实例浅析桥梁盆式支座更换施工工艺

彭思谦

【摘要】本文结合了武汉长江二桥边墩支座更换工程实例，简单的介绍了桥梁支座更换过程中的主要施工工艺及方法，并对相关施工技术要点进行了阐述，同时对支座更换中需要注意事项进行了简要分析。

【关键词】支座更换；同步顶升；施工注意事项；质量控制做措施；

1、工程概述

武汉长江二桥主桥为（180+400+180）m双塔双索面预应力混凝土箱梁斜拉桥，主桥两边墩（10#、13#）各布设1-GPZ10000DX及3-GPZ10000SX，10#、13#墩支座的纵向设计活动量分别为220mm、280mm；在牛腿上各布设1-GPZ6000DX及3-GPZ6000SX，汉口侧、武昌侧的支座设计活动量分别为250mm、330mm；主梁在11#墩两侧的梁塔之间布设6000kN级纵向水平圆形板式支座共4个；在11#、12#墩处，主梁两侧面与塔柱间横向各布置了两个2400kN级板式橡胶支座，支座面与梁体留有5mm间隙。具体支座布置如图1-1所示。

图1-1 支座布置示意图

根据检测报告斜拉桥边墩支座有明显的伸缩滑动痕迹。支座上下钢板、上座板（顶盆）、底盆无松动，有轻微锈蚀，橡胶轻微老化。支座防尘罩普遍损坏、缺失。边墩支座上钢板相对下钢板均有转角，且边墩支座均转向岸侧。除武昌边墩3#支座转角小于40′外，其余边墩支座转角均大于40′。汉口边墩4#支座有大车经过时会发出异常声响。

斜拉桥边墩部分支座转角已超限，且常有异响情况。鉴于此本次维修考虑更换主桥边墩10#墩、13#墩支座，新支座型号和尺寸同原设计，新支座布置同旧支座，即主桥两个边墩各采用1个GPZ（Ⅱ）10DX支座和3个GPZ（Ⅱ）10SX支座，新支座纵向设计活动量分别为220mm（10#墩），280mm（13#墩）。

2、主要施工方案

具体施工流程为：施工准备→墩顶吊点设置→顶升系统布置→试顶→正式顶升→拆除旧支座→安装新支座→落梁→拆除顶升设备。

2.1施工准备

（1）尺寸复核

1）支座结构实际尺寸量测，包括上、下支座板实际大小及厚度等，在支座定制时，钢板厚度，支座大小等构造尺寸应以现场实测数据为基础进行加工制造。

2）对原支座上支座钢板下的不锈钢板尺寸进行复核，测定当时温度并结合支座设计纵向活动量确定新支座不锈钢板的尺寸。

3）支座螺栓实际位置及螺栓直径测量，新制螺栓直径原则上与原支座螺栓保持一致。

4）梁体坡度测量，根据梁体坡度设计相应的楔形钢板使新支座安装水平并竖直受力。

5）调查实际操作空间与高度，在选择千斤顶时，以确定其型号的高度。

6）对支座垫石结构尺寸进行复核。

7）对支座位移量及位置进行复核，并与竣工时安装位置进行比较，新支座制造与安装时，应以实际位移量及实际位置为依据。

（2）墩顶处表面处理

由于本次顶升的吨位较大，原桥墩顶面混凝土不平整，因此应对其进行处理。首先应将墩顶修平，并进行打磨、找平处理，确保垫块与接触面密贴，同时检查起顶处原预埋钢板与混凝土质量，避免存在缺陷影响顶升。

2.2墩顶吊点设置

根据现场实际勘测发现支座更换工作空间有限，决定将临时吊点设置在桥墩侧面，用型钢焊接成三角架结构。在船上布置卷扬机，穿钢丝绳通过牛腿上固定滑轮，回到船上。整个起吊设备安装完成后，进行试吊报监合格后，投入使用。

2.3顶升系统布置

本次支座更换选用同型号6台1000T自锁式千斤顶、2台一拖三的大体积液压泵站及1套PLC液压同步顶升控制系统，对梁端进行同步顶升。大体积液压油泵分别放置在10#墩或13#墩对应桥面上下游两侧的人行道位置上，通过油管和桥墩顶面放置的千斤顶连通，液压泵站布置如图2-2所示。

