码头轨道梁橡胶支座更换施工管理分析

苏祥芳

摘要：防城港20万吨级码头轨道梁橡胶支座因受海水环境、工况环境、货物污染侵蚀和机械长期运行产生的振动荷载等因素的影响，导致大部分橡胶支座失效需要更换。文章通过该首例橡胶支座更换的施工管理实践，对橡胶支座材料选定、更换施工组织和施工注意事项等进行了分析。

关键词：码头;轨道梁;橡胶支座;更换施工

0 引言

防城港20万吨级码头于2005年建成，码头投入使用至2014年已近10年时间，由于受海水环境、工况环境、装卸货物的污染侵蚀和桥式抓斗卸船机长期运行产生的振动荷载等因素影响，导致轨道梁大部分橡胶支座失效（严重老化破坏失去弹性），使轨道梁整体发生不同程度的下沉，从而引发整组卸船机轨道的轴线、轨道顶面标高均产生较大的变异（据实测：轨道轴线偏移0～3cm、轨道顶面标高相差0～10cm）和松动，卸船机操作人员在进行操作时有明显的不适，卸船机振动较大并附带一定的倾斜，对码头安全生产带来了极大的隐患。为了消除该隐患，要求对轨道梁橡胶支座进行更换，以保证轨道梁的正常工作。该码头共需更换8跨16根轨道梁（预应力箱梁，单根轨道梁重约200t）下的矩形板式橡胶支座，更换GJZ500mm×900mm×85mm支座垫块共64块（每根梁4块、每个支座2块）、16根轨道梁的梁头端两侧缘新增设GJZ300mm×500mm×67mm支座垫块共64块（每根梁4块）。

1 橡胶支座选定

实施该工程的关键之一是橡胶支座的选定。综合考虑气候、工况环境和一次更换成本（包括停产成本），因防城港当地沿海抗腐蚀和老化性能占主导作用，橡胶支座采用氯丁橡胶，不采用耐寒型的天然橡胶。橡胶支座外包2mm厚度的1Cr18Ni9Ti材质不锈钢板，确保使用年限至少30年。通过外派人员到河北衡水和上海进行实地考察，最终选定上海彭浦橡胶制品有限公司参照JT/T-2004公路桥梁板式橡胶支座标准进行支座制作。主要性能指标：形状系数为8.68;竖向承载力为1500kN;支座弹性模量为406±20%;支座抗剪弹性模量为1.0±15%。

2 更换施工组织

2.1 更换前主要准备工作

实施橡胶支座更换的前期准备工作主要包括：

（1）协调生产调度部门：明确为避让施工而停止码头作业的开始时间和结束时间，原则上码头停止作业的持续时间与施工合同工期相同。

（2）协调码头使用管理部门：将原码头上的水电管线、摄像管线、消防设备拆除，将轨道旁两侧各1.0m范围内的浮料杂物清理干净，以便于轨道维修的测量放样和施工。

（3）指定施工总协调人员和现场协调联系人，并要求码头使用管理部门每天指定1～2名卸船机机驾员在现场，以根据施工需要随时移动卸船机的停靠位置。

（4）帮助施工单位办理好施工车辆、人员和材料设备进出港手续，安装好现场施工用水用电接口。

（5）要求施工人员均熟悉图纸和有关施工技术、设备顶升高度、施工方法、进度计划和协调指挥等内容，同时进行全体施工人员施工前的技术培训和安全教育培训。

（6）提前在不影响生产的10#墩端部的陆侧拆除1根钢轨，从而了解清楚轨道槽内的构造和材料损坏情况，作为轨道维修的配件和材料数量准备的参考依据，同时也作为轨道拆除和维修的试验段。

（7）要求施工单位对所有施工设备和机械材料进行全面检查，确保施工设备和机械材料正常和安全可靠，现场测量总体施工的基准点、轨道维修安装的基准线和水准点。

2.2 施工段划分和施工顺序

2.2.1 施工段划分

根据码头上轨道总长度（336m）、卸船机数量（5台）及单台卸船机停靠所占的轨道长度（约40m）等情况，原则上可划分为3个施工段进行施工和防台。具体如下（见图1）：

（1）第1施工段（首阶段施工）：5台卸船机均移至5#～10#墩的轨道上停靠（5台卸船机紧靠停置占轨道长约200m，5#～10#墩上轨道长210m），则此时2#～5#墩上（3跨约126m）没有卸船机。因而第1次顶升更换轨道梁橡胶支座垫块和轨道维修可从这3跨开始施工（即2#～3#墩、3#～4#墩和4#～5#墩共3跨）。

