淺議龍門大橋橡膠支座更換施工質量控制

摘 要：龍門大橋支座更換按照病害分析、擬定支座更換方案、準備工作、同步頂升、支座更換、落梁、質量控制關鍵環節、風險控制等工序施工。目前，支座更換設計與施工的資料較少，通過該橋支座更換的成功經驗為同類型橋梁支座的更換提供借鑒和參考。

關鍵詞：橋梁；橡膠支座；病害分析；更換；同步頂升；施工技術

龍門大橋于2010年10月竣工，于2015年8月更換支座，全橋一聯（7×30 m），上部采用裝配式預應力混凝土連續箱梁，每跨4片箱梁，墩臺支點處各設一道橫隔板，其它位置未設橫隔板，橋臺處各設一道伸縮縫，橋面寬為凈—9+2×1.75 m，雙向2車道，墩臺采用樁柱式墩臺，基礎采用樁基礎，蓋梁長12 m，寬1.7 m，高1.5 m，柱徑1.4 m，橋墩設普通板式橡膠支座48個，橋臺設聚四氟乙烯板式橡膠支座16個，共計64個支座，支座直徑375 mm，高度70 mm。龍門大橋立面布置圖見圖1，全景見圖2。

1 橋梁病害分析

1.1 板式橡膠支座老化、開裂

64個支座中有52個支座不同程度開裂，有斜裂縫，有水平裂縫，水平裂縫大多呈環狀并閉合，3環居多，最多達到5環，裂縫寬度2毫米居多，最大寬度4毫米，12個支座開裂評定標度為4，31個支座開裂評定標度為5。代表性裂縫見圖3，嚴重裂縫見圖4、圖5，斜向支座裂縫見圖6。支座裂縫原因分析：導致支座裂縫的原因是橡膠老化，橡膠質量不合格。橡膠支座的正常使用年限為50年[ 1 ]，該橋支座使用不到5年就出現了大面積嚴重裂縫，說明橡膠質量整體不合格。

1.2 板式橡膠支座脫空

有22個支座脫空，最大脫空面積達到75%，12個支座脫空評定標度為4，6個支座脫空評定標度為5。支座脫空見圖7。支座脫空原因分析：一方面是由于支座出現嚴重老化開裂，支座受力不均勻，橋墩連續段的箱梁受扭，支座壓應力重新分布，導致部分支座脫空。另一方面是由于施工中支座墊塊的標高控制不準確，導致支座脫空。

2 擬定支座更換方案

支座病害嚴重，沒有完好支座，需要全部更換。龍門大橋為一聯7跨連續梁橋，連續梁體系是超靜定結構，支點箱梁頂板有負彎矩鋼筋，相對于簡支梁而言，梁體頂升時裂縫受到限制，削峰的負彎矩梁段對橋面鋪裝的作用相對平緩，因此，該橋逐墩逐臺采用連通式同步千斤頂頂升工藝更換支座。

2.1 橋臺支座更換方案

橋臺支座墊塊面積大，蓋梁頂面沒有位置布置千斤頂，千斤頂只能布置在支座墊塊上，墊塊頂面距梁底凈高85-110mm之間，因此，千斤頂本體高度應小于85mm，選用本體高度為75mm的超薄型千斤頂，但超薄千斤頂內缸行程只有13mm，施工難度較大。梁體頂升到位后，需臨時可靠支撐梁體，橋臺沒有支撐位置，可采用自鎖千斤頂（頂升與臨時支撐為一體）。橋臺支座更換選定方案為噸位150T超薄型連通式自鎖型一拖十千斤頂同步頂升工藝，邊主梁梁下3臺千斤頂，中主梁梁下2臺千斤頂。

2.2 橋墩支座更換方案

橋墩蓋梁頂部布置千斤頂，蓋梁頂部距梁底凈距210-250mm，橋臺支座更換方案千斤頂行程只有13mm，頂升量受限，支座取出困難，千斤頂本體高度只有75mm，剩余135-175mm空間需用鋼板或其它小變形材料支撐，需要大量鋼板，借助臨時支撐倒一次的頂升方法需要成倍的鋼板，成本高，工期長，頂升不易控制，因此，橋臺支座更換方案不適合橋墩。一片箱梁重160T（一期二期恒載之和平均值），橋墩支座更換選定方案為噸位100T薄型連通式自鎖型一拖十四千斤頂同步頂升工藝，邊主梁梁下4臺千斤頂，中主梁梁下3臺千斤頂。橋墩千斤頂布置見圖8-10。本體高度140mm，內缸行程達到50mm，考慮到提升、安裝及拆卸不便，不易采用大噸位千斤頂。

