桥梁盆式支座更换研究与应用

刘永森 王 睿

中交一航局第二工程有限公司

1 引言

1.1 工程简介与项目背景

T-103旧桥修复项目位于沙特阿拉伯朱拜勒工业城，业主是沙特皇家管理委员会，咨工为美国柏克德公司，使用规范多为美标。

T-103桥经过十余年使用，目前出现较严重的病害：支座严重变形，箱梁内部以及两侧胸墙背墙均出现多处裂缝，桥面沥青开裂，伸缩缝严重破损等。该项目为公司第一次在海外承接桥梁结构修复项目，且施工规范较一般的欧美规范更为严格，项目业主沙特皇家委员会是沙特地区最具实力的基础设施管理机构，因此该项目的实施对开拓沙特建设市场具有重要的意义。

1.2 主要工程数量

T103 桥旧桥东西两侧桥台既有8 个盆式橡胶支座移除和更换。

1.3 本工程特点及难点

（1）业主要求在保证桥梁通车的前提下进行支座更换施工。

（2）梁板顶升要求不得影响桥梁正常通行，导致支座更换工作空间极其狭窄，常规的电动施工工具无法进行施工。

（3）原有桥梁支座经过十余年超负荷使用后出现较大变形，施工难度较大。

2 工艺技术研究内容

2.1 关键工序施工工艺比选

2.1.1 传统施工工艺

采用传统机具（电钻、风镐）。优点：成本较低，相关机具成本低，且无需专业人员操作。缺点：施工现场有较大的噪音及粉尘，对周围环境造成较大的危害；在施工过程中极易产生裂缝，对既有结构物造成破坏；该支座空间狭小、施工困难。

2.1.2 高效钻孔工艺

利用金刚石钻孔取芯机，直接对螺栓部位进行钻孔取芯。优点：工作效率高，破碎混凝土无污染。缺点：钻芯取样时连同桥体内钢筋一并取出，导致结构受力造破环，取芯后的断面很光滑，影响后续灌浆施工。

2.1.3 超高压水射流工艺

采用高压水射流，破除混凝土。

优点：混凝土破除效率高，环境污染较小，且施工过程中保留混凝土中的钢筋，清洗后钢筋表面整洁且破除部位十分干净无需二次清理，对存留的混凝土不会造成裂纹结构不受损伤，可利用多种枪头达到其他设备难以施工作业的部位。

缺点：专业设备采购及租赁费用较高。

由于支座更换时桥面交通不得中断，梁体顶升高度被限制在20mm以内，支座更换可操作空间不足25cm，传统工艺施工空间不足，因此选用超高压水射流工艺。

2.2 桥梁支座更换施工工艺流程

桥梁支座更换施工工艺流程：

千斤顶安装→桥梁顶升→支座移除→混凝土破除→新支座安装→灌浆→卸压、落梁。

2.3 支座更换施工

2.3.1 施工准备

施工准备阶段，需进行封路方案报批，施工方案报批，材料报批，设备报检取得合格证书。及材料报批通过后，合理安排材料采购及设备进场，包括支座、灌浆料、修补料、螺栓螺母、千斤顶顶升系统、压浆设备、高压水枪设备等。另外，同时进行桥梁现场施工准备和道路封路施工。

2.3.2 千斤顶安装就位

根据原图纸设计说明，该桥梁支座最大载荷3800kN，考虑到施工过程中桥梁正常通行，因此将支座最大载荷设定为5000kN。根据千斤顶型号，选用LPL-5002 型号千斤顶，最大起重量5114kN（见表1）。

表1 千斤顶参数

图1 自锁式千斤顶

按照现场实际箱梁梁底横坡情况，利用高强度灌浆材料进行千斤顶顶板调整。为确保桥梁结构安全，千斤顶和临时支撑的布置位置应与墩柱中线的距离一致，防止盖梁和墩柱因偏心受力而造成损坏，可考虑采用钢板、钢垫块临时支撑。钢板及钢垫块均应采用机械加工，误差在±0.1mm 以内，自锁式千斤顶须经过荷载试验检验，应能承受相应支反力。

2.3.3 加压试顶

准备工作完成后，所有千斤顶同时启动，分级加压，直到达到设计顶升力并持荷5min卸载，过程中，要检查油路有无漏油现象，千斤顶有无异常现象，供电线路的表现磨损等，卸载后认真检查千斤顶钢板是否垫实，必要时可以调整钢板厚度以满足顶升要求，认真检查千斤顶放置位置下的结构物有无区别于顶升之前的现象，卸载后立即组织会议，沟通反馈信息，强调改进事项。

