超薄型液压千斤顶更换桥梁板式橡胶支座施工工法

超薄型液压千斤顶更换桥梁板式橡胶支座施工工法完成单位：海南万泰建筑工程有限公司海南楚商建设工程有限公司主要完成人：张小龙、邱京信、吴乾敏、余浪强、沈欣遂1前言近几年来，随着我国社会经济的快速发展，交通运输的压力也越来越繁重，同时桥梁的建设也取得也举世公认的成绩，但是桥梁也随着使用年限的增长，桥梁的结构危害问题已日益突出，桥梁加固任务十分繁重。桥梁结构形式虽然各不相同，但时支座一但出现病害，将严重影响桥梁的承载能力、使用寿命和交通安全，并且其维修、更换或调整技术难度非常大，使得在施工过程中存在较大的风险性，因此施工时要有专业的技术方法、专业的队伍，以防损坏桥梁结构，造成经济损失和人员伤亡。桥梁支座是连接桥梁上部结构和下部结构的传力和连接装置，是桥梁的重要构件，可谓一座桥梁的咽喉所在，关系重大，在提高桥梁稳定性和安全性上具有不可替代的作用。目前，新建的桥梁几乎全部选用优点突出、应用广泛的橡胶支座，橡胶支座的使用寿命通常短于桥梁的主体结构，不利于桥梁耐久性的实现。特别是高速公路桥梁，橡胶支座的用量大，病害多，事故频繁发生，支座病害处治及更换更是刻不容缓，以确保桥梁处于正常的使用功能状态。我国的社会经济仍在不断的高速发展，桥梁支座更换势必会越来越多，因此桥梁支座更换施工技术必将得到广泛应用。为了给桥梁板式橡胶支座更换施工提供有力的技术支持，特编制本施工工法。2工法特点2.1施工时对交通、对环境影响小、施工速度快，经济效益和社会效益均较好。2.2施工工序简便，易于操作，安全可靠，投入的人力、物力较少。2.3现代化程度高，利用计算机控制顶升设备工作，达到同步顶升的目的。利用百分表精确测量桥梁顶升的高度，减小测量的误差。2.4施工操作环境要求低。超薄型液压千斤顶法更换桥梁板式橡胶支座可用于在梁底大于等于3cm的缝隙间安装千斤顶。此施工工法不仅可以用于陆地桥梁支座更换，还可以很好的用于水面上桥梁支座的更换。2.5支座可按设计尺寸订货，工厂制作、工地安装、有利于保障施工进度。3适用范围适用于各类桥梁板式橡胶支座的更换。4工艺原理板式橡胶支座又称弹性支座，具有足够的竖向刚度以承受垂直荷载，能够将上部结构的反力可靠地传递给墩台；有良好的弹性以适应梁端的转动；有较大的剪切变形以满足上部结构的水平位置；可以产生很好的防震作用，能有效减小动载对桥梁结构所造成的冲击作用，对于增加桥梁结构自身的安全实用性、有效延长桥梁的实际应用寿命具有非常重大的作用。板式橡胶支座技术性能优良，结构相对比较简单，具有制造方便快捷、功能牢靠、易于更换、无需养护、维护简便、有隔振作用、造价低廉等优点普通板式橡胶支座是由若干层天然橡胶片与薄钢板经硫化、粘合、加压而成。由于板式橡胶支座具有水平剪切的各向同性，能良好传递上部构造多的变形。在弯、斜桥的使用中优点突出。该产品除具有普通支座的功能外，还具有在梁端作用力作用时通过表面橡胶层调整受力中心的位置，逐渐将力扩散到板式橡胶支座的钢板和橡胶层，使支座受力均匀，尤其适用于斜交桥，立交桥等坡度桥的场所。四氟板式橡胶支座就是在普通板式橡胶支座的表面粘复一层1.5mm-3mm厚的聚四氟乙烯板，又称之为：四氟滑板式支座。除具有普通板式橡胶支座的所有功能外，聚四氟乙烯板与梁底不锈钢板之间的低摩擦系数，使上部构造的水平位移，不受支座本身剪切变形量的限制，能满足一些桥梁的大位移量需要。该板式橡胶支座除具有球形橡胶支座的功能外，还特别适用大位移量的桥梁。活动机理：利用橡胶的不均匀弹性压缩实现转角，利用剪切变形实现水平位移。