本次顶升千斤顶顶升位置根据梁底已预埋千斤顶顶起钢板位置确定，3台紧邻布置作为1组，两组分左右侧布置，中心距为12.2m。

本次顶升单个桥墩分成两组进行监控，监控采用拉线传感器，辅以位移计进行复核。拉线传感器底座固定在主梁底板上，下部连接在桥墩上。每个监控点均设一台拉线传感器，精度为0.01mm，量程为1000mm。控制区域设置拉线传感器控制位移的同步性，根据桥梁的结构，位移同步精度控制在2mm。液压泵站及千斤顶布置示意图如图2-1～2所示：

图2-1 液压泵站及千斤顶布置示意图

图2-2 千斤顶布置示意图

2.4试顶

试顶之前联系有资质的单位对千斤顶、油压表、油泵进行校验标定，并报监理验收。试顶主要检查顶升系统是否存在气压、油路接头漏油、油泵压力不够等情况，消除在顶升时可能出现的一切问题，同时消除顶升过程中可能出现的非弹性变形。试顶升顶至主梁脱空2mm时停止，并持荷5min后才可卸载。卸载后要认真检查千斤顶上钢板和顶下垫块有无明显变形，必要时可调整千斤顶上下的抄垫的厚度以满足顶升要求，检查千斤顶放置位置下结构物有无区别于顶升前的现象。

2.5正式顶升

在顶升前现场技术人员组织支座更换作业班组进行技术交底，并明确每个人的分工。本次顶升PLC控制系统由一个专业技术人员负责，两组千斤顶处各安排3个工人记录油表读数，每个位移控制点各安排1个工人记录位移计的读数，整个顶升过程由一人统一指挥。

检查各千斤顶抄垫无误后，加压5MPa，确认每台千斤顶均开始受力后，再同步进行顶升。本次顶升量按照7mm进行控制，千斤顶必须进行同步顶升，控制起顶速度在1mm/min左右，同时观察梁体起顶高度和千斤顶的起顶力，施行双控。依据千斤顶标定结果，确定初顶力后，分四级对梁体进行顶升。依次为设计起顶压力的25%，50%，75%，100%（100%为4000t对应的压力表读数，不到4000t梁就应该被顶起，若超出4000t还未顶起，则可能有两个原因：1油缸内壁磨损较严重；2其它未知原因导致千斤顶实际负载过大。这一情况出现，应暂停顶升并查明原因。梁体将脱空而未脱空时监控人员應该报停，检查油泵压力。压力未超标并且两边起升同步时则继续顶升。这时以顶升高度控制，每2mm为一级，到位后旋抱箍并确认顶升同步情况，无问题继续顶升直至到7mm）。然后按照每2mm顶升高度为一级继续顶升，每顶升一级，锁定千斤顶，泵站稳压2—3min，无异常情况出现，继续进行下一级顶升，梁体最终顶升高度按照7mm控制，整个顶升过程采用油压表读数控制顶升力，拉线传感器与位移计的读数进行复核，确保全幅同步顶升。

2.6拆除旧支座

拆除旧支座之前，在支座垫石上放出旧支座下钢板中心线，用墨线在垫石上弹出十字交叉线做好标记，以便调整新支座的安装位置。原有旧支座上钢板与梁底预埋钢板采用预埋套筒式上螺栓固定，下钢板采用预埋螺杆式固定于支座垫石上，因此在拆除旧支座时先拆除支座上钢板，再拆除整个支座。为了保证更换支座期间，桥梁结构的安全性，旧支座拆除和新支座安装穿插进行，即先拆除13#墩外侧两个支座，然后安装新支座，新支座安装完成后，再拆除内侧两个旧支座，接着安装内侧两个新支座。

2.7安装新支座

旧支座拆除后，新支座安装之前将垫石安放支座位置混凝土打磨凿毛，下支座钢板打磨粗糙，以便下支座板和垫石之间灌注高强环氧砂浆。新支座安装前放样出下支座钢板的中心线，用墨线在支座下钢板做好标记。新支座的安装顺序参照旧支座拆除顺序，新支座安装分为以下步骤：

