结合工程实例对桥梁橡胶支座更换施工技术分析
摘要：通过桥梁橡胶支座更换施工技术实例分析，阐述桥梁橡胶支座更换的机理、工艺流程、施工技术参数进行分析。
关键词：工程实例；橡胶支座更换；预应力；施工工艺
1 工程概况
本工程为新建工程，为现浇连续梁结构，跨径为20m+25m+20m，桥长65m，桥宽左幅18m右幅13.5m，每个桥台采用GYZ600*117板式橡胶支座，左幅3个右幅2个，总桥上部结构（不含桥面铺装）重量约2200t。桥梁整体布置如图1所示。
现工程一端左幅0＃桥台上三个支座GYZ600*117板式支座变形需进行更换，根据该工程的特点，采用桥台单端同步顶升的方案并严格控制顶升高度进行施工。本方案拟采用4台低高度YDT4000大吨位液压千斤顶作为顶升设备，均匀布置，通过液压泵站控制4台千斤顶同步产生顶升力，将桥台部分同步顶起进行支座更换，顶升高度控制在30mm以内，既能进行支座更换作业，这样对第一跨支座处只产生0.086度的折角效应，不会对梁体造成影响。
2预应力施工存在很大的问题和难点
桥梁需多点整体顶升，总体吨位大、空间小。顶升更换支座的作业工艺控制要求高，各顶顶升力度控制非常关键，容易引起桥面开裂现象的发生。因事发突然，本工程包括准备的时间工程时间紧，工期短。支座与桥墩采用了环氧树脂粘结，取下会有一定的困难。本文通过工程实例对该工艺加以说明供今后桥梁橡胶支座更换的同行人员参考。
3 支座更换设计要点:
⑴本次支座更换工程后维持原设计荷载等级标准不变，支座型号不变。
⑵要求桥台同步顶起到满足要求并可靠支护后再进行支座更换，顶升过程需均匀缓慢进行并逐级加载，一般每5mm一级，总顶升量≤30mm，顶升过程需安放临时保护支撑。
⑶保持原有下部结构不变，更换全部3个橡胶支座，支座更换时主要采用桥梁顶升高度位移控制，要求使用百分表对顶升过程进行即时监控。
⑷顶升过程中对梁腹板、横向联系进行全程检查观察，避免出现腹板及各联结处开裂，防止整桥滑移变位。
⑸同步顶升的千斤顶不同步位移误差小于2mm。
⑹落梁时需稍顶升千斤顶，卸除临时支撑保护环，控制要求与顶梁相同。
⑺原支座采用了环氧树脂粘结，取下比较困难，拟采用钢钎撬棍配合乙炔焰加热的方式取出，必要时重新制作支座垫石。
4 施工前期准备工作
施工前期准备主要包括以下项目：
⑴计算消化有关设计参数，设计、编制施工方案和作业指导书报审。
⑵按计划组建施工队伍，分工明确，组织进行进场教育。
⑶做好施工所用材料、设备、工具和防护用品的采购计划，签订采购合同，确保能按期运送到工地。
⑷做好施工现场和临时设施准备工作，主要包括项目施工队办公场地及布置、施工人员生活住房、材料堆放库房、承力架安装等。
⑸准备各种施工记录表格。
⑹计量设备、器具的检定
⑺对施工所用材料根据有关标准的要求进行必要的进场检测。
⑻进行安全交底，技术交底。
5 主要施工方法
5．1方案拟定
根据该工程特点，我们考虑了三套施工方案:
一号方案是全桥布顶，顶升施工按“先台后墩”的顺序每5mm一挡进行作业，分步骤同时顶起后，用保护环保护起来然后进行桥台更换橡胶支座，更换完成后再分步骤同时落梁。
二号方案是根据计算的数据一端依次起顶0＃桥台和1号桥墩，墩台顶升高度不相等，形成一个以2＃桥台和顶升千斤顶承力的平衡力系，然后进行桥台支座更换。
三号方案是只同步顶升桥台一端，严格控制顶升的高度，然后进行支座更换。
一号方案要求采用承力钢筒设备，人员多，投资大，但顶升高度不影响梁体结构，原则上顶升高度也不受限制，安全性高。
二号方案相比一号方案，采用的设备要少一半，但对台墩顶升的高度有严格的限制，桥墩顶升的高度与桥台不等，需事先严格计算好。
三号方案为最经济和快捷的方案，但本桥梁跨径小，桥台单端能顶起的高度受限制。因本工程采用的板式橡胶支座，按照施工经验，桥梁抬高20mm左右后即能进行支座更换，这个高度不会产生过大的扭曲应力造成梁体开裂，所以本工程采用第三种方案。
