橋梁板式橡膠支座更換施工技術(shù)及質(zhì)量控制

劉永歡

中交三航局第三工程有限公司，江蘇 南京 210000

1 更換橋梁支座的意義

支座為橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)的重要構(gòu)件之一，主要是把上部結(jié)構(gòu)荷載傳送至下部結(jié)構(gòu)，允許上部結(jié)構(gòu)在車輛荷載、氣候環(huán)境溫度改變、砼構(gòu)件收縮徐變等多種因素的作用下出現(xiàn)自由變形（主要有軸向伸縮與轉(zhuǎn)動(dòng)之分），使結(jié)構(gòu)的現(xiàn)實(shí)承力情況和設(shè)計(jì)測(cè)算圖式相匹配，維護(hù)梁端、墩臺(tái)帽結(jié)構(gòu)的相對(duì)完整性[1]。但在工程設(shè)計(jì)與施工等因素的作用下，或者正常投用一段時(shí)間抵達(dá)一定壽命以后，支座也可能出現(xiàn)多種病害，阻礙結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)力的過(guò)程，導(dǎo)致梁體受力狀況和設(shè)計(jì)要求之間存在偏差，容易使橋梁項(xiàng)目運(yùn)行階段出現(xiàn)諸多病害，縮短使用年限，嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)橋梁運(yùn)行安全性構(gòu)成威脅。因此，針對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的橋梁支座，必須及時(shí)更換，這是延長(zhǎng)橋梁工程使用壽命的重要舉措之一。

2 項(xiàng)目概況

該橋梁工程為新建工程，屬于現(xiàn)澆連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，跨徑20m+25m+20m，橋體全長(zhǎng)65m，橋?qū)捵?、右幅依次?8m、13.5m，各橋臺(tái)應(yīng)用GY Z600*117 板式橡膠支座，左、右幅分別有3 個(gè)、2 個(gè)，整個(gè)橋體上部結(jié)構(gòu)（排除橋面鋪）自重大概為2200t。

該工程一側(cè)端左幅0#橋臺(tái)敷設(shè)了三個(gè)GY Z600*117 板式支座，現(xiàn)已檢測(cè)到其形體發(fā)生改變，結(jié)合該工程特征，利用選用橋臺(tái)單端同步頂升施工方案并嚴(yán)格調(diào)控頂升高程進(jìn)行操作。該方案擬定將4 臺(tái)低高度YDT4000 大噸位液壓千斤頂設(shè)作為頂升設(shè)備，勻稱布設(shè)，通過(guò)液壓泵站調(diào)控4臺(tái)千斤頂進(jìn)而驅(qū)動(dòng)頂升力產(chǎn)生過(guò)程，局部頂起橋臺(tái)局部而后調(diào)換支座，將頂升高程調(diào)控在3030mm 以下，能順利調(diào)換支座更換作業(yè)，第一跨支座方位偏移量?jī)H為0.085°，表示基本不會(huì)對(duì)橋梁體運(yùn)行狀態(tài)造成不良影響。

3 支座更換施工前期的準(zhǔn)備工作

（1）精確測(cè)算出有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，規(guī)劃設(shè)計(jì)、擬編施工方案與作業(yè)指導(dǎo)書，并上報(bào)至有關(guān)部門進(jìn)行審核。

（2）依照計(jì)劃建設(shè)施工團(tuán)隊(duì)，科學(xué)分工，嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范組織進(jìn)場(chǎng)教育活動(dòng)。

（3）擬定項(xiàng)目施工所用物料、設(shè)備、器具等購(gòu)置方案，簽署物資采購(gòu)合約，確保其能在約定期限內(nèi)被運(yùn)送至工程施工現(xiàn)場(chǎng)。

（4）組織專人落實(shí)施工現(xiàn)場(chǎng)與臨時(shí)設(shè)施準(zhǔn)備工作，主要包括部署項(xiàng)目施工隊(duì)辦公場(chǎng)地、工人生活住所、物料安置庫(kù)房、承力架安設(shè)等內(nèi)容。

（5）確保各種施工記錄表準(zhǔn)備齊全。

（6）要求權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測(cè)計(jì)量設(shè)備、器具的精度。

（7）結(jié)合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)支架更換時(shí)運(yùn)送至工程現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)的物料進(jìn)行質(zhì)檢。

（8）嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)要求落實(shí)施工安全、技術(shù)交底工作。

