橋梁支座破損成因及墊石加固、支座更換

史永峰

山東省公路橋梁檢測中心有限公司 山東 東營 257100

引言

現代橋梁的長度、規模不斷增加，支座成為影響橋梁安全可靠運行的重要構件。橋梁支座在橋梁中主要是承受上部結構的載荷作用力，并將這些載荷及時傳導到橋梁底部基礎工程中，減少橋梁上部的壓力。因此，橋梁支座施工建設的質量直接影響橋梁的整體安全運行。橋梁支座如果發生破損的情況，非常容易出現影響橋梁安全的風險因素。本文從橋梁支座的特點出發，分析了橋梁支座發生破損的主要原因，對墊石加固橋梁支座的施工技術要點進行分析，研究了支座更換的工藝技術。

1 橋梁支座概述

1.1 橋梁支座

橋梁支座是位于橋梁的墩臺之上，頂面用來支撐橋梁的上部結構；能通過把橋梁的上部結構固定在墩臺上，將上部結構承載的作用力傳遞到墩臺上。橋梁支座的作用主要是：有效傳導橋梁上部結構產生的恒載，活載荷產生的豎向、水平方向的支撐反作用力。支座要保證上部結構在載荷、周圍環境和天氣環境的變化下，以及橋梁混凝土結構的收縮變形下能產生自由變形，這樣就能保證上部橋梁結構在受力情況下滿足橋梁穩固運行的靜力圖示。因為支座這種承上啟下受力的主要作用，在施工中對支座的安全安裝、可靠運行要高度重視。

1.2 橋梁支座的主要問題表現

我國橋梁施工中，雖然支座的作用非常重要，但受到多重因素影響，現有橋梁支座的安裝質量還存在一些薄弱環節，和西方現代化國家的橋梁支座安裝質量還有一定差距。目前，國內橋梁支座的質量問題主要表現為：一是橋梁支座的安裝位置精度不高。橋梁的跨度結構和墩臺之間設置的支座是保持橋梁穩定的重要構件，但目前存在支座橫向偏移過大，順橋向位置出現偏差，支座矩形支架長短方向受力不均勻等情況。二是橋梁支座的受力不均勻，沒有完全受力，導致支座的結構部分出現受力過大的情況，從而產生支座脫空、半脫空，敲擊移動等結合不緊密的情況。三是橋梁支座的墊石高度不符合設計要求，導致橋梁支座的承受負荷不均衡，橋梁質量不達標造成嚴重的安全隱患。支座墊石的問題主要表現為施工澆筑導致的脫空，橋梁支座下部墊層鋼板受力不均勻或者是尺寸太小無法全面承力等。四是支座產生剪切力變形，導致橋梁支座的整體承載能力下降，存在斷裂的風險。五是支座型號、施工流程不滿足設計標準，導致支座的安全運行受到直接影響。六是支座梁的底部鋼板沒有經過良好的防腐處理，容易出現老化腐蝕現象，造成支座底部不牢固，出現較大位移或者是傾倒的問題。

1.3 橋梁支座存在問題的原因分析

從施工前期準備階段看，橋梁支座的問題和支座選用的材料有很大關系。有的企業為節約施工成本，使用的支座鋼材選用的是普通鋼板，這些鋼板存在廢舊鋼材回爐再造的可能，導致鋼板很容易出現腐蝕、銹蝕情況。而且鋼板的平整度不滿足設計要求，外形尺寸存在偷工減料的縮水情況，這些問題都導致支座的鋼結構質量受到直接影響。在進行支座安裝過程中，因為施工操作人員對支座的安裝經驗不足，不能嚴格執行設計標準和工藝規范，導致支座的施工質量難以得到全面保證。因為支座的整體結構比較簡單，安裝的技術含量不是很高，導致施工人員忽視了支座安裝的質量控制，存在施工放樣細節處理不到位，支座標高控制不符合規范等[1]。