5．2顶举千斤顶及受力点布置设计
按照各支座承载能力计算我们采用4台400t顶布置在桥台顶举千斤顶的技术参数（见表1）和结构（见图2）所示：
桥梁受力布点设计形式如图3所示：
5．3箱梁底板局部承压计算：
设计采用600×600mm的钢板与箱梁底板接触受力，不考虑混凝土的强度提高系数计算如下。C55混凝土轴心抗压设计应力按规范取为25.3MPa。
Fl＝A×fc＝600×600×25.3＝9108kN＞4000kN
5．4起顶油路设计
本工程设计采用ZB4-500高压电动油泵1台，为了保证各个千斤顶的平衡顶升，达到位移一致，采用1台油泵控制4台千斤顶，通过控制供油量而达到顶升速度控制，同时达到千斤顶的同步。
每台油泵的油箱储油量为40升，实际最多可供油20升，每台千斤顶30mm行程下的用油量为3.8升。本工程中一台油泵需带动4台千斤顶，由此可知油泵满油后已够本工程使用，不需外加附油箱。
6 施工工艺
6.1施工流程图6
整个施工过程因遵循以下几个原则：
（1）每级顶升高度不大于5mm。
（2）每级落梁高度不大于5mm。
（3）每顶举一级或落梁一级需立即用保护环将梁体保护垫起，防止设备故障。
（4）位移控制与油压双控，位移控制为主。
（5）每次位移开始产生的临界点需稍作停顿，检查全部的设备是否同步。
（6）支座更换和取下需逐个进行，不得同时脱空两个支座位置，新的支座和准备工作应在旧支座取下前准备好，支座取下后应尽快的进行更换作业。
6.2施工工艺
6.2.1施工准备
总包方配合做好围栏等交通管制和安全防护后，用砂轮机打磨平设计千斤顶安装部位的桥台平面和梁底接触面。
将千斤顶按桥梁受力布点设计形式图用油漆编号。
复测量实际的布顶位置间隙空间，即时调整垫板规格。
6.2.2支架搭设
起梁工作是一项高空操作，工人要在高空拉提重物、安装支座、位移观测和裂缝观测，因此搭建高空操作平台是一项必不可少的工作。施工平台的要求：
①施工平台有足够的承载力和水平推力，满足千斤顶放置和支座卸装要求。
②平台与箱梁底保持1.6m-1.7m的空间，充分保证操作人员的易操作性；
③施工平台采用钢管支架进行搭建，为达到足够的承载力和稳定性，搭设双排架，并联成整体，与立柱相联系；
④在平台顶用木板铺设，要求铺设的范围要宽，用铁丝将木板和门架绑在一起；
⑤平台周围安装安全护拦。
本工程支架按下图7搭设：
6.2.3千斤顶安装
按设定的位置在桥台上依次安装千斤顶和钢垫板。钢垫板直接放置在千斤顶球形垫板上，视间隙的大小取用不同厚度的垫板，要求垫板与千斤顶同心。
6.2.4安装监控装置
本工程位移的监控主要有梁体顶升的位移和千斤顶行程伸出的位移两块。采用在每个顶升位置安装大量程百分表的方式监控梁体顶升的高度位移；采用0～150mm的钢直尺人工测量千斤顶的伸出位移。顶升过程以百分表的监测为主，每个支座部位放置1套，派专人监测，随时反馈。
6.2.5连接油路设备
按油路设计方案正确连接油泵、阀体和千斤顶（顶升时千斤顶的回油路不接油管）。要求每个接头部位采用紫铜垫片作密封垫，连接牢固不得有渗漏。连接好油泵的电源，并把泵体的油箱加满油，顶升过程中应随时观察油泵箱体内储油余量，最低不得少于箱体容积的三分之一。
6.2.6顶梁及落梁
施工准备工作完成后，进入起梁的关键阶段，起梁及落梁按以下程序：
①起梁前先按计算的起顶压力数值的50%的顶梁力进行预顶，对各个环节进行检查；试顶主要是为了消除支撑本身的非弹性变形或沉降，使千斤顶达到同步的状态，在主梁还没有正式顶起时即可停止，并停放一定时间进行观察无任何变化后才能开始整体顶升。
②顶梁时，起初所有千斤顶将梁体顶到将要离开墩柱（原支座）但未离开的临界状态。由于原支座己经存在一定的压缩量，顶梁时首先将梁顶离开2-3mm，比较千斤顶的顶升力与理论计算值之间的误差。
③第一步同时顶起桥台4台千斤顶顶梁5mm。检查无误进入下一步，循环进行，每顶一级都用保护环保护起来。