3 支座更換準備工作

龍門大橋已完成詳細的檢查和評定，其它準備工作有：千斤頂、泵站等頂升設備配套標定，380V發電機檢查和維護，380mm×380 mm×20 mm、250 mm×250 mm×10 mm等不同尺寸鋼板制作（鋼板用量0.7T），搭設梯式架手架，制定脫空支座處治方案，記錄壓縮變形支座變形量，清除墩臺頂雜物，打磨布置千斤頂的蓋梁頂面、墊塊頂面及梁底，布置千斤頂，連接泵站，液壓泵站加油，千斤頂空載往復運動2-3次，以排除腔內空氣，封閉交通。

4 同步頂升

4.1 預頂升

對各項準備工作進行檢查并確認，為正式頂升做準備，預頂升以梁體頂起1mm為準，分為頂升、持荷和回落三個步驟。預頂升的主要目的是消除全套同步頂升系統可能出現的問題，如膠管老化滲漏、快速連接接頭漏油、油泵壓力不夠、內缸偏壓、初步同步狀態等，同時消除頂升過程中可能出現的非彈性變形[ 2 ]。

4.2 正式頂升

根據理論計算，頂升量應控制在25mm以內，在支座墊塊四角安裝百分表，通過百分表的讀數控制頂升量并控制梁體的轉動，頂升設備由專業人員操作，每組千斤頂（一片梁）由1人負責監控，由專業人員統一指揮頂升工作。分級加壓，橋臺頂升消除彈性變形后頂升量達到13mm時，橋墩頂升消除彈性變形頂升量達到20mm時，達到設計頂升量，鎖緊千斤頂上方的機械螺母，使負載更安全，自鎖后方可進行支座更換工作。按照頂升量和壓應力兩個指標控制頂升過程，以壓應力為主，頂升量進行校核。

5 支座更換

1）取出舊支座，重新測量支座位置，精確定位，安裝新支座，使用專業廠家合格支座，并按批量取樣檢驗。更換后支座見圖11。

2）支座與梁底之間有一塊500mm×500mm×25mm鋼板，梁體頂升后，鋼板離開梁底與支座頂面牢固粘貼，用大型撬棍在兩個方向翹起鋼板后用榔頭錘擊專門制作的扁頭鋼鏨，使支座與鋼板逐步脫離，取出舊支座，安裝新支座。

3）根據記錄的支座脫空數據處治脫空病害。梁體頂升到位后，移走原有支座，根據脫空處治方案，在脫空側喂不等厚度的鋼板或者在支座墊塊上用環氧樹脂砂漿找平，將新支座安放在測量后的位置上，使支座受力均勻。

4）根據記錄的壓縮變形量調整支座受力狀況。梁體頂升到位后，移走原有支座，在變形支座相鄰的支座下方喂入等厚度的鋼板或者在支座墊塊上鋪等厚度的環氧樹脂砂漿，將新支座安放在測量后的位置上，使支座受力均勻。

6 落梁

緩慢卸載落梁，嚴格控制同一墩臺橫橋向的同步回落，觀察支座變形狀況，使得同一個墩臺的8個支座變形一致并滿足要求，否則，記錄新支座變形量，再次頂升調整，直到支座變形滿足要求、受力均勻為止，最后開放交通。

7 質量控制關鍵環節

1）腳手架最高11米，整平夯實場地，用繩索將腳手架和墩柱及蓋梁固定，保證穩定性，防止傾覆。蓋梁寬度小，操作空間狹小，施工人員長時間保持蹲、坐、臥、爬等非站立狀態作業，因此采取墩柱縱向兩側搭設腳手架，架頂滿鋪踏板，兩側設高1.2m護欄。

2）橋梁墩臺施工粗糙，遺留砂漿阻撓梁體正常位移，墊塊高程控制不準確，部分支座鋼墊板變形大，部分支座位置不準確，嚴重影響支座受力和變形，部分支座取出困難，需要逐一清理、打磨和調整。

3）千斤頂頂升力富余量大，有利于同步頂升，嚴禁超負荷頂升，嚴禁超行程、偏載操作，超薄千斤頂最大行程13mm，薄型千斤頂最大行程50mm，泵站壓力表極限壓力值58MPa。泵站油箱在全部千斤頂完全回油的情況下加滿46#或32#液壓油，防止空轉。

