橋梁支座更換施工關鍵技術及質量控制

劉志國 申 聰 朱 超 魏 洋 錢 昊 田 哲

（1.江蘇現代路橋有限責任公司，江蘇 南京 210049；2.南京林業大學 土木工程學院，江蘇 南京 210037）

為延長橋梁的使用壽命，降低管理養護的運營成本，確保橋梁本身的安全，對病害橋梁的加固維修顯得更加重要。在橋梁病害中支座病害所占比例較高，支座是橋梁結構的重要構件，它連接橋梁上、下部結構，起到傳遞荷載，適應變形的功能，是橋梁的關鍵部位，一旦損害將嚴重影響橋梁的承載能力和使用壽命。

1 現存典型問題與分析

橋梁支座是橋梁主體主要構件之一，因設計、施工及使用環境等影響，需定期對其進行檢查、維修和更換，以保證橋梁運營的平穩性和安全性。但是，由于橋梁支座更換施工工期長、工藝復雜、安全風險高和施工成本高等因素，導致目前在橋梁支座更換項目實施過程中，在設計、施工等各方面和環節上存在著一些問題，嚴重影響橋梁支座更換的質量。

1.1 設計

由于常規橋梁加固維修項目規模一般不大，并未引起大型設計單位的重視，設計深度不夠，缺少設計對施工現場細節的指導作用，對質量控制產生不利影響。

1.2 施工工藝

操作頂升過程時，部分施工隊伍不能嚴格按照設計要求控制頂升過程，尤其是實際頂升位移控制不嚴，影響結構受力，嚴重時引起相應病害。

1.3 施工材料

1.3.1 結構膠

結構膠主要成分為環氧樹脂。一般工程上使用環氧樹脂與硅粉為主要成分的結構膠，成本較高、耐久性好。但部分施工隊伍采用改性乙烯酯為主要成分的結構膠，這種膠價格較便宜，但耐久性差，使用幾年后會發生粉碎性老化。

1.3.2 不銹鋼板

用于上墊石的鋼板必須采用符合標準的304不銹鋼板。部分施工單位會用其它較為便宜的鋼板替代，如201不銹鋼板、不銹鐵等，從外觀上來說，這幾種不同的鋼板幾乎沒有區別，但實際使用效果上區別很大：304不銹鋼板耐腐蝕效果能夠達到8～10年左右，而不銹鐵耐腐蝕效果只有2～3年，對于空氣酸度較高的地區只有1～2年。

2 橋梁支座更換施工技術

2.1 空心板梁橋超低凈空支座更換施工技術

某些空心板梁橋的板式橡膠支座是直接放置在橋臺或蓋梁上，支座處未設置墊石，只采用3～5cm階梯型砂漿調平層安裝支座。梁體底面與蓋梁頂面凈空非常小普遍只有6～8cm，最小處僅有5cm。支座更換時，由于凈空不足影響千斤頂的調平，無法增設支座上鋼板。傳統的解決梁底凈空不足的方法不能有效解決墊石鑿除、鋼板放置等后續工藝的操作空間不足等問題，采用蓋梁頂面切割和水鉆打孔的空心板梁橋超低凈空支座更換技術可解決上述問題。施工工藝為：首先，進行蓋梁頂面切割，通過先放線再安裝滑軌。其次，利用線切割機床切割蓋梁頂面保護層，高精度設備保證了布頂位置橫橋向及縱橋向的平整度。第三，進行水鉆打孔，通過鉆孔取芯機沿支座墊石位置鉆若干個孔，拆除墊石。該施工技術在某高速中得到推廣。采用該施工工藝具有保證千斤頂布頂位置平整度、降低施工難度以及提高施工工藝的可操作性、提高施工效率和加快施工進度等優點。

2.2 橋梁支座同步頂升更換施工技術

同步頂升技術是指以頂升位移增量保持一致或以頂升力保持一定將梁體頂升到設計預定高度的施工過程。首先鑿除蓋梁千斤頂位置下方的混凝土保護層，然后在設計位置放置千斤頂。千斤頂布置完成后，用臨時調平膠和鋼板對千斤頂上表面進行調平。準備工作完成后接通油管，安裝位移監測用位移線。使用同步頂升系統進行整聯頂升，每1mm為一個控制段；頂升至規定高度后，取出舊支座，鑿除舊墊石，用結構膠進行調平；調平后，在下鋼板周圍立模，將結構膠填塞模板內間隙，靜置4小時后可拆模；拆模完成后將新支座按要求擺放就位，用結構膠及鋼板對支座上部進行調平；上鋼板調平隔天可進行落梁；落梁完成后即可斷開油管，拆除千斤頂及其上下調平鋼板、臨時調平膠，修補蓋梁位置的保護層。

