1、【更换桥梁支座的实施方案及施工工艺】 支座更换施工方案 摘要：为了满足不影响公路运营，实现一联多孔连续梁桥更换支座的目的，把多年来从事简支连续梁桥更换支座的施工经验进行总结和分析，提出实现公路在运营条件下更换桥梁支座的实施方案，即采用分离式薄壁扁平型液压自琐式千斤顶同步顶升更换桥梁支座的方案。通过对该方案的实施事例的介绍，进一步总结探讨更换支座实施过程中的施工组织、实施计划、施工步骤、施工方法、施工监控、施工注意事项及更换支座的施工工艺。 关键词：更换桥梁支座;实施方案;施工工艺 Abstract:inordertomeetnotinfluencethehighwayoperationandr
2、ealizeaporouscontinuousgirderbridgeforthepurposeofchangingbearing,manyyearsengagedinJaneacontinuousgirderbridgeforreplacementofsupport-constructionexperiencecarryonthesummaryandanalysis,proposedrealizeinoperationconditionschangehighwaybridgebearingsoftheimplementationofthescheme,whichisathin-walledf
3、lattypehydraulicseparatedfromzoartypejacksynchronousroofupreplacementbridgebearingsscheme.Throughtheimplementationoftheprogrammeofthecaseisintroduced,andfurthertosummarizebearingreplacementintheimplementationoftheconstructionorganization,implementationplan,constructionprocedure,constructionmethod,co
4、nstructionmonitoring,constructionmattersneedingattentionandreplacetheconstructionprocessofthebearings. Keywords:replacementbridgebearings;Implementationplan;Theconstructiontechnology 中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号 1引言 高速公路是我国公路客货运输的主干线,它有运输便捷、行车时速快、交通流量大等特点,随着高速公路的运营其使用寿命也不断在缩短,高速公路工程不同程度会逐渐出现一些病害，需要不断进行常规养护
5、和维修。特别是出现的一些桥梁病害一般均需要及时进行维修加固。维修加固时为了保证车辆正常通行，减少对国民经济和社会效益的影响,因此在许多维修加固工程实例中提出了，在更换桥梁支座时不能中断交通。基于在这种施工实施条件下，本文从高速公路不中断交通条件下更换桥梁支座为出发点，通过总结多年在高速公路亲身更换桥梁支座的施工经验和对简支连续梁桥现场技术资料的调查,即通过分析比较、提出“采用分离式薄壁扁平型液压自琐式千斤顶同步顶升”更换支座的方案，进行进一步探讨和总结介绍满足不中断交通情况下实现一联多孔连续梁桥更换支座的实施方案及施工工艺。 2更换支座实施方案 2.1采用分离式薄壁扁平型液压自琐式千斤顶同步顶
