连霍高速公路商兰段改扩建工程支座更换经验

摘 要 重点介绍连霍高速公路商兰段改扩建工程在支座更换方面采取的措施及方法.

关 键 词 改扩建工程；支座更换；经验

中图分类号 U418.8 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2013）012-0072-02

连霍高速公路商兰段改扩建工程属于加宽项目,既有线路已经通车10年之久,两侧各加宽8米达到双向通行8车道标准,既有线路的桥梁病害较多且大部分橡胶支座出现了不同类型的问题,针对此情况,我们总结出来了一套处理桥梁支座病害的方案,经实际施工效果明显,同时也节约了部分资金.

1.项目概况

连霍高速公路商丘至兰考段位于河南省中东部,是国家高速公路网规划及河南省公路网主骨架的重要组成部分.商丘至兰考段起于商丘东南济广高速公路交叉的枢纽互通式立交东端,路线向西经虞城南、商丘南、宁陵北、民权南、兰考南,终点位于兰考西枢纽互通式立交东端.全线加宽大桥7座共2039.58米（含陇海、京九铁路立交桥）,中桥41座共2030米,小桥1座21米,涵洞55道；互通式立交7座,分离式立交40处,通道243座,天桥4座.路段总长118.587公里.概算总投资为41.7997亿元.本次改扩建采用在原路基基础上两侧加宽成标准八车道的形式,原路基宽26米,改扩建后路基宽度42米,设计速度120公里/小时.

2.支座的主要病害形式

支座有脱空现象,受力不均匀；支座严重倾斜；支座严重鼓包变形；支座偏离设计位置,滑出上钢板范围；桥台四氟滑板支座氟板受挤压变形损坏,氟板外翻；橡胶支座开裂；桥台原设计四氟滑板支座安装为普通支座.

3.病害的产生原因

3.1 荷载原因

当静载与动载之和长期超过支座的容许抗压应力上限时,支座就会表现为永久非弹性变形直至损坏；

3.2 施工原因

1）施工时支座垫石、梁体与支座本身结合不平整或不水平,导致支座受力不均匀,使得应力集中部位过早破坏,另外在梁体就位不准时本应吊离支座重新准确就位,而只简单的前后挪动梁体进行纠偏,则会导致支座还未使用就受损出现支座倾斜；在梁体就位时支座底部未垫塞调平钢板或钢板厚度不够,或梁体吊装时碰撞支座,使其偏离设计位置引起支座脱空；

2）滑板支座在安装时未按要求涂抹硅油或将四氟滑板的方向弄反,导致支座与钢板的摩阻力过大不能正常滑动而出现倾斜变形等；

3）另外施工人员的粗心大意未按要求认真施工,也是导致支座无法正常使用的原因之一,如支座安装时未能引起充分重视,忽视了支座的重要性和作用,未按规范要求施工等等.

3.3 支座本身质量原因

质量存在问题,如天然橡胶含量不够、硫化时间不足等,导致支座在使用时出现鼓包、开裂等破坏.

3.4 设计原因

如支座的设计型号规格较小也会使支座过早产生破坏.

4.支座病害处理措施及方案

4.1 总体方案

为避免分别起顶对桥面板产生剪切破坏,严格采用同时起顶的方式.起顶所用的设备应综合考虑各种不利因素的影响,取用计算抬升重量的1.2倍以上作为选取设备的依据.其次根据支座的形状系数计算出支座的抗压弹性模量容许值,计算支座上部承受的恒载外力值与活载外力值,得出支座可能产生的压缩变形值,并适当考虑支座压溃后的变形增大值,作为控制该支座最终的起顶量的控制值.

为了避免在桥台及桥墩分联处的起顶可能对固结墩处主梁的损坏,在起顶前,首先根据预估的起顶量,计算出固结墩处主梁可能产生的下缘拉应力值,计算的拉应力值应小于该标号砼的允许拉应力值,并作为起顶过程的控制值.

桥梁整体同步顶升采用扁形分离式油压薄壁千斤顶顶升梁体,千斤顶直接放置在盖梁上顶升,顶升的最大高度通过对梁体的挠度计算得知,应严格按照不超过1.5cm控制,一个盖梁上所有梁同步顶升.

根据梁体整体分布情况,千斤顶组合方式为：每片边梁3个或较大吨位千斤顶2个,每片中梁2个,同一台帽或盖梁上的千斤顶由同一油泵提供动力,通过分配阀将油泵压力同步均匀传递到每一个千斤顶,以保证所有梁体能够同步抬升.

顶升完成后对支座脱空、倾斜及位置偏离的同步顶升后用薄钢板及环氧砂浆进行调整,使支座恢复正常的受力状态；支座严重倾斜、鼓包变形、开裂的采取同步顶升后更换安装新支座的方案；四氯式滑板支座变形或不能滑动的,顶升后更换支座,并在氟板上涂抹硅油,按设计要求安放、复位,处理完毕后缓慢同步回落梁体,恢复支座受力.

4.2 具体施工方法

顶升支座时根据实际情况可一个盖梁进行顶升,也可同时进行顶升.为保证梁体在顶升时桥面的正常通行和施工安全,施工时应查找桥梁原始记录和相关图纸,选用大于梁体重量2倍以上的顶升吨位的千斤顶,并在边梁增大千斤顶吨位.具体施工步骤如下：

4.2.1 工作脚手架搭设

更换高桥台或盖梁支座需要搭设工作脚手架,为了方便操作和加快进度,通过在盖梁上打孔植入膨胀螺丝来搭设挂架,挂架由角钢焊接而成,挂架上铺木板作为施工平台.

