橋梁盆式支座更換研究與應用

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舊橋修復項目位于沙特阿拉伯朱拜勒工業城，業主是沙特皇家管理委員會，咨工為美國柏克德公司，使用規范多為美標。

T-103橋經過十余年使用，目前出現較嚴重的病害：支座嚴重變形，箱梁內部以及兩側胸墻背墻均出現多處裂縫，橋面瀝青開裂，伸縮縫嚴重破損等。該項目為公司第一次在海外承接橋梁結構修復項目，且施工規范較一般的歐美規范更為嚴格，項目業主沙特皇家委員會是沙特地區最具實力的基礎設施管理機構，因此該項目的實施對開拓沙特建設市場具有重要的意義。

1.2 主要工程數量

T103 橋舊橋東西兩側橋臺既有8 個盆式橡膠支座移除和更換。

1.3 本工程特點及難點

（1）業主要求在保證橋梁通車的前提下進行支座更換施工。

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

（3）原有橋梁支座經過十余年超負荷使用后出現較大變形，施工難度較大。

2 工藝技術研究內容

2.1 關鍵工序施工工藝比選

2.1.1 傳統施工工藝

采用傳統機具（電鉆、風鎬）。優點：成本較低，相關機具成本低，且無需專業人員操作。缺點：施工現場有較大的噪音及粉塵，對周圍環境造成較大的危害；在施工過程中極易產生裂縫，對既有結構物造成破壞；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，直接對螺栓部位進行鉆孔取芯。優點：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鋼筋一并取出，導致結構受力造破環，取芯后的斷面很光滑，影響后續灌漿施工。

2.1.3 超高壓水射流工藝

采用高壓水射流，破除混凝土。

優點：混凝土破除效率高，環境污染較小，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構不受損傷，可利用多種槍頭達到其他設備難以施工作業的部位。

缺點：專業設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，支座更換可操作空間不足25cm，傳統工藝施工空間不足，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 施工準備

施工準備階段，需進行封路方案報批，施工方案報批，材料報批，設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備進場，包括支座、灌漿料、修補料、螺栓螺母、千斤頂頂升系統、壓漿設備、高壓水槍設備等。另外，同時進行橋梁現場施工準備和道路封路施工。

2.3.2 千斤頂安裝就位

根據原圖紙設計說明，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定為5000kN。根據千斤頂型號，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

圖1 自鎖式千斤頂

按照現場實際箱梁梁底橫坡情況，利用高強度灌漿材料進行千斤頂頂板調整。為確保橋梁結構安全，千斤頂和臨時支撐的布置位置應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。鋼板及鋼墊塊均應采用機械加工，誤差在±0.1mm 以內，自鎖式千斤頂須經過荷載試驗檢驗，應能承受相應支反力。

2.3.3 加壓試頂

準備工作完成后，所有千斤頂同時啟動，分級加壓，直到達到設計頂升力并持荷5min卸載，過程中，要檢查油路有無漏油現象，千斤頂有無異常現象，供電線路的表現磨損等，卸載后認真檢查千斤頂鋼板是否墊實，必要時可以調整鋼板厚度以滿足頂升要求，認真檢查千斤頂放置位置下的結構物有無區別于頂升之前的現象，卸載后立即組織會議，溝通反饋信息，強調改進事項。

2.3.4 梁板頂升

按照設計計算的千斤頂頂升壓力，進行橋梁頂升作業。頂升過程中要設置臨時支點，每上升一次放置5mm 厚鋼板。通過多次頂升作業最終達到設計要求的頂升壓力，頂升高度達到14mm，支座實現分離滿足后續施工要求，現場橋面伸縮縫處穩定，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，同步頂升是關鍵，是核心。為了保證同步頂升順利進行，應該遵循安全第一的原則。頂升系統能夠順利將橋梁結構托起來，頂升過程中要保證頂升系統、橋梁結構安全穩定，頂升高度除了要滿足結構安全的允許限值，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高處，避免給連續梁橋造成附加內力。

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備是產自具有近40年生產研發經驗的德國法爾獅（FALCH）公司產品--FALCH T25，產品的性能指標如下：水流量（15L/min～30L/min）水射流壓力（≥250MPa）。

（2）通過水泵連接現場水罐及高壓水流設備，使用水源務必是可飲用的淡水防止對設備以及結構物產生損害。

（3）水槍調試，設備調試。施工前對壓力管、空氣管、高壓水槍及槍頭分別進行清洗。

（4）現場試打，根據混凝土實際強度調整高壓水壓力。

（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快速定位安裝。在支座安裝過程中應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行灌漿施工，灌漿作業時使用拌合壓漿設備進行施工。

2.3.8 千斤頂移除，落梁

灌漿施工完成后48小時，灌漿料強度已滿足設計要求，此時可以開始支座體系轉換施工，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，嚴格控制同一橋臺上的各支點同步落梁，由計算機控制同步下降液壓系統完成。落梁過程中按照每級1mm 的順序進行，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復雜，施工難度大，采用多項新工藝，項目部多次與廠家技術指導員和業主工程師探討施工順序，并多次組織專題會梳理相關問題。

3.2 主要創新點

（1）利用海外項目的先天優勢，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重變形支座的移除，在現場極其狹窄的作業空間內實現了混凝土破除，并完整保留了原結構物的鋼筋，且施工時未對既有結構物造成傷害，避免了常規工藝施工過程中容易導致的質量通病。

4 效益評估

T-103橋作為朱拜勒地區標志性建筑，受關注度極高，業主沙特皇家委員會高度重視（橋身兩側繪有沙特皇家委員會的標志，作為迎賓橋朱拜勒地區只此一座），為今后公司在沙特及中東地區履約提供了有力支持。本項目實施由于重視質量管理和技術創新，針對本次橋梁修復施工特點，制定了相應的施工方案調整，研究的工藝技術在施工中得到驗證和應用，解決了施工難題，創造了可觀的經濟效益。

5 結語

自鎖千斤頂、超高壓水射流技術在橋梁修復中具有破除效率高、不破壞鋼筋、不產生裂縫、安全可靠、在特殊部位施工時具有絕對優勢等特點。本工程的成功實施對繼續站穩沙特市場并進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和推廣意義。