6、升更换支座 由于普通液压千斤顶一般最小高度大于30cm，受梁底至盖梁间空间限制无法直接将千斤顶放置盖梁上进行顶升作业，需先进行地基处理，再安装顶升支墩作为工作平台，利用支墩顶升更换支座。该方案安装支墩受桥下地形条件限制，支墩基础需要验算和做特殊处理，施工工期长，针对工程特点难于实施，合理性差；梁体顶升位移也很难控制，操作平衡性及同步性差，易对梁体间湿接缝或桥面造成损害，需要中断交通。 利用顶升支墩更换支座示意图如下（见图一）： （图一） 采用分离式油压薄壁扁型千斤顶同步顶升更换支座，该方案顶升设备的高度能满足净空要求，千斤顶直接放置在盖梁上操作，由于实施过程中为同步顶升，无需解除顶升时桥面附属
7、构件的约束（在桥面连续段无需凿除桥面铺装混凝土和割断墩台顶锚栓筋、分离护栏扶手钢管等），针对同类型板式支座的桥型都可以施工。 该方案更换支座的方法称为“桥梁同步顶升更换法”,该方法更换支座时主要是掌握控制顶升高度和顶升同步性,使桥上行人和车辆完全感觉不到桥的提升,可以自如的通行。利用诸多千斤顶同时发力既有足够的力使桥梁顶升，又不会因为受力不均导致桥的连接处断裂。操作时只要搭设简易人工操作支架平台或工作吊架，支架不受地基影响、吊架可以直接挂在桥两侧护栏上。每片梁底靠近支点处放置至少一至三台千斤顶，需根据空间要求专门特殊加工订做行程不小于10mm的扁平形分离式油压薄壁千斤顶，相应要购置配套千斤顶液
8、压泵站。其施工原理是：经过现场测量，满足梁底至墩台顶面的净空高度大于等于30mm以上（基本上有支座桥梁其支座加上支座垫石的高度均满足净空要求，若不满足时也可焊接加工“Z型”钢支架挂在墩台帽顶面为安放千斤顶提供操作平台、加工的“Z型”钢支架高度根据千斤顶厚度和梁底到墩台帽顶高度决定），千斤顶最大高度满足梁底至墩台帽顶面的净空要求、以位移控制为主、油压表压力读数为辅，进行双控、同步顶升作业，顶升梁体位移可控制在5-10mm范围内，将吨位型号一致的分离式油压薄壁扁型千斤顶放置盖梁上就可以通过泵站进行同步顶升作业，实现不中断交通更换支座。桥下换支座时，由于梁板顶升后在桥台伸缩缝处会出现最大10mm错台
9、，为了缓冲桥上通行车辆在桥台处的冲击力，预先在桥台背墙顶顺桥宽度铺垫厚度为10mm软橡胶板或通过交通管制控制通行车辆减速慢行。 该方案优点是千斤顶安置方便灵活，不受桥型和桥下地理条件限制，顶升位移及同步性容易控制；千斤顶型号一致,电动油泵集中统一控制,受力均匀；不需加工配套设备，施工时设备操作人员少、施工方便灵活、施工工期相对较短、经济实用；可直接放置在盖梁上操作，易使用、顶升时梁体受力合理，针对工程特点实施可行性强。施工时通过采用交通限速标志将车速控制在40KM/h内（根据车流量限制车速，确保不堵车为宜、也可选在车通行流量较小时段施工），就可以实现更换支座，保证了更换支座时不需中断交通。该方
10、案不足是一次性加工购置设备数量较大，一次性投入费用相对较高，专业队伍从长远考虑添置好设备则一劳永逸。有个别施工案例在放置千斤顶位置，出现个别桥墩、台帽顶到梁底净空高度不够，在支垫千斤顶部位需局部凿除盖梁顶部混凝土保护层（或需要加工“Z”型钢支架），施工完成需修复，对盖梁顶外观稍有影响。采用分离式油压薄壁扁型千斤顶同步顶升更换支座示意图如下（见图二）： 2.2力学模式计算示例 以20m空心板梁桥为例，假设桥梁纵向桥台到连续几个桥墩间为单孔简支、墩顶桥面连续，其桥面铺装和防撞护栏已浇筑，护栏扶手钢管已安装连接,横向单幅两车道12片梁，跨径为20m空心板，采用钢筋混凝土湿接缝连接，按单孔简支梁一端承