4.1同步顶升，精确测量根据现场设计图纸要求，在计算机上设置顶升高度，开启液压系统，利用计算机顶升过程监控软件对其顶升压力、顶升误差、顶升速度进行监控，达到同步顶升的目的，避开顶升时压力过大，造成桥梁损坏。为保证顶升高度的准确性，顶升高度采用百分表测量，操作方法：首先在每个墩台处安排1个专业技术人员设置原始测量标记，并记录，必须保证测量记录准确。然后在顶升过程中，在每个测量标记处进行测量，同时做好记录，并与设计顶升高度对比分析。4.2工厂加工生产工厂应根据现场设计图纸要求，按板式橡胶支座生产工艺进行生产。具体可分为两步：第一步是原材料生产。这个过程主要是严格按照国家板式橡胶支座规范的要求选用合格的原材料，且进厂后应进行验收检验，然后按操作规程生产板式橡胶支座的橡胶片和薄钢板，并控制橡胶片和薄钢板的质量符合规范的要求；橡胶片生产流程为胶料配合→炼胶→成型裁片→胶料快检，与其同步进行的是薄钢板的生产流程为钢板冲制→喷砂处理→涂粘合剂。如果为四氟板支座还应制作四氟板并在四氟板上涂粘合剂。第二步是硫化粘合。硫化前应使橡胶片和薄钢板保持洁净，然后严格按照国家的规范规程的要求涂刷粘合剂、加压硫化，待达到规定的硫化时间后方可停止硫化。硫化后要对产品进行修整，出厂前加工厂还要对支座进行出厂检验，必要时还应进行型式检验，合格后方可出厂。4.3现场安装板式橡胶支座更换施工是将超薄型液压千斤顶安放在桥梁墩台或盖梁顶面，通过控制系统操纵，让所有千斤顶同步工作，将桥梁按设计要求采用分级顶升法进行整体同步顶升，顶升过程中不间断的全面的检查比较每片梁的控制参数，顶至设计要求的高度后拆除原损坏的支座，将新支座安装就位，并检查支座安装的各项指标，符合设计要求后开始落梁、观察测量，调整无误后拆除系统装置及保护装置，恢复原貌。5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程施工准备→搭建施工平台→布置顶升系统→顶升准备→称重→试顶升→正式顶升→拆除原支座→安装新支座→落梁就位→观察测量→拆除顶升系统并清理现场。5.2操作要点5.2.1施工准备选用符合设计要求的支座，支座进场后检查制造合格证、出厂检验报告，并对支座按规范要求进行试验检测，不合格构件不得安装。所有设备均应满足施工的需要。梁体顶升作业前对千斤顶、配套高压油泵油表及百分表进行标定。现场进行踏勘，详细了解周围的情况和各类部件尺寸，绘制当前支座位置及分布图。施工作业前，对所有参与施工作业的技术人员、作业工人进行安全、技术交底和培训，使每个人都熟悉顶梁换支座的技术要求、质量控制标准以及安全注意事项，熟悉各自的职责范围，确保支座更换过程中每项工作都井然有序。对需更换支座的梁体、墩台及支座进行系统检查。梁体、墩台主要检查是否有混凝土裂缝、掉块脱落、空洞、下沉等情况，支座主要检查支座座板与梁体、垫石的连接情况等。根据施工现场情况，采用全站仪观测施工墩柱的回位情况，以确保顶升时的安全进行。施工前，将被顶升的梁跨约束解除，如将防撞护栏切缝断开、桥梁伸缩缝进行拆除、抗震钢销切断、拆除墩台侧面泄水管道等。以确保整体同步顶升过程中本桥跨不受其他桥跨影响。采用分级顶升法进行梁体同步顶升时，对于纵坡较大的桥梁应在伸缩缝处布置梁体防滑移装置，对于纵坡较小的可直接进行分级同步顶升。搬运、吊装时不得碰撞，损坏和污染构件。5.2.2搭建施工平台根据施工现场周围环境搭设施工操作平台，操作平台的搭设场地必须平整坚实，具有足够的承载力；搭设场地不满足要求应采取措施进行处理；搭设操作平台应符合《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011、《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》JGJ128-2010或其他国家现行规范的要求。