同步頂升過程中，應實時對頂升力、頂升點位置、頂升處的壓力、位移、應力及梁體變型、橫向縱向位移、梁底標高等進行監控，避免同步頂進過程中損壞梁間鉸鏈和橋面鋪裝，同時要避免梁體的扭曲，尤其彎梁。頂升過程的關鍵環節要做到實時監控，施工過程中上升均勻，確保上部結構無裂縫或偏移。

2.3 自平衡反壓式單支座更換技術

在實際橋梁養護維修工程中，會出現同一墩臺上僅有個別支座出現缺失、破損、老化開裂等病害，如果采用同步頂升方式對支座進行維修和更換，會面臨著實際需更換的支座數量與整體頂升的支座數量差距較大的問題，由此導致維修成本較高。橋梁少量病害支座更換可采用一種新型單支座更換技術，該技術最大特點在于能夠在支座更換前后及過程中嚴格控制梁底標高保持不變，該工藝具有保證橋梁梁體不變位、不中斷交通、維修成本低和施工工期短等優點。

技術原理：在新更換的支座下方設置一個可調高度的支撐裝置，調整支撐裝置高度使支座受完全承擔橋梁運營狀態下的靜載壓力，確保頂梁千斤頂頂力為零，同時梁底標高處于設計標高，此時，采用高強無收縮砂漿和支撐裝置澆注在整體作為支座墊石，完成支座更換。

該工藝將傳統的先做墊石后安支座調整為先安支座后做墊石，同時支座更換前后及過程中梁底標高保持不變。支座下方可調高度的支撐裝置可采用鋼質楔形上、下支撐板及對拉螺桿、螺母結構或鋼質螺旋結構等形式。

3 橋梁支座更換質量控制要點

橋梁支座維修加固是一項系統性的工作，應對橋梁支座損壞的原因有著清晰的了解和認識，從而能夠在此基礎上提升設計水平。對于橋梁支座維修加固的質量控制要點，建議如下：

（1）盆式橡膠支座的頂板和底板可用焊接或錨固螺栓栓接在梁體底面和墩臺頂面的預埋鋼板上；采用焊接時，應防止燒壞混凝土。

（2）盆式橡膠支座組裝時，其底面與頂面的鋼墊板應埋置密實。墊板與支座間平整密貼，支座四周不得有0.3mm 以上的縫隙。活動支座的四氟板和不銹鋼板不得有刮痕、撞傷。氯丁橡膠板塊密封在鋼盆內應排除空氣、保持緊密。

（3）梁的頂升和落梁應按設計要求進行，宜臨時封閉交通。

（4）支座更換完成后千斤頂頂起主梁，逐步撤除鋼墊板，同步緩慢回落梁板至更換好的支座，詳細檢查墊石及支座，確認壓緊密貼、位置正確后，撤除頂升系統。

（5）頂升千斤頂的布置應重點考慮梁體受力安全及支座更換操作空間。

（6）在梁體頂升和復位作業時，應實時監控頂升力、頂升高度、頂升速度和頂升的同步性。應通過監控測點實時監控梁體應力—應變以及裂縫、撓度和側向位移等變化。

（7）在頂升階段，應安排專人觀察百分表讀數并及時記錄上報。

（8）在支座安裝前，應測量原支座高程；新支座安裝完成后，應測量新支座高程；落梁完成后，再次對新支座高程進行測量，并填寫高程記錄表。

（9）在支座安裝施工過程中，應對支座中心橫橋向偏位、順橋向偏位和支座偏位等進行實時測量。

（10）加強施工監管及抽檢力度，委托專業單位對橋梁支座維修加固施工過程進行監管，加強現場抽檢力度，施工單位和管理部門要重視全過程施工管理，出現質量問題及時處理。

4 結論

本文分析了目前在橋梁支座更換領域的典型問題以及不足，介紹了目前幾種新型的橋梁支座更換施工技術，給出了施工原理、施工關鍵工藝，并在關鍵工藝、材料、過程監控和施工監管等方面提出了橋梁支座更換的質量控制要點，對橋梁支座更換的實際工程具有一定的指導作用。