11、重模式计算，则（1）、（2）、（3）、（4）、（5）五项合计总重量乘以绝对重量系数1.25，千斤顶安全保险系数取2，即为配备顶升设备的理论重量： （1）空心板自重：（边板27T2中板22T10）274T （2）湿接缝重量：（20m0.20m0.85m112.5T/m3）93.5T （3）桥面铺装混凝土重量：（20m12m0.10m2.5T/m3）60T （4）钢筋混凝土护栏及附属构件： （0.75m+0.25m）/20.85m40m2.5T/m3+0.0238T/m40m43.45T （5）考虑不中断交通汽车活动荷载： 考虑每一孔纵向每车道2辆大型载货车，按每车车与货载重60T计算，则同时作用
12、在一孔两车道汽车活动荷载为60T4240T 则每孔一端模式顶升总重量为：（1）+（2）+（3）+（4）+（5）T1.252 （274+93.5+60+43.45+240）T1.252710.95T2.5 1777.375T 2.3千斤顶组合安装示例 还是以20m空心板梁桥一孔为例，按力学计算模式计算出的顶升理论重量的两倍组合千斤顶。根据理论计算并结合实际情况，千斤顶组合时考虑边板较中板重，按现有千斤顶规格、型号一致考虑，其一端安装数量边板3台，中板2台。其组合考虑边板一端按起重300T配备千斤顶，中板按起重200T配备千斤顶。由于同一跨径空心板梁两端需同时顶升（多孔连续梁则需同一联各孔同时顶升
13、），同一墩台顶每一梁底千斤顶行程和顶升速度要一致。施工时可考虑全部采用同一型号千斤顶，同一墩台顶配套高压慢速电动泵站1个。以20m空心板梁桥一孔为例，每一台泵站带动同一墩台顶26台千斤顶，共计需高压慢速电动泵站2个，油压薄壁扁型千斤顶100T共52台，组合验算如下： 组合验算：组合顶升重量100T525200T，理论重量1777.375T23554.75T 组合顶升重量5200T理论重量3554.75T（满足要求） 3更换支座施工监控 3.1监控的必要性 更换支座施工时需对千斤顶顶升位移进行全面监控，监控的目的是解决好千斤顶顶升的同步性，确保顶升位移达到预期理想状态，从而满足受力均匀，确保桥梁
14、、施工人员和车辆通行的安全。 3.2监控措施 a.在顶升梁体前应详细测量墩台处梁底及墩台帽顶面标高，以便精确确定顶升高度。 b.施工前要详细勘查现场，对大桥顶升有关数据和技术问题进行详细分析。顶升力须经准确计算，确保满足顶升要求，准确测量各梁离地面的高度，为下一步搭设支架提供准确数据。 c.支座更换前同时在桥上、桥下布设观测位置和观测点。以便随时对施工期间的桥梁进行位移和受力变化进行监测，指导施工顺利进行，由1-2名专门监控人员负责。 d.顶升时，由专门监控人员负责指导专业技术人员对梁顶面进行测量，以便准确反映梁体顶升时竖向变位。设置观测标志的原则是均匀对称，不受行车干扰破坏。 e.千斤顶油泵
15、站控制，每台泵站控制多台千斤顶，每个千斤顶要由专人负责，施工操作人员随时用钢板尺测量，保证每个千斤顶处的顶升高度基本保持一致，观测误差不能超过1mm。 f.梁体顶升前墩台顶在水平位移方向设限位装置，以防梁体在顶升过程中平移，由专门监控人员负责观察指导。 g.对每片梁体在固定位置做一标记，安装位移计，准确量测顶升位移，每次顶升高度控制在5mm，在顶升时同时用钢板尺测量高度并填写好施工记录，以便观察控制顶升高度变化。 h.顶升时以竖向位移和千斤顶油压表读数进行双控。竖向位移用桥面上设置的观测标志和墩顶位移计确定，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泵站操作人员保持密切联系，指导操作