在墩、台顶或盖梁上设置临时平台，对空间不足部位可采用增加抱箍、钢挂架等形式加宽墩台顶面积，以确保施工的安全实施。5.2.3布置顶升系统墩台顶面或盖梁顶面设置千斤顶的位置应打磨平整，保证梁体顶升时千斤顶垂直作用于墩台或盖梁顶面及桥梁底面。千斤顶布设的数量、位置应符合设计要求。千斤顶布设时应保证头部距梁体混凝土边缘不小于10cm。千斤顶底部与墩台、盖梁顶面及千斤顶顶帽与梁底间应分别垫设分力钢板与橡胶减隔板各一块，防止由于应力集中造成墩台、盖梁顶面或梁底混凝土损伤。若墩台、盖梁顶面与梁底间空隙允许可用刚性横梁代替分力钢板，刚性横梁顶部应按梁纵坡铣刨，安装就位后保证横梁竖直。千斤顶安装就位后，接通高压油路，调试PLC液压控制系统，检查油管密封情况。施工时在检测监控处安装位移传感器，以准确控制同步顶升的高度；在检测监控处安装百分表，以准确测量梁体顶升高度的变化。5.2.4顶升准备顶升系统可靠性检验.1元件的可靠性检验：液压系统的元件均应采用优质产品。在正式实施顶升前，应以70%～90%的顶升力在现场保压不小于5小时，再次确认密封的可靠性。.2系统的可靠性：液压系统在运抵施工现场前应进行满荷载试验不小于24小时，进行满荷载循环试验，使系统无故障无泄漏。.3液压油的清洁度：液压系统的连接软管在进行严格冲洗、封口后移至施工现场，施工现场安装完毕进行空载运行，以排除现场装配过程中，可能意外混入的污垢。系统的清洁度应达到NAS9级。.4力闭环的稳定性：力闭环的调试应采用死点加压，逐台进行，力的误差应控制在5%内。.5位置闭环的稳定性：正式实施顶升前应做位置闭环检测，保证系统顶升的安全性与同步性。清除杂物千斤顶安装完成以后顶升前应仔细检查顶升段两端伸缩缝内是否有影响顶升的杂物，尤其是混凝土。如果伸缩缝里有杂物，顶升前必须予以清除。顶升作业时间段的取定对顶升一联连续梁的两侧伸缩缝的宽度变化进行全天24h监测，计算出伸缩缝变化平均值对应的环境温度，并根据当地温度的全年平均值所对应的平均缝宽进行对比，取最接近该型号伸缩缝的平均缝宽的温度值进行顶升作业。顶升控制区域划分及液压系统布置.1控制点的划分原则应为顶升过程安全可靠，特别着重同步性和桥体的姿态控制。.2位移传感器与中央控制器应相连接，形成位移的闭环控制，实现顶升过程中位移的精确控制。.3顶升泵站设置应使千斤顶油管长度经济合理，尽可能将泵站设在作业段中间部位。顶升系统结构部分检查顶升施工前，应对顶升系统结构部分进行检查，检查内容如下：1、千斤顶安装是否垂直牢固；2、施工平台安装是否牢固；3、限位结构安装是否牢固，限位值设值大小是否符合要求；4、影响顶升的设施是否已全部拆除；5、顶升结构与其它结构的连接是否已全部去除。顶升系统调试检查.1液压系统检查要求1、油缸安装必须牢固正确；2、泵站与油缸之间的油管连接必须正确、可靠；3、油箱液面，应达到规定高度；4、备用液压油必须满足施工需求，加油必须经过滤油机；5、液压系统运行正常，油路无堵塞、无泄漏；6、液压油必须通过空载运行过滤清洁。.2控制系统检查要求1、系统安装就位并已调试完毕；2、各路电源，其接线、容量和安全性都应符合规定：3、控制装置接线、安装必须正确无误；4、应保证数据通讯线路正确无误；5、PLC控制系统运行是否正常，液压系统对控制指令反应是否灵敏；6、各传感器系统，保证信号正确传输；7、系统能否升降自如；8、光栅尺的工作情况；9、各种阀的工作状况是否正常，是否需要更换。.3监测系统检查要求1、百分表安装牢固、正确，没有遗漏；2、信号传输无误。.4初值的设定与读取1、系统初始加载应由液压工程师、土建工程师共同确定并报总指挥，最终由系统操作员输入PLC；2、读取控制系统力传感器和位移传感器初值或将其归零。