橋梁盆式支座更換研究與應(yīng)用

劉永森 王 睿

中交一航局第二工程有限公司

1 引言

1.1 工程簡介與項目背景

T-103舊橋修復(fù)項目位于沙特阿拉伯朱拜勒工業(yè)城，業(yè)主是沙特皇家管理委員會，咨工為美國柏克德公司，使用規(guī)范多為美標(biāo)。

T-103橋經(jīng)過十余年使用，目前出現(xiàn)較嚴(yán)重的病害：支座嚴(yán)重變形，箱梁內(nèi)部以及兩側(cè)胸墻背墻均出現(xiàn)多處裂縫，橋面瀝青開裂，伸縮縫嚴(yán)重破損等。該項目為公司第一次在海外承接橋梁結(jié)構(gòu)修復(fù)項目，且施工規(guī)范較一般的歐美規(guī)范更為嚴(yán)格，項目業(yè)主沙特皇家委員會是沙特地區(qū)最具實力的基礎(chǔ)設(shè)施管理機(jī)構(gòu)，因此該項目的實施對開拓沙特建設(shè)市場具有重要的意義。

1.2 主要工程數(shù)量

T103 橋舊橋東西兩側(cè)橋臺既有8 個盆式橡膠支座移除和更換。

1.3 本工程特點及難點

（1）業(yè)主要求在保證橋梁通車的前提下進(jìn)行支座更換施工。

（2）梁板頂升要求不得影響橋梁正常通行，導(dǎo)致支座更換工作空間極其狹窄，常規(guī)的電動施工工具無法進(jìn)行施工。

（3）原有橋梁支座經(jīng)過十余年超負(fù)荷使用后出現(xiàn)較大變形，施工難度較大。

2 工藝技術(shù)研究內(nèi)容

2.1 關(guān)鍵工序施工工藝比選

2.1.1 傳統(tǒng)施工工藝

采用傳統(tǒng)機(jī)具（電鉆、風(fēng)鎬）。優(yōu)點：成本較低，相關(guān)機(jī)具成本低，且無需專業(yè)人員操作。缺點：施工現(xiàn)場有較大的噪音及粉塵，對周圍環(huán)境造成較大的危害；在施工過程中極易產(chǎn)生裂縫，對既有結(jié)構(gòu)物造成破壞；該支座空間狹小、施工困難。

2.1.2 高效鉆孔工藝

利用金剛石鉆孔取芯機(jī)，直接對螺栓部位進(jìn)行鉆孔取芯。優(yōu)點：工作效率高，破碎混凝土無污染。缺點：鉆芯取樣時連同橋體內(nèi)鋼筋一并取出，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受力造破環(huán)，取芯后的斷面很光滑，影響后續(xù)灌漿施工。

2.1.3 超高壓水射流工藝

采用高壓水射流，破除混凝土。

優(yōu)點：混凝土破除效率高，環(huán)境污染較小，且施工過程中保留混凝土中的鋼筋，清洗后鋼筋表面整潔且破除部位十分干凈無需二次清理，對存留的混凝土不會造成裂紋結(jié)構(gòu)不受損傷，可利用多種槍頭達(dá)到其他設(shè)備難以施工作業(yè)的部位。

缺點：專業(yè)設(shè)備采購及租賃費用較高。

由于支座更換時橋面交通不得中斷，梁體頂升高度被限制在20mm以內(nèi)，支座更換可操作空間不足25cm，傳統(tǒng)工藝施工空間不足，因此選用超高壓水射流工藝。

2.2 橋梁支座更換施工工藝流程

橋梁支座更換施工工藝流程：

千斤頂安裝→橋梁頂升→支座移除→混凝土破除→新支座安裝→灌漿→卸壓、落梁。

2.3 支座更換施工

2.3.1 施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備階段，需進(jìn)行封路方案報批，施工方案報批，材料報批，設(shè)備報檢取得合格證書。及材料報批通過后，合理安排材料采購及設(shè)備進(jìn)場，包括支座、灌漿料、修補(bǔ)料、螺栓螺母、千斤頂頂升系統(tǒng)、壓漿設(shè)備、高壓水槍設(shè)備等。另外，同時進(jìn)行橋梁現(xiàn)場施工準(zhǔn)備和道路封路施工。