16、人员进行操作。同时，各泵站操作人员通过油压表读数随时进行调整。顶升时各油压表读数与理论计算误差值不超过1Mpa。 i.同一桥梁支座更换设1个总指挥，统一发令，确保顶升或回落同时、均匀一致； j.顶升过程中要派5-10名施工观察人员观察板顶、桥面及负弯矩区段有无开裂，如有立即报告总指挥，由总指挥命令立即停止顶升，并采取适当措施； k.千斤顶安放完成后，检查各项准备工作完成后，使各个千斤顶全部受力，且受力均匀后，暂停施工，观察桥梁有无裂缝或其他情况发生。若有其他情况发生，应分析原因，采取保证措施或改用其他方法施工；若情况正常，由总指挥统一指挥，同时启动，开始同步顶升。同时在每台千斤顶旁边用准备好的
17、钢板搭设临时保险，起到临时支座的作用。顶升时用钢板尺随时量测，并做好记录。顶升到位后，安放好临时钢板支垫。 l.待安放支座完成并经检查合格后，将梁体用千斤稍微顶起2mm，拆除钢板搭设的临时支垫，缓慢回落千斤顶。回落过程中一定要注意保证所有千斤顶同步回落。 m.用钢板尺、水准仪、测距仪对各个测量数据进行复核，检查更换后支座相对原桥台的高度，符合要求后，通过检查验收，再统一发令进行设备拆除。 4更换支座施工工艺及施工步骤 4.1更换支座施工工艺 更换支座时根据实际情况可同一跨内同一个盖梁进行更换，也可同一联多个盖梁上同时进行支座更换。施工时应查找桥梁原始记录，车辆通行情况，千斤顶顶升吨位需大于2倍
18、的顶升荷载重量，并在边梁增大千斤顶吨位。更换支座具体施工工艺如下： a.工作脚手架搭设 工作脚手架采用钢管或竹木支架搭设。地基无需夯实整平，架上铺垫脚手架板。为了增强脚手架的稳定性，在脚手架外侧安装抛杆、内侧安装顶杆（顶在墩、台身上）。 b.千斤顶、泵站安装及保养 为了满足顶升同步的要求，千斤顶宜采用统一型号。为了保证顶升时梁体受力面扩大、均匀受力，在千斤顶底下垫30030010mm钢板，顶面垫25025010mm钢板，千斤顶必须支顶在腹板底,千斤顶安放必须平稳。所有千斤顶及泵站进场前均应进行保养。 c.设观测标志 顶升前在桥面紧急停车带上设观测标志。其中每孔设4个（纵向2个、横向2个），顶升
19、时，由专业技术人员对梁顶面进行测量，以便准确反映梁体顶升时竖向变位。设置观测标志的原则是均匀对称，不受行车干扰破坏。 d.准备工作 梁体在顶升前应详细测量墩台处梁底及墩台帽顶面标高，以便精确确定顶升高度。不能轻率行事，否则将改变梁体拱度，增加梁体内力。同时，由于梁板顶升后在桥台处会出现最大10mm错台，为了缓冲桥上通行车辆在桥台处的冲击力，在桥面靠近桥台背墙处顺桥宽度内铺垫厚度为10mm软橡胶板。另外，梁体顶升前在墩台顶水平位移方向设限位装置，以防梁体在顶升过程中平移。 顶升前还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
20、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，安装位移计，准确量测顶升位移，控制在5mm范围内，在顶升时同时用钢板尺测量高度并填写好施工记录，以便观察控制顶升高度变化。 e.顶升 千斤顶放置在支点位置，由专人指挥，统一发令，每次顶升高度为5mm。顶升过程中要设置临时支点，临时支点上每顶升一次放置一块5mm厚的钢板。千斤顶由泵站控制，每台泵站控制多台千斤顶，每个千斤顶要由专人负责，随时测量，保证每个千斤顶处的顶升高度基本保持一致，最大误差不能超过1mm。 顶升时以竖向位移和千斤顶油压表读数进行双控。竖向位移用桥面上设置的观测标志和墩顶位移计确定，要求竖向位移差基本保持一致。竖向位移