4.2.2 千斤顶及油泵准备

为了满足顶升同步的要求,千斤顶采用统一型号.为了保证顶升时梁体受力均匀,在千斤顶底下垫300×300×20mm钢板,顶面垫250×250×20mm钢板,千斤顶必须支顶在梁板上,千斤顶安放必须平稳.如梁底或承台顶部不平整时,要人工凿平,并铺垫一层细砂.所有千斤顶及高压油泵在施工前必须进行试运行,确保在施工中不发生故障.

4.2.3 顶升前准备工作

顶升前应对各方面进行检查,检查设备是否完好,检查人员是否到位,检查通信器材是否良好,检查计算数据是否正确,必须对所有操作人员进行技术交底,确保施工安全.对每片梁体在固定位置做一标记,在顶升时用钢尺测量顶升高度,以便及时控制. 4.2.4 顶升

千斤顶放置在梁板位置,千斤顶由油泵控制,一台油泵控制单侧桥台所有千斤顶,每个千斤顶要由专人负责,随时用钢板尺测量,保证每个千斤顶处的顶升高度基本保持一致,误差不能超过2mm.

顶升过程中要派1-2名施工观察人员观察板顶、桥面、负弯矩区段及桥梁伸缩装置及其它附属设施是否有损坏、开裂及形变,如有异常情况立即报告总指挥,由总指挥命令立即停止顶升,分析原因,并采取适当补救措施.

顶升时严格按照竖向位移（顶升高度）和千斤顶油压表读数双重控制的原则,由专人指挥,统一发令,首先分级对梁体进行初始加压顶升,每次看油表读数每级加压2MPa直至梁体达到临界抬升状态,然后再进行梁体竖向顶升,顶升高度分5-6级完成,每级每次顶升2mm,顶升过程中要求竖向位移差基本保持一致.竖向位移观测人员要随时与油泵操作人员保持密切联系,指导操作人员进行操作.在顶升过程中如发现异常情况,要立即停止顶升,查明原因处理后方可继续顶升.

顶升时一定要缓慢同步,且一边顶升一边支垫,以防发生突发事件.另外,当梁体脱离支座1～1.2 cm时,及时停止顶升.

4.2.5 调整、更换支座

顶升完成后,用专用工具拆除病害原支座,并做好标记.用凿子将支座位置处梁底或盖梁表面不平整的部位处理平整,并将梁底和盖梁表面清理干净.将质量合格的新支座安放到相应位置,用薄钢板或环氧砂浆将支座支垫平整.（环氧砂浆配合比为,环氧树脂：甲苯：二丁酯：乙二胺：水泥：干砂 等于 100：10：10：13：300：450 ）

4.2.6 回落梁体

每墩、台病害支座全部处理完毕后,同步均匀逐级缓慢的回落梁体,每次回油1-2MPa,直至将梁体重量逐步转移至支座上,观察每个支座的受力状态,观察支座受力是否均匀、接触面是否密实、支座位置是否准确.如果发现支座还没有调整到最佳状态,必须重新顶升,再次进行调整.确认所有支座都调整完毕后,拆除设备,将支座及垫石清理干净,以方便今后检查.

4.3 施工顺序

更换桥梁支座施工顺序为：施工准备→搭设支架→顶升前准备→安放千斤顶→同步顶升→支座调整或更换→回落梁体→检查验收→恢复盖梁原貌→转移设备更换至下一盖梁或桥台.

4.4 质量保证措施

1）施工前对所有施工人员进行技术交底,做到心中有数.并对油泵操作人员进行培训.

2）施工过程中,分管负责人必须督促工人严格按照施工要求进行施工,不能蛮干；严格控制顶升高度使其小于理论计算顶升高度,防止梁体开裂或破坏.

3）对已安装了伸缩缝的桥墩,顶升时应对伸缩缝两边的所有梁体同时顶升,以确保伸缩缝不受破坏和伸缩缝两端的桥面标高平顺一致.

4）每个墩、台支座更换完毕后,进行自检,并报监理工程师检查,发现问题及时补救.

4.5 安全保证措施

1）使用自备电源或与外电线路共用同一供电系统时,电气设备应根据当地要求作保护接零或作保护接地,不得一部分设备作保护接零,另一部分设备作保护接地.

2）所有电气设备的拆接,必须由电工进行,其他人员不能随意操作.

3）施工中佩带安全帽、手套等劳保防护用品.

4）高空作业必须佩带安全带,并在支架上设置安全网.

5）施工车辆在桥面上停放时,要摆放锥型筒或醒目的标志牌.

6）每天上岗前进行安全技术交底、安全检查.

7）在顶升施工过程中,封闭施工区域内交通,摆放明显的标志标牌,由专职安全员负责指挥交通,以保证施工过程中桥梁结构及人身安全.

5.结束语

连霍高速公路商兰段改扩建工程91座大、中桥梁病害支座的处理与更换,在整个项目施工过程中,各阶段实施始终处于受控状态,按照预定方案顺利完成了施工,说明施工方法及工艺控制技术是可行的,是可以推广使用于类似的桥梁支座病害处理和更换工程项目中,为今后的类似施工提供宝贵的技术经验.