2.3.2 千斤頂安裝就位

根據(jù)原圖紙設(shè)計說明，該橋梁支座最大載荷3800kN，考慮到施工過程中橋梁正常通行，因此將支座最大載荷設(shè)定為5000kN。根據(jù)千斤頂型號，選用LPL-5002 型號千斤頂，最大起重量5114kN（見表1）。

表1 千斤頂參數(shù)

圖1 自鎖式千斤頂

按照現(xiàn)場實際箱梁梁底橫坡情況，利用高強(qiáng)度灌漿材料進(jìn)行千斤頂頂板調(diào)整。為確保橋梁結(jié)構(gòu)安全，千斤頂和臨時支撐的布置位置應(yīng)與墩柱中線的距離一致，防止蓋梁和墩柱因偏心受力而造成損壞，可考慮采用鋼板、鋼墊塊臨時支撐。鋼板及鋼墊塊均應(yīng)采用機(jī)械加工，誤差在±0.1mm 以內(nèi)，自鎖式千斤頂須經(jīng)過荷載試驗檢驗，應(yīng)能承受相應(yīng)支反力。

2.3.3 加壓試頂

準(zhǔn)備工作完成后，所有千斤頂同時啟動，分級加壓，直到達(dá)到設(shè)計頂升力并持荷5min卸載，過程中，要檢查油路有無漏油現(xiàn)象，千斤頂有無異常現(xiàn)象，供電線路的表現(xiàn)磨損等，卸載后認(rèn)真檢查千斤頂鋼板是否墊實，必要時可以調(diào)整鋼板厚度以滿足頂升要求，認(rèn)真檢查千斤頂放置位置下的結(jié)構(gòu)物有無區(qū)別于頂升之前的現(xiàn)象，卸載后立即組織會議，溝通反饋信息，強(qiáng)調(diào)改進(jìn)事項。

2.3.4 梁板頂升

按照設(shè)計計算的千斤頂頂升壓力，進(jìn)行橋梁頂升作業(yè)。頂升過程中要設(shè)置臨時支點，每上升一次放置5mm 厚鋼板。通過多次頂升作業(yè)最終達(dá)到設(shè)計要求的頂升壓力，頂升高度達(dá)到14mm，支座實現(xiàn)分離滿足后續(xù)施工要求，現(xiàn)場橋面伸縮縫處穩(wěn)定，不影響橋面道路通行。

千斤頂由泵站控制，每臺泵站控制多臺千斤頂，實時測量，保證每個千斤頂頂升高度一致，最大誤差不超過1mm。

橋梁同步頂升、更換支座工程，同步頂升是關(guān)鍵，是核心。為了保證同步頂升順利進(jìn)行，應(yīng)該遵循安全第一的原則。頂升系統(tǒng)能夠順利將橋梁結(jié)構(gòu)托起來，頂升過程中要保證頂升系統(tǒng)、橋梁結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定，頂升高度除了要滿足結(jié)構(gòu)安全的允許限值，還要有足夠的操作空間，保證支座能順利拆卸和安裝，最后梁體要下落到頂升前的標(biāo)高處，避免給連續(xù)梁橋造成附加內(nèi)力。

圖2 頂升過程中受力情況

2.3.5 既有支座移除

頂升完成后即可開始既有支座的移除工作，經(jīng)過前期分析保留原支座下部螺栓，僅對原支座下部灌漿料進(jìn)行移除。

2.3.6 混凝土破除、新支座安裝

（1）原有支座移除后，即可開始進(jìn)行支座上座板混凝土的移除工作。本項目采用的高壓水射流設(shè)備是產(chǎn)自具有近40年生產(chǎn)研發(fā)經(jīng)驗的德國法爾獅（FALCH）公司產(chǎn)品--FALCH T25，產(chǎn)品的性能指標(biāo)如下：水流量（15L/min～30L/min）水射流壓力（≥250MPa）。