21、观测人员要随时与泵站操作人员保持密切联系，指导操作人员进行操作。同时，各泵站操作人员通过油压表读数随时进行调整。顶升时各油压表读数与理论计算误差值不超过1Mpa。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，当梁体脱离支座时，及时拆除原支座及墩台帽顶面到梁体间的连接件，拆除支座后及时安装新支座。为了保证新支座受力平衡，安装前在支座下平铺一层高标号水泥砂浆或环氧砂浆确保支座密贴，新支座位置一定要准确。在拆除千斤顶时，要同步均匀缓慢卸载。 f.回落梁体 待安放支座完成并经检查合格后，将梁体用千斤稍微顶起2m
22、m，拆除楔形钢板搭设的临时支垫。缓慢回落千斤顶，使支座整体受力。回落过程中一定要注意保证所有千斤顶同步回落。最后拆除桥面上桥台处铺垫的软橡胶板，恢复正常交通。 4.2更换支座施工步骤 a.采用该方案更换支座具体施工步骤 (1)在桥面上桥台背墙处铺垫厚度10mm软橡胶板、搭设工作脚手架，在墩台顶水平位移方向设限位装置，安置千斤顶（部分净空不足、不能满足千斤顶安装空间要求时，需重新选用符合高度要求的千顶或在盖梁顶部安装千斤顶位置需保护层凿槽1-3cm、也可加工“Z”型钢支架挂在墩台顶面为安放千斤顶提供操作平台）； (2)梁体同步整体顶升； (3)抽换旧支座，重新安装新支座； (4)更换支座检查验收
23、，同步均匀回落千斤顶、缓慢卸载使新支座均匀受力； (5)拆除工作脚手架，恢复盖梁原貌，转移设备，下一施工点支座更换。 b.具体施工工序 施工准备搭设支架安放千斤顶同步顶升搭设临时支垫安放支座拆除临时支垫回落千斤顶检查验收 5施工人员组织及方案实施计划 施工人员组织将根据工程实际情况，组织一套以项目经理部为指挥中心的高效、精干、强有力的领导机构和装备先进、技术过硬、朝气蓬勃的施工队伍。另外，根据我们多年施工的专业实力和经验，同时要有具备组织邀请多名具有高级职称的桥梁专家及教授作为专家组，帮助解决施工中可能遇到由于桥梁顶升出现的新技术、新难题及在不同顶升状态下桥梁的受力分析。 5.1设备、人员材料
24、运到施工现场的方法 机具、设备、支架等材料设备采用汽车直接运至工地，人员通过火车或客运汽车运输至工地，同时需要考虑到工地点多线长等具体实际情况，要专门为工地配备两辆以上专用工具车辆，保证工地灵活机动需要。 具体项目需通过对现场实地查勘并开会研究后，再拟定在现场成立由项目经理和总工程师组成项目领导班子，一般下辖三个作业班组，分别是施工准备组、监控组、顶升更换作业组，各组之间配合采用对讲机通话联络。计划投入的施工劳动力人数根据施工规模确定，根据工作面分成若干班组，每组不少于30人左右，保证进行平行流水作业。 施工人员将在现场临时居住，项目部主要人员及各组负责人对外联系均采用手机，为保证联系方便，其
25、手机号码统一造册公布。同时为不同工作面配备一台30kw以上发电机，解决施工时临时用电。 5.2施工计划 采用按该方案更换支座，单幅每联更换支座根据每联连续的孔数配备人员和设备（满足同一联多孔同时更换需要），施工计划如下： 第一天，施工准备、千斤顶及配套设备维修保养、检验，在桥面铺垫橡胶板、设横向限位装置，搭设支架及工作平台、现场测量做观测标记，收集整理测量数据； 第二天，施工设备安装，材料、人员全部就位，准备顶升； 第三天，梁体整体顶升，抽换支座； 第四天，新支座安装，检查、验收、落梁； 第五天，拆除工作平台和转移设备至下一工作点。 更换一联共需5个工作日。 6施工建议及施工安全注意事项 6.