（1）喂支座

将放置在墩顶上的新支座移放在支座垫石上，此时不解除新支座上下钢板之间的连接。

（2）固定上支座钢板和楔形钢板

支座移放到位后，再进行微调将支座上钢板的螺栓孔和原有梁底预埋钢板的预埋套筒对齐，然后在梁底和支座上钢板之间塞进楔形钢板（楔形钢板和支座上钢板一起安装），用撬棍抬起整个支座，上螺栓扭紧螺帽将整个支座固定，使支座上钢板通过楔形钢板和主梁底板顶紧。

（3）解除支座上下钢板之间联系，下支座钢板调整位置

待整个新支座上钢板的四个螺帽完全拧紧后，拆除新支座上下钢板之间的连接。调整支座下钢板的位置，将支座下钢板四边与支座垫石上四边做好的墨线标记横向、纵向对齐，利用水平尺与楔形钢块将支座下钢板调整水平。

（4）灌注高强环氧砂浆

待支座下钢板调整水平后，在支座下钢板和支座垫石之间按照设计图纸灌注高强环氧砂浆。并取样，同条件养护，送检。

2.8落梁

待支座下钢板与支座垫石之间的环氧砂浆强度达到要求后，进行落梁施工。首先将梁体顶升1mm，解除千斤顶锁定系统，监控人员就位，通过拉线传感器监控梁体降落位移，辅以位移计进行复核，先将拉线传感器读数清零，然后确保按2mm一级逐级回油。油表读数归零后检查4个支座的抄垫情况，确保每个支座四角均抄垫密实，不留缝隙。检查完毕，不存在问题则回顶、拆除抄垫钢板、拆除油管、回收千斤顶。落梁整个过程要求分级、缓慢进行。

3、支座更换施工注意事项

（1）顶升时，必须注意顶升部位，避免对梁体的损坏。

（2）由于桥梁本身自重及桥面附属设施（如护栏、分联处连接件）的影响，在顶升时实行压力与位移双控制，并以位移最终控制，避免由于顶升不均匀而造成桥面的剪切破坏。

（3）严格控制梁体的顶升高度，避免顶升高度过高造成桥面及附属设施的损坏。

（4）支座更换完成后，待环氧砂浆到达规范要求强度后，方可进行落梁施工。

（5）千斤顶上端两块钢垫板之间应为四氟板和不锈钢板，主要作用是适应梁体因为温度、桥面汽车荷载等而产生的位移，为梁体伸缩减小滑动摩擦。

（6）本工程更换支座过程起顶吨位较大，必须对更换支座的施工全过程进行了监控，主要监控内容有：顶升竖向位移监控；墩顶位移监控；顶升、落梁过程主梁变形监控；顶升、落梁过程应力监测。

4、质量控制措施

盆式橡胶支座规格和质量应符合设计要求，支座组装时其底面与顶面（埋置于墩顶和梁底面）的钢垫板，必须埋置密实。垫板与支座间平整密贴，支座四周不得有0.3mm以上的缝隙，保持清洁。活动支座的聚四氟乙烯板和不锈钢板不得有刮伤、撞伤。氯丁橡胶板块密封在钢盆内，要排除空气，保持紧密。

活动支座安装前用丙酮或酒精仔细擦洗各相对滑移面，擦净后在四氟滑板的储油槽内注满硅脂类润滑剂，并注意硅脂清洁。

盆式橡胶支座的顶板和底板可用焊接或锚固螺栓栓接在梁体底面和墩台顶面的预埋钢板上；采用焊接时，应防止烧坏混凝土；安装锚固螺栓时，其外露螺杆的高度不得大于螺母的厚度。

（1）对进场的新支座进行外观检查，并检查“三证”是否齐全，不合格不可使用。

（2）新支座安装前要检查上下钢板是否平整，不得有焊疤、杂物附于表面。

支座安装质量验收标准见表4-1。

表4-1 支座安装规定值或允许偏差表

项次 检查项目 规定值或允许偏差

1 支座中心与主梁中线（mm） 2

2 支座顺桥向偏位（mm） 10

3 高程（mm） 符合设计规定，未规定时±5

4 支座四角高差（mm） 承压力≤500kN <1

承壓力>500kN <2

5 支座上下各部件纵轴线（mm） 必须对正

参考文献：

[1] JTG/T F50-2011，公路桥涵施工技术规范.

[2] 杨敬华.更换盆式橡胶支座施工工艺.公路交通科技（应用技术版）.2011（05）：232-235