（2）第2施工段（中期阶段施工）：第2施工段应在第1施工段完工之后进行。第1施工段完工之后将2台卸船机移至2#～5#墩上（2台卸船机占轨道长约80m，2#～5#墩上轨道长126m），则此时5#～7#墩上（2跨约80m）没有卸船机。因而第2次顶升更换轨道梁橡胶支座垫块和轨道维修可从这2跨开始施工（即5#～6#墩和6#～7#墩共2跨）。

（3）第3施工段（后階段施工）：第3施工段应在第2施工段完工之后进行。第2施工段完工之后将最后余下的3台卸船机移至5#～7#墩上（5台卸船机占轨道长约170m，2#～7#墩上轨道长210m），则此时7#～10#墩上（3跨约126m）没有卸船机。因而第3次顶升更换轨道梁橡胶支座垫块和轨道维修为最后3跨（7#～8#墩、8#～9#墩和9#～10#墩共3跨）。

2.2.2 施工顺序

施工顺序原则上随着以上划分的施工段进行灵活安排，至于同一施工段内从海侧还是陆侧开始施工，还应以方便于施工、有利于施工进度推进和服从码头作业安排为主要考虑因素。因此，详细的施工顺序，在确定施工段划分和施工阶段安排的前提下，可根据施工现场需要、施工实际情况进行调整。

2.3 主要施工工艺流程

轨道梁橡胶支座垫块更换施工工艺流程见图2。

2.4 主要施工方法

2.4.1 施工平台搭设

（1）施工平台由墩面设上落爬梯、施工平台构成，爬梯与施工平台连成一整体。

（2）爬梯与施工平台采用在车间预先制作好、然后运输至现场安装的方法进行搭设。爬梯与施工平台共需搭设32个。

（3）施工平台搭设时，采用16t汽吊和人工配合，并采用在顶上悬挂结合膨胀钉、在墩上（C40混凝土面上）打膨胀钉的固定方式。

（4）每根梁的两处施工平台搭设均须在顶升前完成（以不耽误顶升工作为完成搭设的时间点），使施工平台搭设接续施工而形成流水搭设作业。施工平台搭设由专业架子工负责施工。

（5）考虑到爬梯与施工平台在施工完毕后，留在码头作为管理部门今后的管理维护设备，故爬梯与施工平台一定要有防腐措施。

2.4.2 人工凿除各梁交接口间灰缝及梁头上部外侧边缘混凝土

（1）在轨道梁顶升前，应先将各梁交接口间的灰缝、梁头上部两侧缘新增GJZ300mm×500mm×67mm橡胶板位置凿除，新增橡胶板位置凿除成规格为550mm×350mm×50mm的模型。

（2）与各梁交接口间灰缝、梁头上部两侧新增橡胶板550mm×350mm×50mm模型采用风炮凿岩机结合人工用鸡嘴凿进行开凿成型。

（3）凿除时，应边凿边收集弃碴，并运至指定地点倒弃，严禁把弃碴推入码头水域中。

（4）用风割切断每跨轨道梁两端头处钢轨。

（5）安装、调试好千斤顶、电功泵、高压油管和各调节阀等全套顶升系统。

2.4.3 拆除码头前沿海侧处原有的8个钢结构平台

（1）原有的8个钢结构平台单个长度约为24m、宽1.5m，单个重量约为6.5～7.5t，支承在墩台和轨道梁侧缘梁翼上。因此，要顶升轨道梁应先将其拆开。

（2）考虑更换轨道梁支座垫块的顶升高度约为35～40cm，所以暂将8个钢结构平台就原位升高35～40cm，并在两端墩台用垫块临时固定，待本跨轨道梁支座垫块顶升并更换好后，再将钢结构平台升高和除去临时固定垫块待其复位即可。

（3）原有的8个钢结构平台的临时垫高和恢复原位采用千斤顶或两台16t汽车吊进行。原有的8个钢结构平台垫高前应先将其地脚固定件拆除，恢复原位时再将地脚固定件安装好。