26、1施工建议 首先要搭建施工操作平台，仔细认真检查支座错位、变形情况，做好记录和标记，其次，应排除估算梁体顶升断面中附属物件（如桥面连续钢筋、防震锚栓、防震挡块、护栏扶手、管线的型钢托架、电缆钢套管、梁端异物等）的竖向约束力，确保梁体在顶升时外阻力（除梁体自重、湿接缝、桥面系自重除外）最小。最后，通过计算采用足够起重力的顶升设备，将纵横向若干片梁同时抬升至一定高度，使顶升设备全部受力，当梁体与支座完全分离时，做好一切准备，再将支座按标记位置放置到位，回落所有顶升设备。回落过程应同时均匀缓慢进行，恢复支座反力。 6.2施工安全注意事项 a.梁板顶或桥面上有交通通行或周围有振动作业应通过交通管制措施
27、限制行车速度，停止振动作业，特别是通行车辆不得急刹，不得任意停留，避免产生过大的冲击荷载，应尽量减少干扰； b.设专人统一指挥，顶升或回落同时、均匀一致； c.顶升过程中要有专人观察板顶、桥面及负弯矩区段有无开裂，如有，应立即停止顶升，并采取适当措施； d.梁体顶升到位后，支座更换时操作手采用专用工具安放支座和支垫钢板，应尽量避免身体各部位进入梁体与盖梁间，避免发生意外事故； e.每一起重设备一个操作手，做到一机一人，专人专用。 f.顶升起重操作施工时一定要要遵守起重操作规程，不得违章作业。 7更换支座施工项目实例 8总结 8.1主要结论 采用分离式油压薄壁扁型千斤顶同步顶升更换支座，该方案顶
28、升设备的高度能满足净空要求，千斤顶直接放置在盖梁上操作，由于实施过程中为同步顶升，针对同类型板式支座的桥型都可以施工。 该方案和施工工艺更换支座,使桥上行人和车辆完全感觉不到桥的提升,可以自如的通行。梁体受力均匀，施工操作简便，可以通过泵站集中控制进行同步顶升作业。该方案优点是千斤顶安置方便灵活，不受桥型和桥下地理条件限制，顶升位移及同步性能可精确控制，施工需要的操作人员少、施工方便灵活、施工工期较短、不影响运营、经济实用，一般更换一孔支座直接施工成本也就几千元；顶升时梁体受力合理，针对同类工程特点其操作实施可行性强。作为亲历者成功的总结并实践了不中断交通更换支座的施工方案和施工工艺，为推广普
29、及更换桥梁支座的施工工艺做了有力的实践应用。 8.2前景展望 对更换桥梁支座实施方案进行深入的探讨和总结，与已经运营多年的高速公路进行必要维修养护是密不可分的，进一步对其更换支座的施工工艺进行介绍，为将来从事高速公路养护维修工作者来说具有可实用性和可操作性。若高速公路运营期间采用中断交通进行支座更换的社会影响来说得不偿失，无论从技术方案比较或从经济角度说要省时又省力，在选择不中断交通条件下讲究的是更换支座要经济、安全、合理和具有实用价值的方案和成熟的施工工艺，本文所探讨的方案和工艺其意义非凡，其减小社会影响和节约经济的价值是不可估量的。 随着高速公路开始运营到若干年以后，其桥梁支座会不可避免产
30、生变形或老化，需要养管单位不断的进行桥梁支座的维修和更换（除非公路桥梁报废、不再运营使用）。针对这一市场前景，探讨和总结在不中断交通的前提下更换桥梁支座，是为了保证高速公路既能正常运营，又能保证桥梁支座可正常化更换。因此对于更换桥梁支座采用经济、合理、操作简便的方案和可行的施工工艺来说，无疑对节约高速公路的运营成本具有十分重要的现实意义。 参考文献: 1交通运输部,公路桥梁加固施工技术规范（JTG/TJ23-2008）S.北京：人民交通出版社,2008. 2交通部,公路桥涵养护规范（JTJH11-2004）S.北京：人民交通出版社,2004. 3西安公路研究所,西宝高速公路千河桥维修加固工程施工图说明,2003. 4李吉林,李雄标,公路桥梁顶升技术J.工程质量,2002. 5贺玉辉,高速公路不中断交通桥梁支座更换技术J.内蒙古公路与运输，2008. 6胡竟强，公路桥梁支座更换施工技术J.公路与汽运，2007. 注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。 第 19 页 共 19 页