從施工管理階段看，橋梁支座的安裝施工管理中的問題主要表現為：施工管理中的技術交底內容不詳實，技術要求不清晰準確，導致施工方和設計方對設計要求存在理解歧義。很多單位還在采用書面技術交底的方式，因此，現場操作人員很容易出現對施工安裝要求不清楚、不到位的情況。施工人員的專業技術不到位，施工中沒有領會施工標準和要求，導致施工中存在分工混亂、責任不明確等情況。施工監理在現場監督不夠，現場操作人員施工標準隨意降低，每道工序的施工驗收難以全面落實，導致不合格的施工工序進入下一道施工流程作業，為后續的支座施工質量埋下風險隱患。施工部門對支座的安裝不夠重視，認為支座安裝的技術要求不高，不需要做太多的技術和人員準備。而且橋梁支座的施工時間比較長，在后期管理中，存在管理松散、管理不到位的問題。目前很多施工企業尚未建立起橋梁支座的自檢自查體系，在安裝施工過程中，施工單位的質量意識不強，自檢體系難以正常運作，現場質量管理人員責任心不夠，導致橋梁支座安裝質量受到負面影響較大，難以保證整體施工質量。

2 橋梁支座破損

2.1 橋梁支座的破損表現

橋梁支座產生變形開裂破損等情況，是橋梁施工中常見的問題，但對橋梁的整體質量和安全有重要影響。一般在橋梁支座正式安裝完成后，橋梁運行一段時間，受到橋梁上部結構載荷的影響，各種問題會陸續爆發，如支座的墊石出現變形開裂、支座混凝土結構出現裂縫等橋梁支座的破損問題。這些問題如果不能及時處理就很容易導致支座的鋼板、墊石接觸不夠緊固，產生上部的梁箱出現顯著的滑移問題。產生這些問題的主要原因是：第一，支座的鋼結構箱梁施工安裝出現工藝問題，如單跨度的落梁在上梁后再進行焊接連接，這樣相比整體焊接完成后再上梁施工的梁箱結構，很容易出現連接應力受力不均勻、應力釋放分布不平衡等問題。第二，支座的鋼板調平中施工工序不正確。施工單位在進行支座鋼板調平中，因為前期板材加工精度不合格，導致落梁完工后存在大量間隙，只能采用鋼板進行填充，現場施工的精度難以達到設計要求。第三，支座的墊石結構在沒有進行預處理就進行施工，導致支座墊石上的鋼板、螺栓等結構難以實現平整度要求，在進行打孔錨固墊石結構時，因為遇到墊石內部的鋼筋結構，只能導致孔位錯位，讓后續的鋼板施工時出現孔位不準的情況，為減少施工量，存在現場施工單位強行安裝鋼板，直接影響支座整體安全[2]。

2.2 橋梁支座破損問題的處理措施

針對橋梁支座存在的各種破損問題，要組織技術工藝專家在現場調查之后進行有效及時處理，避免破損問題加劇，導致橋梁支架難以正常運行。橋梁支座破損問題的處理措施主要包括，頂升現有橋跨的箱梁結構，對橋梁支座出現的破損區域進行修復，更換全部的支座墊石，再重新將落梁安裝落下。問題處理的工藝方案如下：

一是做好施工準備。橋梁支座的破損治理屬于返工的內容，在正式施工之前，要對需要的材料、設備和人員進行有效組織，對送達現場的施工原材料、半成品質量進行檢查，確保項目施工所有使用的材料和構件都符合設計要求。要對施工中需要用到的千斤頂等設備進行校準，需要使用的各類配套專業技術人員都要選用具備上崗資格證書的人員。

二是提高對頂升力等參數指標的計算精度。要在施工現場針對箱梁的受力計算注重全面而不遺漏，注意將箱梁防撞設施的重量計入相關的頂升力參數指標中，要把設計數值和實地測得的數值進行對比后進行橋梁支座的承載力計算。在具體施工過程中，千斤頂等設備安裝完成后，統一在之下放置標好編號的油管，并做好記錄工作，確保千斤頂的工作狀態處于可控狀態。

三是橋面約束拆除中要避免出現橋面位移。在頂升施工工序解除之前，保證聯系橋梁的縱橫結構都處于穩固狀態，如伸縮縫、止水條和防撞護欄的連接鋼筋等，避免梁體在頂升施工中出現橫向位移問題。如果橋梁支座的蓋梁設計有混凝土的限位塊，就要利用楔形鋼塊控制混凝土坡面的伸縮部位，以避免限位塊發生縱向偏移。

四是保證臨時支撐的強度。頂升施工中，要為千斤頂設置臨時的鋼支撐保險裝置，一般是設置在支座箱梁的正下方。支撐結構的鋼管壁厚要超過1cm，直徑大于15cm，以保證鋼支撐的穩固。箱梁的頂升施工中要嚴格執行施工需要，保證安全施工和施工質量。在箱梁進行頂升施工之前要進行試頂升，主要是以正式頂升的流程組織人員、設備進行演練，保證正式頂升施工中工序質量符合要求和標準，為正式施工做好準備。正式頂升施工中，首先要優化調整頂升力；其次采用支座聯合頂升操作，提高支座之間的頂升同步精度。在箱梁脫離之后，要安裝穩定可靠的臨時支撐，及時組織墊石施工，更換支座，保證新更換的支座鋼板和箱梁形成緊密接觸，保證受力均勻。

