植入HRB400Eφ25钢筋（植入深度25d），采用直螺纹套筒连接
2. 钢模板安装：采用6mm厚钢板卷制成圆形模板（直径1.2m），设置φ12对拉螺栓（间距500mm）
3. 混凝土浇筑：采用C40无收缩自密实混凝土（扩展度≥750mm），分层浇筑高度≤500mm，振捣采用附着式振动器
4. 养护措施：覆盖土工布洒水养护14d，当强度达到设计值85%后方可拆除临时支撑
五、监测方案
5.1 监测内容与频率
监测项目
监测点数量
监测仪器
精度要求
监测频率
墩顶位移
8点（每个墩台2点）
全站仪
±1mm
每顶升5cm测1次
梁体应力
12点（关键截面）
应变计
±2με
实时监测
千斤顶压力
20点（每台1点）
压力传感器
±0.5%FS
实时监测
基础沉降
6点（基础四角）
水准仪
±0.1mm
每2h测1次
环境参数
2点（桥位上下游）
气象站
温度±0.5℃
每小时记录
5.2 监测控制标准
· 位移控制：单墩累计沉降≤5mm，相邻墩台差异沉降≤2mm
· 应力控制：混凝土压应力≤15MPa，钢筋拉应力≤200MPa
· 倾斜控制：桥梁整体倾斜率≤0.1%，单跨倾斜率≤0.05%
5.3 数据处理与反馈
建立监测数据实时传输系统，采用三维可视化平台进行数据处理。当监测值达到预警值（控制标准的80%）时，系统自动发出声光报警并暂停施工，待查明原因并采取措施后方可继续。每日形成监测报告，报送监理单位备案。
六、应急措施
6.1 设备故障应急处理
6.1.1 液压系统故障
· 千斤顶漏油：立即启动备用千斤顶（预压至80%荷载），关闭故障千斤顶油路，更换密封件
· 油管爆裂：启动紧急切断阀，启用备用油路，采用双接头快速连接器更换油管（更换时间≤15min）
· PLC系统死机：切换至手动控制模式，利用备用控制台按预设参数完成当前行程顶升
6.1.2 供电中断
· 10s内自动切换至柴油发电机供电（切换时间≤5s）
· 若停电超过30min，立即进行临时支撑锁定，每30cm设置一道钢垫块，确保荷载均匀传递
6.2 结构异常应急处理
6.2.1 梁体裂缝发展
当监测发现新增裂缝宽度≥0.2mm或原有裂缝扩展≥0.1mm时：
1. 立即停止顶升，保持液压系统压力
2. 分析裂缝成因，若为应力集中，在对应位置增设临时支撑
3. 采用环氧树脂灌浆法对裂缝进行封闭处理，待结构稳定后重新评估顶升方案
6.2.2 基础沉降超限
当基础沉降达到预警值时：
1. 启动分级卸载程序，将荷载转移至备用支撑体系
2. 对沉降区域基础进行高压旋喷桩加固（桩径600mm，桩长9m）
3. 重新进行基础承载力验算，调整顶升顺序（改为从沉降较小墩台开始）
6.3 恶劣天气应对
· 暴雨天气：提前24h停止顶升作业，完成临时支撑锁定，基坑周边设置挡水墙（高50cm）及排水泵（排量50m³/h）
· 强风预警：当风力≥6级时，停止高空作业，加固桥面施工材料，设置防风缆绳（每10m一道）
· 高温天气：避开11:00-15:00高温时段施工，液压油采用恒温油箱（控制油温35-55℃），梁体表面洒水降温（水温与梁体温差≤15℃）
七、质量与安全保证措施
7.1 质量保证体系
7.1.1 材料质量控制
· 钢材：进场时查验出厂合格证及力学性能报告，每60t为一批次进行抽样送检
· 液压油：采用46#抗磨液压油（清洁度NAS 8级），每顶升50cm更换一次滤芯
· 混凝土：实行"双控"管理（坍落度180±20mm，扩展度≥750mm），留置标准养护试块（每工作班1组）及同条件养护试块（每部位2组）
7.1.2 工序质量控制
· 实行"三检制"（自检、互检、交接检），重点工序设置质量控制点（如牛腿焊接、液压系统调试等）
· 顶升前进行联合检查，签署《顶升条件验收表》后方可施工
· 每级顶升完成后，组织监理、设计单位进行验收，形成《顶升过程验收记录》
7.2 安全保证措施
7.2.1 高空作业安全
· 设置临边防护（高度1.2m）及安全网（网目密度≥2000目/100cm²）
· 作业人员佩戴双钩安全带，使用防坠器（承载能力≥15kN）
· 搭设作业平台（宽1.2m），满铺5cm厚木板（脚手板两端固定）
7.2.2 交通疏解安全
· 施工区域上下游500m设置交通警示标志，200m设置限速牌（20km/h）
· 配备交通协管员4名（每端2名），穿戴反光背心，使用指挥旗
· 设置临时通道（宽4.5m），采用C30混凝土硬化（厚200mm），配置照明系统（亮度≥30lux）
7.2.3 消防安全
· 施工现场设置消防栓（间距≤50m）及灭火器（每50m²配置2具4kg干粉灭火器）
· 氧气瓶与乙炔瓶间距≥5m，距明火点≥10m，设置防晒棚
· 电气设备采用TN-S接零保护系统，配置漏电保护器（动作电流≤30mA，动作时间≤0.1s）
八、施工组织与计划
8.1 施工进度计划
· 施工准备阶段：15d（含方案审批、材料进场）
· 基础施工阶段：20d（反力基础及临时设施）
· 顶升系统安装：10d（含设备调试）
· 顶升施工阶段：15d（试顶升2d+正式顶升8d+连接加固5d）
· 桥面恢复阶段：10d
· 总工期：70d（日历天）
8.2 劳动力配置
工种
人数
主要职责
项目经理
1
全面负责项目管理
技术负责人
1
施工技术与方案实施
安全员
2
现场安全巡查与监督
测量工
4
施工测量与监测
液压工
6
顶升设备操作与维护
钢筋工
8
钢筋制作与安装
混凝土工
6
混凝土浇筑与养护
普工
10
材料转运与场地清理
8.3 验收标准与流程
1. 分部分项验收：每个工序完成后，由监理工程师组织验收，验收合格签署《工序交接单》
2. 阶段验收：试顶升完成后，组织设计、监理、监测单位进行联合验收
3. 竣工验收：工程完工后，按《城市桥梁工程施工与质量验收规范》进行竣工验收，重点检查：
o 结构几何尺寸（允许偏差±10mm）
o 连接部位质量（无蜂窝、麻面，强度达标）
o 桥面平整度（≤3mm/3m）
o 桥梁整体线形（符合设计要求）
本方案通过系统整合结构力学分析、液压同步控制、实时监测反馈等关键技术，确保屋架桥梁顶升施工的安全可控。施工过程中需严格执行各项技术参数，强化过程管控，确保工程质量达到设计标准。