（2）通過水泵連接現(xiàn)場水罐及高壓水流設(shè)備，使用水源務(wù)必是可飲用的淡水防止對設(shè)備以及結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生損害。

（3）水槍調(diào)試，設(shè)備調(diào)試。施工前對壓力管、空氣管、高壓水槍及槍頭分別進(jìn)行清洗。

（4）現(xiàn)場試打，根據(jù)混凝土實際強(qiáng)度調(diào)整高壓水壓力。

（5）破除頂板混凝土后，改用90°槍管針對上部螺栓進(jìn)行混凝土破除。

圖3 混凝土破除示意圖

（6）完成上述工作后開始新支座的安裝，利用既有支座底座螺栓實現(xiàn)快速定位安裝。在支座安裝過程中應(yīng)注意支座安裝方向是否與廠家提供的支座受力方向一致。

2.3.7 灌漿

支座定位安裝完之后開始分別對支座底板和頂板分別安裝模板進(jìn)行灌漿施工，灌漿作業(yè)時使用拌合壓漿設(shè)備進(jìn)行施工。

2.3.8 千斤頂移除，落梁

灌漿施工完成后48小時，灌漿料強(qiáng)度已滿足設(shè)計要求，此時可以開始支座體系轉(zhuǎn)換施工，千斤頂泄力，完成支座更換全部施工。落梁時，各千斤頂同步回油，嚴(yán)格控制同一橋臺上的各支點同步落梁，由計算機(jī)控制同步下降液壓系統(tǒng)完成。落梁過程中按照每級1mm 的順序進(jìn)行，同樣實行頂升力和位移雙控的原則，保證梁體回落到頂升前的標(biāo)高處。

3 實施效果

3.1 工程的實施效果

本項目施工工藝技術(shù)復(fù)雜，施工難度大，采用多項新工藝，項目部多次與廠家技術(shù)指導(dǎo)員和業(yè)主工程師探討施工順序，并多次組織專題會梳理相關(guān)問題。

3.2 主要創(chuàng)新點

（1）利用海外項目的先天優(yōu)勢，通過在中東建筑市場上的了解，接觸到了新工藝。

（2）利用高壓水射流工藝快速完成了對已嚴(yán)重變形支座的移除，在現(xiàn)場極其狹窄的作業(yè)空間內(nèi)實現(xiàn)了混凝土破除，并完整保留了原結(jié)構(gòu)物的鋼筋，且施工時未對既有結(jié)構(gòu)物造成傷害，避免了常規(guī)工藝施工過程中容易導(dǎo)致的質(zhì)量通病。

4 效益評估

T-103橋作為朱拜勒地區(qū)標(biāo)志性建筑，受關(guān)注度極高，業(yè)主沙特皇家委員會高度重視（橋身兩側(cè)繪有沙特皇家委員會的標(biāo)志，作為迎賓橋朱拜勒地區(qū)只此一座），為今后公司在沙特及中東地區(qū)履約提供了有力支持。本項目實施由于重視質(zhì)量管理和技術(shù)創(chuàng)新，針對本次橋梁修復(fù)施工特點，制定了相應(yīng)的施工方案調(diào)整，研究的工藝技術(shù)在施工中得到驗證和應(yīng)用，解決了施工難題，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語

自鎖千斤頂、超高壓水射流技術(shù)在橋梁修復(fù)中具有破除效率高、不破壞鋼筋、不產(chǎn)生裂縫、安全可靠、在特殊部位施工時具有絕對優(yōu)勢等特點。本工程的成功實施對繼續(xù)站穩(wěn)沙特市場并進(jìn)一步開拓海外市場具有積極效果，為以后公司承接類似工程施工具有一定的指導(dǎo)和推廣意義。