2.4.4 轨道梁顶升及更换橡胶垫块施工

（1）每根轨道梁（一跨）两梁头采用同时同步顶升、同时更换橡胶垫块的方法进行施工。根据工期安排，计划每次顶升2根轨道梁和更换其支座下橡胶垫块。

（2）轨道梁顶升时，在梁头支座前沿的支座台上进行顶升，施工操作采用搭设钢架平台进行，顶升操作人员通过爬梯进入操作钢平台。

（3）每跨轨道梁顶升均采用4个（每端梁头设2个千斤顶和配1台电动泵，即按“1拖2”配置）RCS-1002薄型200t千斤顶同时进行顶升、同时更换橡胶垫块。

（4）由于本轨道梁为箱型预应力混凝土结构，故每排顶点的中心点设在梁两侧外边线各向内0.35m处。

（5）再次调试好千斤顶、电功泵、高压油管和各调节阀等全套顶升系统。

（6）配备好指挥人员，统一指挥信号和口令。

（7）每根（一跨）轨道梁顶升及更换支座橡胶垫块的操作流程和工序如下：

每端梁头顶升支座上放置2块300mm×300mm×20mm钢板底座（每个千斤顶底放置1块）→分别在钢板底座上各放入1个200t千斤顶（各千斤顶顶升柱顶上各嵌入1块300mm×300mm×20mm钢墊块）→每个支座的2个千斤顶调整合适、确认安全→梁两端4个千斤顶同时加压、等节奏顶升→满足更换梁下橡胶垫块高度要求（梁顶升高度达15cm）→每端梁头下均匀放入4块保险木垫块→减压松开全部千斤顶、并使两端梁头座落在保险木垫块上→取出梁头下旧橡胶垫块→底支座和两侧缘上放入全部新橡胶垫块、并使各新安橡胶垫块正确就位→4个千斤顶重新顶升→撤开全部保险木垫块→4个千斤顶等节奏减压、使两端梁头慢慢座落在新橡胶垫块上→撤离千斤顶。

用上述操作方法和工序顶升另一跨（根）轨道梁、并更换轨道梁支座下和两侧缘的新橡胶垫块，直到16根轨道梁支座下的全部新橡胶垫块更换完毕。

（8）橡胶垫块更换完毕，即用环氧砂浆压抹和密封梁头两侧缘的橡胶垫块缝隙，恢复和维修安装好相应跨上的轨道。

3 施工管理中的注意事项

（1）轨道梁的顶升是确保本工程按预期完工的关键，因此需组织一支业务精熟、设备齐全、作风过硬的专业队伍予以应对，以确保整体施工任务顺利完成。

（2）开工前，必须协调要求码头使用管理单位及时做好码头上的物件清理工作，并保持联系和沟通，从而为顶升和轨道维修施工创造良好的工作条件。此外，如条件允许，一些配套工作如新钢平台制安和旧钢平台垫高等，可提前或穿插进行。

（3）合理做好劳动力配置，合理安排施工顺序，使新施工平台制作安装、轨道梁顶升及更换支座、轨道维修三者之间形成平行流水作业。

（4）因原码头面层浇筑漏浆，少部分轨道梁存在底面和侧面粘结的情况，空间狭小无法清理，阻碍轨道梁顶升，如果顶升力超过梁身自重的2倍还无法顶升，需进行设计确认是否继续加力，以防止破坏梁身。

（5）严密编制作业计划、制定节点工期，分解施工任务，实行分阶段考核，明确目标，责任到位。每日晚上召开施工协调会，并统计当日生产完成情况，安排第二天施工任务，每日有对照、有考核，日日有计划、有目标，总结经验，不断提高施工工艺的水平，不断促进工期的持续推进。

（6）施工人员上岗操作一律佩戴安全帽，特殊工种要经过专业培训并持证上岗，高空作业必须系安全带，临水作业必须系安全带、穿救生衣。

（7）对于顶升所用的一切机械及其配套的设施设备，其安全装置必须齐全、有效、灵敏和可靠。

（8）一般情况下，不得开展夜间作业。6级风力以上、1.0m波高以上必须停止轨道梁顶升作业。

（9）起吊重物时（新旧钢平台和更换新钢轨），必须在码头墩台上驻位，严禁在任一跨中π梁或轨道梁上驻位进行起重作业。

（10）做到分阶段文明施工，每完工一段，彻底清理一段，无用的物资及时清运，始终保持现场清洁。

4 结语

码头轨道梁橡胶支座更换施工中必须加强现场管理和协调，全面掌握更换施工技术方案的要点，会同生产调度部门和施工单位等，共同研究制定施工与生产并行的管理方案。要综合考虑现场生产使用情况、顶升阻碍情况和原施工质量缺陷等因素，实现橡胶支座可换尽换。本文介绍的码头轨道梁橡胶支座更换施工是防城港墩式码头的首例，该施工经验对往后类似工程施工有着一定的指导意义和启发作用。

参考文献：

[1]JTT4-2004，公路桥梁板式橡胶技术标准[S].

[2]赵保伟.桥梁板式橡胶支座更换施工及控制技术[J].科学之友，2013（1）：29-30.