④满足设计高度后，采用保护环将梁体保护起来，防止设备故障。此时即可按照精心放样的位置进行支座的卸下和重新安装。
⑤考虑到本工程支座取下和安装新支座需较长的时间，在用保护环保护好后可先将千斤顶压力卸载，桥梁的重量暂时由保护环承担，卸载过程需按卸载的程序进行，此时桥梁会有微小的下降直至保护环承力。
⑥卸载时，卸载的顺序与加载的顺序相反。每次5mm，然后检查，直至箱梁与支座紧密结合，拆除千斤顶。
⑦起梁落梁均要求均匀缓慢，协调一致，为了保证落梁时梁体平衡，要保证千斤顶的一次回落量，直到落实为止。
6.2.7支座的拆卸与安装
梁体顶起至合适的高度后，扭出支座固定螺栓，将支座的上部分取下。然后取出支座下部分。
考虑到支座的底部与桥墩垫石用环氧树脂粘结，在尝试人工不能撬动的情况下，可采用氧焰加热或其它破坏原有支座的方法进行拆卸。
支座取出后应仔细校核支承垫石顶面，不平处用环氧树脂或干硬性水泥砂浆找平。
垫石修复且达到强度要求后可按支座安装的规范，分步骤安装新的支座。
全部支座安装完成后可按规定的步骤落梁，落梁前需先将梁体按顺序重新稍微顶起至能取出保护环，每次取出5mm厚保护环，落梁5mm直至支座受力。落梁后需再次检查支座与梁底是否完全接触。否则需要重新顶起，再次落梁，在重力作用下支座上下表面相互平行且同梁底、墩台顶面全部密贴，直到符合要求。
7 质量安全措施
(1)为了保证工程质量和安全，建立完善质量安全保证体系，在项目经理、的领导下，开展工作。做到分工明确，协调管理，各司其职，保证工程施工作业顺利完成。
(2)认真审阅有关图纸及各种技术文件，理解甲方的需要和要求，切实了解和掌握工程的要求和有关技术标准。
(3)根据工程的要求和特点，组织编写施工计划，落实人员及设备配置，开工前要对施工作业人员作好各工序、技术、质量标准的交底工作，共同把好质量关。
(4)在各施工环节上，认真按照作业方案和有关施工规范及质量标准要求进行作业，并在施工中严格执行，技术人员应认真细致检查每个作业环节是否符合要求，发现问题及时分析原因，及时有效处理。
(5)配备满足工程施工需要的各类设备，进场前应检修、检校、试机检验合格后方可使用，并严格按照设备技术操作要求进行使用，以保证工程作业的需要。
(6)作好施工作业记录，认真填写施工检查验收表格，收集整理竣工资料。
(7)认真贯彻执行“安全生产、预防为主”的方针，认真执行国家有关劳动安全法规、上级安全指令及公司的相关制度，建立健全安全保证体系，严格遵守现场的各种规章制度和施工技术操作规程。做好安全生产工作。
(8)建立健全安全生产责任制，明确安全责任人，实行安全生产三级管理责任制，即；项目经理负责制，专职安全员负责制，作业组组长负责制。定期进行安全教育和安全检查工作，不符合安全的地方及时整改完善。
(9)作好电源线路、机械设备的合理布置，搭设好施工脚手架及步道木板等设施。做好安全网、安全帽、安全带的使用工作，同时应防止高空坠物伤人。
(10)利用各种形式进行安全教育，提高作业人员的安全意识，掌握基本生产知识和安全操作技能与规定，提高职工遵守施工安全纪律的自觉性，防止安全事故发生。
8 其他应明确的事项
由于工程时间紧，工期短，难度大，为确保各个施工阶段的顺利开展，甲方应积极配合我们的工作并提供现场已有的设备和工具，选派认真负责的技术、监理工程师，以协调各项措施的落实和实施；并加强对施工的现场技术监督指导；我们将严格服从现场甲方人员的工程质量监督，严格按方案进行，切实做到安全、文明、优质施工。
参考资料：
［1］工程设计图及有关技术资料。
［2］公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）。
［3］混凝土结构工程施工及验收规范（GB50204-2002）。
［4］预应力用高压电动油泵和千斤顶（JG/T5028～5029－93）。
［5］交通部《公路桥涵养护规范》JTGH11-2004
［6］建设部《城市桥梁养护技术规范》CJJ99-2003