運營橋梁獨柱墩加固工程支座安裝施工技術

易明偉

(浙江杭長高速公路有限公司，浙江湖州 313000)

1 工程概況

杭長高速公路泗安樞紐3號橋上部結構為現澆箱梁，上跨申蘇浙皖高速，里程樁號為AK0+629.106=CRK75+841.080，位于R=150 m平曲線上，橋寬10 m，配跨為(4×20+5×20)m，0號臺、4號墩、9號臺設雙支座，1號、2號、3號、5 號、6 號、7號、8號墩為獨柱單支座。隨著交通運輸業(yè)迅速發(fā)展，車流量不斷增大，重型貨車日益增多，上百噸大噸位汽車時有出現，一旦貨車靠邊行駛或因故靠邊停車，獨柱式連續(xù)箱梁橋在大荷載集中靠邊作用下會出現支座脫空、主梁滑移等不利情況，甚至可能發(fā)生橋梁失穩(wěn)傾覆的安全事故。為了營運安全，根據主管部門的指示，我公司邀請了設計咨詢單位對泗安樞紐3號橋在“1.3倍公路—Ⅰ級道荷載”“重車(1.2倍標準荷載)自定義車輛荷載”工況下進行了復核驗算，經驗算在上述工況中支座均出現負反力。按照浙江省交通運輸廳要求，需對獨柱墩橋梁進行加固處理，通過與原設計單位溝通協商，采取了對2號、6號、7號墩獨柱兩側拼寬增設支座處理方案。

2 工程特點與施工方案的確定

加固處理要求新增支座與上部結構箱梁間連接緊密，自重作用確保能承擔一定的初壓力，支座承擔初始壓力150 kN。設計支座安裝方案為:支座頂部設調平鋼板，用于調整橋梁縱橫坡，使得支座處于水平位置。該調平鋼板需采用粘鋼方法提前安裝。支座上鋼板提前與調平鋼板焊接，避免后續(xù)施工因操作空間不足。支座下部設楔形鋼板，通過敲擊方式使支座安裝緊密，并安裝限位鋼板條。并注意將楔形鋼板與支座下鋼板焊接，見圖1。

圖1 設計支座安裝圖

按原設計方案施工，存在以下問題:1)給支座施加的初始應力不能準確計量;2)緊固下鋼板為異形鋼板，尺寸較為復雜，鋼板表面光潔度要求高，需特制且加工時間長，不利于工期控制，且加工成本較高;3)梁底與墩頂間隙小，不利于支座安裝等諸多問題。

根據本工程實際情況，經分析研究采用兩次澆筑墩身混凝土，一次澆筑到距梁底約60 cm處，用千斤頂頂升鋼板墊石及支座，通過接長預埋鋼管固定鋼板墊石，二次澆筑墩身混凝土至墊石底，見圖2。能有效解決獨柱墩加固支座安裝存在的上述難題。

圖2 支座安裝圖

3 技術特點

1)分兩次澆筑墩身混凝土，在第一次澆筑墩身混凝土完成達到強度后通過焊接接長預埋鋼管高度固定支座，梁底支座安裝空間較大，操作方便。

2)使用千斤頂頂升支座，安設配套壓力表，可以直觀的從壓力表讀數反算出給支座施加的初始壓力，準確控制新增支座承擔的初始壓力150 kN，質量得到有效保障。

3)用普通鋼板作墊石代替異形鋼板，簡化鋼板加工，只需對上鋼板進行楔形加工，提高了施工效率，縮短了施工工期，節(jié)約了施工成本，經濟效益顯著。

4 工藝原理

墩身混凝土分兩次澆筑，第一次澆筑到距梁底60 cm處，同時在支座位置預埋四根φ48壁厚4 mm無縫鋼管，混凝土達到強度后，通過千斤頂垂直頂升支座下鋼板墊石，將支座調平鋼板與箱梁底板接觸密實，用φ60壁厚4 mm無縫鋼管接長預埋鋼管固定鋼板墊石，第二次安裝墩身鋼筋，立模澆筑墩身混凝土至鋼板墊石底，見圖2。

5 施工工藝流程及操作要點

5.1 施工工藝流程

施工工藝流程見圖3。

5.2 操作要點

5.2.1 支座位置放樣及制作鋼板

1)支座位置放樣，根據橋梁平面線形，在箱梁底面上放出支座縱、橫中線，并在箱梁底部標出支座調平鋼板位置。

2)制作支座鋼板，支座上、下鋼板大小尺寸按圖紙制作。支座調平鋼板根據測量的梁底縱、橫坡結合設計尺寸，計算出鋼板四角厚度，加工成楔形，調平鋼板貼在箱梁底部要確保上鋼板底面處于水平狀態(tài)，見圖4。