4 主要施工技術(shù)方法

4.1 擬定施工方案

結(jié)合該工程特征，可供選擇的施工方案主要有如下三種：

（1）全橋布頂。頂升施工階段依照臺(tái)在前墩在后的次序每隔5mm 一檔開(kāi)展作業(yè)，分流程一并頂起以后，采用保護(hù)環(huán)進(jìn)行維護(hù)處理，然后更換橡膠支座，整體調(diào)換結(jié)束后再分流程進(jìn)行落梁。

（2）結(jié)合測(cè)算出的數(shù)據(jù)，一側(cè)端分別對(duì)0#橋臺(tái)與1#橋墩進(jìn)行起頂處理，墩臺(tái)頂升高程有別，形成一個(gè)以2#橋臺(tái)與頂升千斤頂共同承力的均衡力，再調(diào)換橋臺(tái)支座。

（3）僅同步頂升橋臺(tái)的一側(cè)端，加強(qiáng)頂升高程的控制，然后調(diào)換支座構(gòu)件。

第一種方案實(shí)施過(guò)程中要求輔助使用承力鋼筒裝置，成本投入量大，但頂升高程不會(huì)對(duì)梁體結(jié)構(gòu)形成不良影響，理想狀態(tài)下不約束頂升高程，可靠性較高。和第一種方案相比，第二種方案投用的設(shè)備減少50%，但對(duì)臺(tái)墩頂升高程量做出了嚴(yán)格的約束，橋墩頂升高程和橋臺(tái)不均等，事前需進(jìn)行數(shù)次計(jì)算。相比之下，第三種方案在經(jīng)濟(jì)性、便捷性方面更占據(jù)優(yōu)勢(shì)。由于該工程選用的是板式橡膠支座，結(jié)合已往施工經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)橋梁高程提升至20mm 左右時(shí)就可以調(diào)換新的支座，在該高程值下不會(huì)形成明顯扭曲變形，故該工程最后擬定選用第三種方案[2]。

4.2 施工工藝

（1）架設(shè)支架。起梁施工屬于高空作業(yè)，施工人員需在高空環(huán)境中拉提重物、安設(shè)支座、觀測(cè)位移量與裂縫形成。因此，搭建高空操作平臺(tái)為支座更換階段的重要一環(huán)。施工時(shí)應(yīng)滿足如下要求[3]：①平臺(tái)持有較強(qiáng)的承載力與水平推力，與千斤頂安置，與支座卸裝標(biāo)準(zhǔn)要求相吻合；②平臺(tái)和箱梁底端間距維持在1.6 ～1.7m，以便為工人操作創(chuàng)造便利條件；③聯(lián)合使用鋼管支架建設(shè)平臺(tái)，為更好地滿足對(duì)承載力與安穩(wěn)性提出的要求，推薦安設(shè)雙排架，連接成一體；④將木板敷設(shè)于頂部，適度拓展鋪設(shè)的寬度，采用鐵絲捆綁木板與門架；⑤平臺(tái)周遭架設(shè)安全護(hù)欄。

（2）安裝千斤頂。嚴(yán)格依照施工設(shè)計(jì)位置，將千斤頂和鋼墊板依次安設(shè)于橋臺(tái)上方，該項(xiàng)目中鋼墊板直接被安放于千斤頂球形墊板上部，結(jié)合縫隙大小選擇厚度適宜的墊板，墊板和千斤頂同圓心。

（3）安裝監(jiān)控設(shè)備。調(diào)換該橋梁工程支座階段，需要監(jiān)控的位移量主要包括梁體頂升、千斤頂行程伸展出的位移。把大量程百分表安裝于各頂升部位用于檢測(cè)梁體頂升的高程位移量；組織人力采用0 ～150mm 的鋼直尺檢測(cè)千斤頂?shù)纳斐鑫灰屏?。頂升階段將百分表監(jiān)測(cè)到的結(jié)果設(shè)作為主要依據(jù)，各支座處均要安設(shè)1 套，指派專人監(jiān)控測(cè)量，確保相關(guān)信息反饋的時(shí)效性。

（4）銜接油路設(shè)備。結(jié)合油路設(shè)計(jì)準(zhǔn)確銜接油泵、閥體與千斤頂。各接頭處均要使用紫銅墊片作密封墊，確保銜接牢固。銜接油泵的電源，將泵體油箱注滿油，頂升階段動(dòng)態(tài)觀測(cè)油泵箱內(nèi)油量剩余情況，不可少于箱體容量的1/3[4]。