顶升前现场检查.1顶升前应对桥梁基础、墩台、主梁、桥面系和附属工程的技术状况进行全面检查。.2顶升前应对顶升作业段通行车辆进行限速，限速不得超过30km/h。5.2.5称重保压试验.1按计算荷载的70％～90％加压，进行油缸的保压试验不小于5小时。.2达到时间后应检查整个系统的工作情况、油路情况。称重.1为保证顶升过程的同步进行，顶升前应测定每个顶升点处的实际荷载。.2称重时应依据计算顶升荷载，采用逐级加载的方式进行，在一定的顶升高度内，通过反复调整各组的油压，以确定一组顶升油压值，使每个顶点的顶升压力与其上部荷载基本平衡。.3为观察顶升处是否脱离，应用百分表测定其行程。.4将每点的实测值与理论计算值进行比较，计算其差异量，由液压工程师和结构工程师共同分析原因，最终由领导组确定该点实测值能否作为顶升时的基准值。如差异较大，应作相应调整。5.2.6试顶在正式顶升之前，应进行试顶升，试顶升高度应为设计要求的高度。顶升后观察和考核整个顶升施工系统的工作状态、对称重结果的校核、梁体整体姿态、结构位移等，为正式顶升提供施工数据。顶升系统启动后现场各组人员应全部就位，密切观察桥梁是否有异常情况出现，设备、仪表是否正常工作，显示读数是否在合理范围内。顶升时应控制顶升速度不超过1mm/min，最大试顶升高度应按设计要求确定。顶升应按设计要求分级顶升，每顶升一级完毕后，应持荷10min，观察梁体情况及设备状况。如有异常情况，应立即回油、落梁，问题解决后再进行试顶，直至梁体受力及设备运行正常。顶升就位后，根据控制系统显示的顶升重量复核各支座承受的压力，如有异常，则应考虑调整支座型号。顶升系统预顶完成后，读取此时液压表、位移传感器、百分表的数据，并以此时的数据作为初始的“零”状态数据，同时对每个观测点的数据做好详细记录。试顶正常后，应平稳落梁。每次起顶时，千斤顶必须调整至同步，再增加供油。5.2.7正式顶升试顶结束后，观察若无问题，便可进行正式顶升。正式顶升时应采用分级顶升法进行逐级顶升，每一级顶升标准行程应符合设计要求，一般不超过3mm。顶升时必须按设计要求的预设荷载进行加载和顶升。正式顶升时，应根据分级顶升要求的各项数据，重新设定PLC液压系统的压力、行程高度。每级顶起高度达到设定的高度且系统自动保压后，由专业人员观察梁体微小变化及顶升设备的运行情况；同时应采集各检查点位移数据及顶升系统的压力、设定的行程值，并做好详细记录。如有异常情况应立即查找和分析原因并及时调整恢复。每级顶升完毕经专业人员全面检查无误后，方可继续下一级的顶升。当梁体离开支座后，每顶升一级完毕后必须加垫临时支撑，以确保梁体整体稳定。每次顶升高度稍高于支撑块厚度，能满足支撑块安装的要求即可，不宜超出支撑块厚度较多，以避免负载下降的风险。临时支撑布设位置应符合设计要求。临时支撑块可采用5mm钢板，钢板安装应平稳、牢固，防止顶升至设计标高千斤顶卸载后钢板间压缩量过大而造成梁体回落较大。当梁体顶升至设计要求的高度时，应立即停止顶升，安装临时支撑，并将梁体由千斤顶转落至临时支撑上，锁死千斤顶油压后，采集各项数据。数据采集必须在临时支撑固定完成后进行。顶升过程中，千斤顶必须保持同步，相邻液压顶组的行程误差不得超过0.4mm。顶升过程中，应加强观察测量，并及时将测量数据报送至现场指挥部。