五是提高墊石施工的穩固性。墊石的尺寸大小要滿足設計要求，一般選用100cm左右的小正方體石材為宜。墊石鋼筋周圍的處理中，要針對墊石的間距大小來合理布置鋼筋位置，保證鋼筋植入的數量，注意施工時鉆孔的深度和直徑精度，做好孔洞的清潔，為后續的錨固螺栓安裝做好準備。

六是支架更換過程中要注重細節精度的把控。在更換支座施工中，對于橡膠支座，利用倒鏈進行牽引施工，保證支座平臺高度和預埋的鋼結構頂面的水平。舊橡膠支座移除之后，新的橡膠支座也利用倒鏈移動到安裝位置，要從安裝的定位、高程、平整度、外觀完整度等多方面堅持監控安裝情況，全部指標合格之后才能進行灌漿固定施工。

七是做好支座調平和墊石灌漿、落梁等后續操作。要嚴格執行設計標準，保證后續各項施工滿足設計要求，確保支座梁體穩固地支撐橋梁上部結構[3]。

3 橋梁支座墊石加固

橋梁支座的維護保養中，支座如果出現凹凸不平就會導致箱梁受力不在統一平面上，從而支座出現懸空問題，影響橋梁的整體穩定和安全。目前主要采用3種主要的技術來治理橋梁支撐墊石加固問題，增加墊石的穩固性。

一是搗振填埋半干硬砂漿技術。該技術能使用簡單的施工工具，在較短時間內完成支座墊石加固。操作的流程是，首先把支座底部的支撐面采用風鎬、彎嘴等設備進行鑿毛處理，在經過檢查之后進行搗振泥漿施工，采用先上后下，先輕后重的方式進行搗鼓、封固施工。支座使用的搗填泥漿一般不高于100mm，如果超過范圍就要用分層分次搗固施工，確保搗固厚度不超標。在搗固完成之后，要采用水泥砂漿制作流水坡，坡度控制在1∶1.5，頂面要略低于支座底面，以避免底部積水。前面施工完成之后，就對流水坡和砂漿面進行濕草袋覆蓋的養護。一般養護7d左右。

二是環氧樹脂砂漿技術。主要是利用新型的環氧樹脂砂漿混凝土進行施工，利用環氧樹脂砂漿混凝土施工效率高、凝固快的優勢，縮短施工周期。在施工中也要進行鑿毛施工。為避免環氧樹脂在支座上過于黏稠，可以先在支座底模刷涂機油、墊上塑料材料如舊水泥袋進行隔離。環氧樹脂混凝土相比傳統混凝土具有更好的強度，能更好地保證墊石結構不出現開裂等問題。

三是注鉛技術。該技術主要是提高平板支座的整治處理強度。主要是要把支座頂起之后，沿著支座四周開鑿出一條環形槽。在清理環形槽并干燥之后，作出支座頂面的圍模，一般高度和寬度要適應支座的底縫情況進行調整。要設置注鉛液的入口和排氣孔。在利用鐵桶加熱鉛塊之后，將鉛液快速注入圍模中。要一次性注滿支座的縫槽。在注入1～2min之后，就可以進行多余鉛體的清理，并利用錘擊，保證鉛體和混凝土槽口的緊密連接[4]。

4 橋梁支座更換

橋梁支座的更換目前常用的是扁頂法更換，就是利用超薄液壓千斤頂頂起梁體。用在控制梁體上升速度，保證同一橋跨中各梁體受力均勻同步的情況下進行支座更換。鞍座支撐法、枕木支撐法等也是常見的更換方式，橋梁支座更換施工要使用多種大型機械設備，如液壓站、裝載車、氣割設備、液壓分配均衡器等。

5 結束語

橋梁支座破損是影響橋梁安全使用的重要因素。本文分析橋梁支座破損后的施工流程，針對橋梁墊石加固研究了技術施工方法。要高度重視橋梁支座破損更換和墊石加固工作，以橋梁支座的安全運行保證橋梁的安全可靠使用壽命。