2.3.4 梁板顶升

按照设计计算的千斤顶顶升压力，进行桥梁顶升作业。顶升过程中要设置临时支点，每上升一次放置5mm 厚钢板。通过多次顶升作业最终达到设计要求的顶升压力，顶升高度达到14mm，支座实现分离满足后续施工要求，现场桥面伸缩缝处稳定，不影响桥面道路通行。

千斤顶由泵站控制，每台泵站控制多台千斤顶，实时测量，保证每个千斤顶顶升高度一致，最大误差不超过1mm。

桥梁同步顶升、更换支座工程，同步顶升是关键，是核心。为了保证同步顶升顺利进行，应该遵循安全第一的原则。顶升系统能够顺利将桥梁结构托起来，顶升过程中要保证顶升系统、桥梁结构安全稳定，顶升高度除了要满足结构安全的允许限值，还要有足够的操作空间，保证支座能顺利拆卸和安装，最后梁体要下落到顶升前的标高处，避免给连续梁桥造成附加内力。

图2 顶升过程中受力情况

2.3.5 既有支座移除

顶升完成后即可开始既有支座的移除工作，经过前期分析保留原支座下部螺栓，仅对原支座下部灌浆料进行移除。

2.3.6 混凝土破除、新支座安装

（1）原有支座移除后，即可开始进行支座上座板混凝土的移除工作。本项目采用的高压水射流设备是产自具有近40年生产研发经验的德国法尔狮（FALCH）公司产品--FALCH T25，产品的性能指标如下：水流量（15L/min～30L/min）水射流压力（≥250MPa）。

（2）通过水泵连接现场水罐及高压水流设备，使用水源务必是可饮用的淡水防止对设备以及结构物产生损害。

（3）水枪调试，设备调试。施工前对压力管、空气管、高压水枪及枪头分别进行清洗。

（4）现场试打，根据混凝土实际强度调整高压水压力。

（5）破除顶板混凝土后，改用90°枪管针对上部螺栓进行混凝土破除。

图3 混凝土破除示意图

（6）完成上述工作后开始新支座的安装，利用既有支座底座螺栓实现快速定位安装。在支座安装过程中应注意支座安装方向是否与厂家提供的支座受力方向一致。

2.3.7 灌浆

支座定位安装完之后开始分别对支座底板和顶板分别安装模板进行灌浆施工，灌浆作业时使用拌合压浆设备进行施工。

2.3.8 千斤顶移除，落梁

灌浆施工完成后48小时，灌浆料强度已满足设计要求，此时可以开始支座体系转换施工，千斤顶泄力，完成支座更换全部施工。落梁时，各千斤顶同步回油，严格控制同一桥台上的各支点同步落梁，由计算机控制同步下降液压系统完成。落梁过程中按照每级1mm 的顺序进行，同样实行顶升力和位移双控的原则，保证梁体回落到顶升前的标高处。

3 实施效果

3.1 工程的实施效果

本项目施工工艺技术复杂，施工难度大，采用多项新工艺，项目部多次与厂家技术指导员和业主工程师探讨施工顺序，并多次组织专题会梳理相关问题。

3.2 主要创新点

（1）利用海外项目的先天优势，通过在中东建筑市场上的了解，接触到了新工艺。

（2）利用高压水射流工艺快速完成了对已严重变形支座的移除，在现场极其狭窄的作业空间内实现了混凝土破除，并完整保留了原结构物的钢筋，且施工时未对既有结构物造成伤害，避免了常规工艺施工过程中容易导致的质量通病。

4 效益评估

T-103桥作为朱拜勒地区标志性建筑，受关注度极高，业主沙特皇家委员会高度重视（桥身两侧绘有沙特皇家委员会的标志，作为迎宾桥朱拜勒地区只此一座），为今后公司在沙特及中东地区履约提供了有力支持。本项目实施由于重视质量管理和技术创新，针对本次桥梁修复施工特点，制定了相应的施工方案调整，研究的工艺技术在施工中得到验证和应用，解决了施工难题，创造了可观的经济效益。

5 结语

自锁千斤顶、超高压水射流技术在桥梁修复中具有破除效率高、不破坏钢筋、不产生裂缝、安全可靠、在特殊部位施工时具有绝对优势等特点。本工程的成功实施对继续站稳沙特市场并进一步开拓海外市场具有积极效果，为以后公司承接类似工程施工具有一定的指导和推广意义。