（5）頂梁與落梁。在施工準(zhǔn)備工作整體結(jié)束后，便進(jìn)入起梁的重要環(huán)節(jié)，起梁與落量應(yīng)該嚴(yán)格遵照如下流程：①正式起梁前期，施工人員依照測(cè)算的起頂壓力值的一半的頂梁力予以預(yù)頂處理，加強(qiáng)各個(gè)流程的檢查力度；試頂目的主要是解除支撐自體的非彈性形變與沉降，使千斤頂?shù)诌_(dá)同步狀態(tài)。②頂梁過(guò)程中，早期使全部千斤頂把梁體頂至要脫離墩柱的臨界狀態(tài)。③首個(gè)步驟中一并頂起橋臺(tái)4臺(tái)千斤頂頂梁，頂升高度為5mm。經(jīng)檢測(cè)正確無(wú)誤后方可進(jìn)入下一工序，循序推進(jìn)，使用保護(hù)環(huán)維護(hù)各層頂。④確認(rèn)其符合設(shè)計(jì)高層以后，用保護(hù)環(huán)保護(hù)梁體，降低設(shè)備故障發(fā)生率。⑤因該工程推進(jìn)階段，摘取原支座、安設(shè)新支座階段均需耗用較長(zhǎng)時(shí)間，故建議在使用保護(hù)環(huán)以后先卸除千斤頂壓力，保護(hù)環(huán)暫時(shí)承載橋梁施加的重力。⑥卸載過(guò)程中，卸載和加載次序要相反，每次定量為5mm，然后嚴(yán)格檢查，直到箱梁與支座兩者緊湊結(jié)合，將千斤頂整體卸除。⑦均勻、緩緩?fù)七M(jìn)起梁、落梁過(guò)程，始終維持協(xié)調(diào)統(tǒng)一，為確保落梁過(guò)程梁體的均衡性，為維持千斤頂一次回落量符合標(biāo)準(zhǔn)要求，必須確保落實(shí)度達(dá)標(biāo)。

（6）拆卸與安裝支座。首先，當(dāng)把梁體頂升到適宜高程后，旋扭出支座并固定螺栓，先取下支座上方部分，而后取出下部分。因該項(xiàng)目采用環(huán)氧樹(shù)脂黏結(jié)支座底端與橋墩墊石，在人力無(wú)法撬動(dòng)的工況下，用氧焰加熱或他類形式破壞初有支座實(shí)現(xiàn)拆卸。其次，在取拿出支座以后，認(rèn)真檢查校對(duì)支承墊石頂面，凹凸不平位置用環(huán)氧樹(shù)脂或找平處理。最后，支座安設(shè)工作整體結(jié)束后，嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)規(guī)程落梁，落梁前需依照設(shè)定次序略微頂起到可以取出保護(hù)環(huán)的部位，每次均拿出厚度為5mm 的保護(hù)環(huán)，落梁5mm直到支座受力，落梁以后二次檢測(cè)支座與梁底接觸的嚴(yán)實(shí)性。

4.3 更換支座的監(jiān)控內(nèi)容

（1）應(yīng)力監(jiān)控：結(jié)合理論測(cè)算結(jié)果能夠發(fā)現(xiàn)，在頂升施工階段，會(huì)在固結(jié)墩位置主梁截面下界形成拉應(yīng)力，故應(yīng)將應(yīng)力觀測(cè)位點(diǎn)布設(shè)在該位置，并將一個(gè)拉應(yīng)力測(cè)點(diǎn)增設(shè)于主梁與橋墩固結(jié)斷面位置。

（2）撓度監(jiān)控：頂升施工階段，為更有效、便捷地控制起頂量，則建議把撓度觀測(cè)測(cè)點(diǎn)設(shè)置于主梁的下緣部位。該項(xiàng)目施工階段采用4 ～5 級(jí)方式開(kāi)展橋梁的頂升施工作業(yè)，該種方法能有效減少或規(guī)避臨近兩主梁間的位移變化量超限的情況。

（3）控制梁體、伸縮縫及其他類附屬設(shè)施：于橋臺(tái)伸縮縫中央及外側(cè)分別安置一個(gè)位移觀測(cè)測(cè)點(diǎn)，用于觀測(cè)梁體是否形成裂縫，橋梁伸縮裝備及其他類附屬設(shè)施是否有破損。若發(fā)生反常狀況，應(yīng)及時(shí)探查成因，選用適宜方法加以處理。

5 結(jié)束語(yǔ)

橋梁橡膠支座的使用時(shí)間相對(duì)較短暫，正常投用后容易出現(xiàn)老化、變形，故在公路工程改建于橋梁維護(hù)過(guò)程中，及時(shí)更換支座是急需應(yīng)對(duì)的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題之一。該施工方法主要針對(duì)有病害的支座，能快速、低成本地調(diào)換新的裝置。工程實(shí)踐表明，其簡(jiǎn)單易行，在工程施工、改建等諸多領(lǐng)域中均有較高的推廣價(jià)值。