橋梁加固及支座更換淺談

許銀華

摘要：通過(guò)工程實(shí)例，闡述橋梁加固和支座更換的施工技術(shù)，為橋梁維修提供實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：橋梁頂升；持荷施工

由于社會(huì)的迅速發(fā)展，目前部分橋梁結(jié)構(gòu)因過(guò)度疲勞而損壞或支座已到達(dá)設(shè)計(jì)使用年限。為減小經(jīng)濟(jì)損失及社會(huì)影響，目前主要采取橋梁加固與更換支座的方法來(lái)解決存在的問(wèn)題。

一、工程概況

南京機(jī)場(chǎng)路互通D匝道橋，橋梁中心樁號(hào)為K28+149，跨徑組合為（6×20+5×20）m，橋梁全長(zhǎng)222.7m，橋面布置：?jiǎn)畏?.50m（護(hù)欄）+7.5m（行車(chē)道）+0.50m（護(hù)欄）。

我們對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行外觀檢查，發(fā)現(xiàn)7#墩頂西側(cè)面，距頂緣65cm，橫向裂縫1條，長(zhǎng)2.1m，寬0.5mm，深102mm；7#墩頂東側(cè)面距頂緣20cm-100cm，距北側(cè)0-260cm范圍，混凝土開(kāi)裂、空鼓，東北角最為嚴(yán)重，剝落面積60cm×60cm，混凝土剝落深度達(dá)10cm，混凝土剝落處有白色物質(zhì)，鋼筋嚴(yán)重銹蝕、發(fā)黑，鐵銹層片狀剝落；7#墩支座損壞嚴(yán)重。

二、病害分析

根據(jù)以上現(xiàn)象，認(rèn)為7#墩橋墩混凝土品質(zhì)較差，空隙較多，受空氣和雨水侵蝕，導(dǎo)致鋼筋銹蝕，同時(shí)由于混凝土發(fā)生堿骨料反應(yīng)，導(dǎo)致混凝出現(xiàn)開(kāi)裂、剝落現(xiàn)象?；炷恋呐蛎涢_(kāi)裂又加速了鋼筋的銹蝕，如此陷入惡性循環(huán)，對(duì)橋墩結(jié)構(gòu)受力造成不利影響。

三、施工方案

南京機(jī)場(chǎng)路互通D匝道橋7#墩維修施工順序?yàn)橹Ъ艽钤O(shè)頂升箱梁、持荷施工（墩柱加固、更換支座）、落梁、施工監(jiān)控。

1、支架搭設(shè)

7#墩維修加固前，應(yīng)搭設(shè)支架，并對(duì)箱梁各施加30t的頂升力，進(jìn)行臨時(shí)支承，以卸除7#墩頂部分豎向力，確保7#墩維修加固期間，橋梁結(jié)構(gòu)安全。

7#墩承臺(tái)進(jìn)行擴(kuò)大處理，并利用擴(kuò)大后的承臺(tái)作為頂升基礎(chǔ)，加大部分承臺(tái)先對(duì)基礎(chǔ)底部土體進(jìn)行處理，鋪50cm厚碎石層，并在碎石層上澆筑200cm厚75cm寬C25混凝土（與原承臺(tái)等厚），混凝土中上下布置兩層鋼筋網(wǎng)片，并用拉筋進(jìn)行連接，同時(shí)在承臺(tái)上植筋（φ20），在計(jì)算寬度范圍內(nèi)上層按20cm間距布置，下層按40cm間距布置。

臨時(shí)支撐采用8根φ375×8的鋼管樁，樁頂采用雙拼HW300*300工字鋼作為分配梁，以支承頂升箱梁的千斤頂。鋼管樁間采用φ180*6鋼管作為縱橫向聯(lián)系構(gòu)件。