4）千斤頂底部面積大，內缸面積小，應在梁底與千斤頂之間設置鋼墊板，以分散千斤頂產生的頂升力，避免混凝土因局部受力過大而遭到破壞，鋼板飛邊打磨平整，厚度不小于10mm。為了減少鋼板用量，縮短工期，降低費用，在千斤頂底部放置橡膠支座（不能使用待換新支座）代替部分鋼板，在千斤頂與支座之間設置鋼板，鋼板面積應大于支座面積，厚度不小于20mm，支座與鋼板組合的支撐形式充分利用了舊材料，支座的柔性同時能起到一定的調平作用。橡膠支座與鋼板組合支撐見圖12。

5）千斤頂頂面與梁底應完全平行，切忌千斤頂偏載或內缸受力不均而損壞千斤頂，也將導致梁底受力集中，局部混凝土壓碎。調平方法除了橡膠支座柔性調平法外，還有：

①鋪砂法。在支撐面鋪一定厚度的砂子，通過設置砂墊層面傾斜度來調平，當布置好的千斤頂需要精確調平時，可在支撐面需要調高一側喂入砂子并搗實。

②多把灰刀插入法。布置好的千斤頂需要精確調平時，可在鋼板之間需要調高的一側插入多把灰刀調整，灰刀交叉使用可增加調節厚度，調節灰刀插入深度可使鋼板之間的空隙密實。

6）梁端伸縮裝置高程調整。支座更換前伸縮裝置高差1.5mm，更換后伸縮裝置高差2mm，新支座變形較舊支座大，在新支座下墊450mm×450mm×20mm鋼板或鋪設環氧樹脂砂漿調整高差。

7）裂縫觀測。在支座更換施工前，對鋪裝層裂縫、橫隔板裂縫等既有裂縫進行長度、寬度和深度測量并作好記錄，在頂升過程中，對既有裂縫觀測其寬度及長度的變化情況，檢查有無新增裂縫，做好裂縫性狀的記錄與分析，同時觀測箱梁控制截面是否出現裂縫，加強墩頂負彎矩梁段鋪裝層裂縫觀察，加強橫隔板斜向貫通裂縫觀察[ 3 ]。

8）頂升量差控制。在各梁梁肋上設置高程控制點，以大量程百分表控制各梁的頂升量，4片梁頂升量差不應超過2mm，若超過此限值，應對千斤頂施壓進行適當調整，保證各梁均勻頂升。施工中發現，2片邊梁頂升量偏小，量差超過4mm，通過受力分析，確定量差是頂升力不平衡造成的，4片梁由濕接縫和橫隔板橫向鏈接為整體共同分擔荷載，中主梁兩側均有頂升力，邊主梁外側沒有頂升力，在兩側邊梁各增加一臺千斤頂，嚴格控制量差變化。

9）千斤頂對橋臺或橋墩反力作用點的定位，應確保其偏心受壓在允許范圍之內。嚴格實行專業人員統一指揮，確保同步頂升和頂升量差符合要求。同時，專業技術人員做好全程監測，嚴格進行施工記錄和拍照記錄[ 4 ]。

8 總結

龍門大橋舊支座橡膠老化嚴重，質量不合格，脫空嚴重，支座裂縫寬度、長度和深度超限，有繼續擴張的趨勢，支座不能正常使用，危及橋梁安全。經過充分準備，嚴格工藝流程，全程監控，全部支座順利更換，新支座未出現病害，施工達到了預期的效果。

參考文獻：

[1] 方建華，付文峰，李承昌.公路橋梁板式橡膠支座.失效判別及更換原則.公路交通科技應用技術版，2010（121）.

[2] 黎儒國，吳文明，周思鋒.超大噸位連續梁支座更換施工技術.公路，2011年3月第3期（39）.

[3] 龍鈞霆，楊遠飛，王新定.預應力混凝土連續箱梁橋支座更換施工技術，2014年10月第40卷第28期（186）.

[4] 王紹平.福州洪山大橋支座整體更換施工的方法和措施.福建建設科技，2005.No.6（46）.

基金項目：

本文系2016年甘肅省大學生創新創業訓練計劃項目“在役橋梁技術狀況評定訓練”（項目編號：201613519003）

作者簡介：

劉建林（1980-），男，漢族，甘肅慶陽人，本科，講師，橋梁與隧道工程專業，研究方向：橋梁健康狀況與診斷。