现场指挥部应组织技术人员对测量数据进行分析对比，若有偏差，应分析产生的原因并及时进行处理。顶升过程中，根据在拟定梁板部位粘贴的应变片，通过计算机及时采集各观测点的应变数据，并适时观测梁体混凝土、梁底裂纹产生与变化及其它附属设施的变化情况，如有异常情况，应立即停止顶升，并及时查明原因，采取相应的措施。0梁体顶升过程中，应加强对桥面、梁体及柱身裂缝进行观察，如果桥面、梁体及柱身裂缝发展明显时，必需立即停止梁体顶升，查明原因采取措施后方可再次进行梁体顶升。1顶升过程中，应有专人负责记录百分表读数，以精确测量顶升高度。2顶升过程中必须设专业人员负责对液压控制系统进行操作，保证按设计方案步骤顶升的正常进行。保证支座就位的准确性与水平性；梁体正确回落就位后，保证支座受力均匀。3顶升过程中，为确保行车及顶升施工安全，应在桥面错台处采取有效措施。5.2.8拆除原支座在顶升系统保持恒定压力及临时支撑的稳定性满足要求后，采集百分表、位移传感器的位移数据，如果下移量在2mm以内，且不影响支座的拆取与安装将原支座沿梁顺桥向纵向取出，清理支座放置位置及周围杂物，并除去防震锚栓及套筒。当桥梁垫石顶支座凹陷，周围被桥梁垫石混凝土包围，且垫石顶凹凸不平，无法取出旧桥梁支座时，应对现状桥梁垫石顶混凝土进行凿除。5.2.9安装新支座安装新支座前，应对垫石顶标高进行测量。当达不到设计标高时，应对垫石顶杂质进行清理，涂抹环氧砂浆将垫石顶找平至设计标高。若原支座有下钢板，安装新支座前应打磨去除钢板面铁锈。若新支座为四氟板式橡胶支座时，支座下应设置下钢板，支座顶面应设置不锈钢板。下钢板面及与四氟板接触的不锈钢板面应光滑平整且不得有损伤，以免增大摩擦系数及损坏四氟板。钢板安装位置应准确、稳固，必要时应对下钢板进行防腐镀锌处理。安装新支座前应根据设计要求精确放样，用十字交叉线标明支座的平面位置及方向。安装新支座前，应检查新支座是否与设计图纸相符，再按照设计图纸的要求，利用辅助设施将新支座沿预设轨道平移至设计位置，就位应准确。安装四氟板式橡胶支座时，四氟面的储油凹坑内，应涂刷充满不会挥发的润滑剂，以降低摩擦系数。5.2.10落梁就位落梁前应由专业技术人员根据设计图纸要求对支座进行全面检查，在各项指标均符合要求后，方可拆除临时支撑，开始缓慢落梁。临时支撑应分阶段拆除，不得一次性拆除。落梁前为防止落梁时梁体发生水平位移，可在支座或上部构件两侧设防滑挡块及在梁体两侧的桥台或桥墩挡块与梁体间加塞木板。也可采用木制三角垫块安放在梁两侧加以定位。挡块、木板、三角垫块应在落梁工作全部完毕后经检查无误后予以拆除。新支座安装完毕后，对梁体进行超顶升，拆除临时支撑的薄钢板，然后按照设计要求的加载步骤逐级减载落梁。落梁完成，应使新支座表面与新支座上钢板密贴。落梁时不得碰撞支座。落梁过程中也应加强观察测量，若有异常应及时调整。落梁完成后，若发现下述情况，应重新顶起梁体进行调整，直至满足设计及规范的要求：1、个别支座落空，出现不均匀受力。2、支座发生较大的初始剪切变形。3、支座偏压严重，局部受压，侧面鼓出异常，而局部落空。5.2.11系统拆除及现场清理系统拆除前，应由专业技术人员观察支座的动向及梁体的变化，采集位移数据及新支座与原支座的残余值，与原测量值进行校核，如有异常及时调整。观察测量无误后方可拆除顶升系统装置。顶升系统拆除后应采用棉丝擦洗支座及周围污垢，保持墩柱及支座清洁。施工完毕应清理施工现场，恢复原貌。6材料与设备6.1主要材料板式橡胶支座（分为普通板式橡胶支座和四氟板式橡胶支座）、钢板、橡胶垫片、环氧砂浆、四氟板润滑剂。6.2机具设备超薄型液压千斤顶、百分表、水准尺、计算机、位移传感器、高压油泵机、油表及分流阀、空压机、电锤、电动圆盘磨光机。