2、頂升箱梁

本次頂升系統(tǒng)采用自鎖式PLC液壓同步控制系統(tǒng)。采用PLC液壓同步頂升技術(shù)，可從根本上解決了這一長(zhǎng)期困擾移位工程界的技術(shù)難題，PLC控制液壓同步頂升是一種力和位移綜合控制的頂升方法，這種力和位移綜合控制方法，建立在力和位移雙閉環(huán)的控制基礎(chǔ)上。由于該頂升系統(tǒng)采用的是自鎖式千斤頂，可用于需長(zhǎng)時(shí)間支撐重物的地方，它可在除去油壓時(shí)利用螺母自鎖裝置仍可支持重物，而且安全可靠，易于操作控制，同時(shí)設(shè)計(jì)有安全保壓裝置，內(nèi)置卸壓閥防止過(guò)載，可保護(hù)千斤頂以利于安全操作。PLC液壓同步控制系統(tǒng)中配備了4只千斤頂，頂升力不小于200t，油缸外徑最大值按24.5cm計(jì)算，千斤頂本體高度不大于15cm。

頂升過(guò)程采用頂升力和位移雙控的原則，首先在頂升系統(tǒng)的控制下開(kāi)始稱(chēng)重，當(dāng)實(shí)際頂升力接近設(shè)計(jì)噸位時(shí)，放緩頂升速度，并由專(zhuān)人在頂升過(guò)程試取原支座，使用位移傳感器確認(rèn)楔塊與原支座剛剛脫離，能夠取出支座，說(shuō)明橋梁的全部荷載己轉(zhuǎn)移至油缸上，此時(shí)記錄各點(diǎn)反饋的實(shí)際荷載壓力及位移量。通過(guò)反復(fù)調(diào)整各千斤頂?shù)挠蛪?，可以使各點(diǎn)的壓力與上部荷載大致平衡，并能保證頂升過(guò)程中的位移同步，則該組數(shù)據(jù)即為最終的稱(chēng)重結(jié)果。

3、持荷施工

持荷施工階段是整個(gè)維修施工過(guò)程中較為重要的步驟，主要是將將墩柱項(xiàng)破損的混凝土清除干凈，并對(duì)銹蝕鋼筋進(jìn)行除銹、阻銹處理；采用聚合物砂漿修補(bǔ)至原結(jié)構(gòu)表面，養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行粘貼鋼板加固；粘貼鋼板加固完成后，緩慢卸除臨時(shí)支承荷載；對(duì)全橋所有裂縫進(jìn)行封縫、灌縫處理，裂縫寬度≥0.15mm的進(jìn)行灌縫處理，裂縫寬度<0.15mm的進(jìn)行封縫處理；對(duì)橋墩表面涂刷剛性防碳化涂料。

取出7#墩的盆式支座，采用結(jié)構(gòu)膠及契型鋼板調(diào)平。最后安裝符合要求的新支座。

4、落梁施工

當(dāng)新支座安裝好之后，再次頂升梁體至能夠解除千斤頂鎖定，將鎖定螺母調(diào)至千斤頂頂端，確保能夠安全落頂。

落梁時(shí)分三級(jí)緩慢進(jìn)行回落，第一級(jí)回落至控制頂升力的60%，第二級(jí)回落至控制頂升力的30%，第三級(jí)回落至油頂壓力均為零，此時(shí)油頂不承受壓力，箱梁重量全部由支座承受。

5、施工監(jiān)控

（1）頂升點(diǎn)處主梁豎向位移監(jiān)控

在頂升點(diǎn)附近，采用位移傳感器（可連續(xù)監(jiān)測(cè)累計(jì)位移量并自動(dòng)輸入同步控制系統(tǒng)）和百分表（按一定位置布設(shè)），盡量靠近頂升點(diǎn)豎向設(shè)置，采集主梁同步頂升、落梁過(guò)程中的豎向位移數(shù)據(jù)。通過(guò)豎向位移監(jiān)測(cè)，嚴(yán)格控制各頂升點(diǎn)之間的相對(duì)頂升位移差。

為了確保落梁后，主梁底面至墩臺(tái)頂面的凈高能夠保持頂升前凈高，避免因同步頂升引起豎向強(qiáng)迫位移，在頂升前通過(guò)彈線、標(biāo)記等方式在橋梁墩臺(tái)處設(shè)凈高觀測(cè)點(diǎn)，作為同步落梁前的凈高控制標(biāo)準(zhǔn)。

（2）主梁平面位移監(jiān)測(cè)

主梁縱橋向位移：對(duì)伸縮縫寬度變化情況進(jìn)行觀測(cè)，以反映主梁的縱橋向位移情況。

主梁橫橋向位移：在每道伸縮縫橫橋向兩側(cè)設(shè)置刻度線等標(biāo)記，以反映主梁的橫橋向位移情況。

（3）主梁裂縫監(jiān)測(cè)

除在頂升前進(jìn)行詳細(xì)檢查外，在頂升、落梁期間加強(qiáng)對(duì)裂縫的觀測(cè)，對(duì)頂升前的已有裂縫進(jìn)行長(zhǎng)度、寬度的觀測(cè)與記錄，同時(shí)一旦發(fā)現(xiàn)有新生裂縫立即中止頂升，查明原因后再做處理。

（4）橋位環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)

在施工期間，除主要工況必須進(jìn)行氣溫和箱梁溫度觀測(cè)外，每天的早、中、下午和晚上都要進(jìn)行一次溫度觀測(cè)。施工監(jiān)控期間的氣溫以及梁體溫度是非常重要的監(jiān)測(cè)內(nèi)容。

四、應(yīng)急預(yù)案

1、在運(yùn)行過(guò)程中如果遇到爆管和撞缸問(wèn)題

（1）這種現(xiàn)象不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常工作，因?yàn)樵趯?shí)際施工過(guò)程當(dāng)中4個(gè)200T油頂，有足夠的保險(xiǎn)系數(shù)，同時(shí)在爆管后各油頂將保持原有壓力，在未打開(kāi)回油閥的情況下不會(huì)發(fā)生壓力降現(xiàn)象；

（2）現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員交代班組長(zhǎng)安排施工人員向油頂旁塞墊塊，然后通過(guò)操作臺(tái)同步降使橋梁降落到墊塊上，然后再進(jìn)行處理以上問(wèn)題。

（3）現(xiàn)場(chǎng)操作人員對(duì)整個(gè)系統(tǒng)包括線路油管等進(jìn)行全面的檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決，如現(xiàn)場(chǎng)仍不能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題可與廠家進(jìn)行聯(lián)系，要求廠家安排人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)調(diào)試。

2、在頂升過(guò)程中橋梁發(fā)生左右頂升高度不同

在操作系統(tǒng)中，頂升之前需要先設(shè)定頂升位移誤差，如果實(shí)際頂升位移產(chǎn)生的誤差大于系統(tǒng)中設(shè)置的位移誤差，操作系統(tǒng)將會(huì)強(qiáng)行退出同步頂升狀態(tài)，起到一種防錯(cuò)措施，如果要糾正此錯(cuò)誤，可以通過(guò)操作系統(tǒng)中的權(quán)值微調(diào)來(lái)解決。

3、施工過(guò)程中突然停電

（1）在發(fā)生停電時(shí)整個(gè)系統(tǒng)將維持原有壓力值，確保整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定；（2）及時(shí)擰緊自鎖螺母；（3）及時(shí)啟動(dòng)備用電源進(jìn)行頂升作業(yè)（4）安排電工檢查工地線路，確保工地線路的正確安全。

4、施工過(guò)程中出現(xiàn)傳送數(shù)據(jù)異常

（1）及時(shí)關(guān)閉操作系統(tǒng)，及時(shí)擰緊自鎖螺母；

（2）檢查數(shù)據(jù)傳輸線路及各工作傳感器；

（3）在現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員不能解決的情況下及時(shí)與生產(chǎn)廠家聯(lián)系，要求廠家派人到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行解決，確保整個(gè)系統(tǒng)的安全、可靠。

五、總結(jié)

實(shí)踐證明，橋梁加固和支座更換具有社會(huì)影響小、施工技術(shù)成熟、施工時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)具有較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，但只要我們?cè)谑虑皩?duì)方案進(jìn)行周密的設(shè)計(jì)，事中嚴(yán)格控制各項(xiàng)工序，事后加強(qiáng)施工總結(jié)，就會(huì)以較小的社會(huì)影響、較短的施工工期迅速的恢復(fù)橋梁的使用功能。