7质量控制7.1执行标准本工法必须参考执行的标准有：1、《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2011；2、《公路桥梁加固施工技术规范》JTG/TJ23-2008；3、《城市桥梁工程施工与质量验收规范》CJJ2-20087.2材料质量控制7.2.1材料应由公司物资部门统一采购具有合格证明的材料。材料进场后，材料员应会同监理工程师对材料的名称、规格、型号、数量、质保书等进行核实，填写《进货物资记录表》，监理工程师和材料员签认并见证取样送检。经复检不合格的材料不得使用，并应立即退场。项目部应妥善保管材料的出厂合格证、试验证书等以备检验。7.2.2进场后的材料应进行妥善的保存，做好材料的归堆、隔离、标识、遮盖、仓储等工作，材料员进行经常性的检查，发现问题应及时采取处理措施。7.2.3设置的标识牌，应注明材料名称、规格型号、进货日期、状态（合格、不合格、待检）、使用部位。7.3顶升的质量控制7.3.1顶升时应严格控制顶升的速度、步距，密切检视梁体的变形、位移。7.3.2顶升时千斤顶的设置应确保施工安全系数不得低于2.0。7.3.3顶升时以顶升高程和油压两项指标进行顶升控制，高程误差不大于0.4mm，油压误差不大于0.5MPa。7.4支座安装的质量控制7.4.1严格控制支座安装的平面位置、中心高程、四角高程，平面位置允许偏差为2mm，高程允许偏差为5mm，四角高程允许高差为2mm。7.4.2控制支座底板的平整度，误差不大于2mm。7.4.3平面位置采用在垫石上用十字交叉线精确放样出支座的的平面位置及方向。7.4.4必须坚持三检制，向总包方、监理方报验经确认合格后，方可施工。7.4.5施工前，制定质量目标，并对所有人员进行专业培训和技术交底，必须持证上岗。8安全措施8.1支座安装施工的安全措施除应符合现行行业标准《建筑施工安全检查标准》JGJ59的规定外，还应遵守施工组织设计确定的各项要求。8.2安装支座用的施工机具在使用前应进行严格检查，符合规定后方可使用。8.3施工人员作业时必须戴安全帽，系安全带，并配备工具袋。8.4项目部应编制专项方案，必须严格执行审批手续。并对所有人员进行安交底。特种作业人员必须持有《特种作业操作证》。8.5施工作业范围应设置围挡，并悬挂安全标识。8.6应重点针对现场临时用电、施工机械的安全管理。8.7现场焊接时，在焊接下方应设防火斗。8.8脚手板上的废弃杂物应及时清理，不得在脚手板上放置施工工具。8.9安全人员应实行24小时巡检，确保施工现场安全。8.10顶升过程中，未经许可非作业人员不得擅自进入施工现场。9环保措施9.1噪声控制措施9.1.1现场在进行顶升时，要控制各种噪音机械的噪音。将机械安放在平整度较高的平台上，下垫木板。并定期检查各种零部件，如发现零部件有松动、磨损，及时紧固或更换，以降低噪声。9.1.2在施工现场应搭设封闭式作业棚，将带噪音的机械放置在作业棚内，以起到隔声的效果。9.1.3繁华地段必须进行夜间施工时，应在环保部门办理夜间施工许可证。9.2垃圾控制措施9.2.1应把撕掉的包装纸、包装箱、施工废渣等集中堆放，完工后统一清运至当地政府指定地点处理，不得随意丢弃，避免环境污染。9.2.2施工前应认真检查各机具的连接部位，使用合格的液压油管，防止施工过程中油管爆裂造成液压油污染周围环境。10效益分析支座更换施工分析表施工方法难易程度交通影响环境影响施工速度工程造价超薄型液压千斤顶简易小小快低枕木满布式支架法一般大小中中桥面钢导梁法难小小