5.2.2 第一次澆筑墩身混凝土及預埋支座固定鋼管

根據支座體系的高度、千斤頂本體及行程高度，考慮合理操作空間確定墩身第一次澆筑高度為比箱梁底低60 cm。第一次澆筑墩身混凝土范圍內鋼筋安裝完畢混凝土澆筑前，應通過梁底放樣的支座位置準確安裝頂固支座鋼板墊石的四根N2鋼管，埋設深度不得小于150 mm，外露長度按式(1)計算控制。N2鋼管應安裝準確牢固。在后續(xù)的混凝土澆筑過程中，應注意對預埋鋼管及墊板的保護，嚴禁觸碰使其移位變形，并在混凝土初凝前對其位置、高度進行復核確保準確。澆筑高度達到要求后對表面進行抹面。

圖3 施工工藝流程圖

圖4 調平鋼板大樣圖

其中，H為第一次澆筑墩身混凝土頂面距梁底的距離;h為支座體系總高度含調平鋼板與墊石;d為N2，N2'鋼管焊接焊縫長度(重合長度);LN2為預埋鋼管外露長度;LN2'為接長鋼管長度。

5.2.3 墩身混凝土養(yǎng)生

當混凝土強度達到拆模要求后，對模板進行拆除，按規(guī)范要求包裹塑料薄膜或灑水進行養(yǎng)生。

5.2.4 支座就位及頂升

1)N2'接長鋼管安裝，將加工好的N2'鋼管先套在N2鋼管上，防止支座頂升后因高度不足安裝不上返工，N2'鋼管長度按式(2)控制，加工樣式見圖5。

2)試安裝調平鋼板，為了調平鋼板緊貼箱梁底部，對箱梁底部貼鋼板位置混凝土表面進行打磨，使其表面更平整干凈，安裝完畢確保支座上鋼板底部水平，調平鋼板頂部密貼箱梁底板，在梁板底部和鋼板上做好標記，以便在支座頂升時按做好的標記快速準確安放調平鋼板及支座上鋼板。

3)安放千斤頂，支座采用一個FQY200-150千斤頂(噸位20 t，高度210 mm，行程150 mm，外徑D=90 mm，工作壓力63 MPa)頂升，將千斤頂放置于預埋鋼板上支座中心處。

4)支座及鋼板墊石就位，通過梁底支座中心線準確擺放鋼板墊石于千斤頂上(最好置于N2或N2'鋼管頂上，即要求鋼管頂約高于千斤頂)，將N2'鋼管焊接在鋼板墊石上，依次安裝支座、調平鋼板于墊石上。就位后檢查支座的位置，確保滿足設計及規(guī)范要求。

5)頂升支座，每個墩柱增設的左、右支座應同時頂升，勻速均衡頂升鋼板墊石，持荷檢查千斤頂是否傾斜。如發(fā)現千斤頂傾斜，需調整重新頂升。至千斤頂的頂升壓力達到150 kN后檢查支座水平度，滿足要求后回油抽出調平鋼板在與混凝土接觸面上涂粘鋼膠，按做好標記位置安放調平鋼板，重復頂升至設計壓力值。

5.2.5 卸載千斤頂

焊接N2，N2'鋼管，焊接方式見圖6。回油卸下千斤頂。

圖5 N2′鋼管加工大樣圖

圖 6 N2，N2′鋼管焊接大樣圖

5.2.6 第二次澆筑墩身混凝土

按圖紙要求安裝墩身第二次混凝土澆筑范圍內鋼筋及墊石下鋼筋網片，立模澆筑墩身混凝土至墊石下，抹面收光。

5.2.7 墩身混凝土養(yǎng)生

當混凝土強度達到拆模要求后，對模板進行拆除，按規(guī)范要求包裹塑料薄膜或灑水進行養(yǎng)生。

6 施工注意事項

1)施工前千斤頂、油表、油泵需配套標定，以便于精確控制頂升力。以第一次澆筑墩身混凝土面距鋼墊石間的距離為鋼管接長后的外露長度，施工前應用壓力機對焊接后鋼管的軸向抗壓強度進行試驗，以確保頂固鋼管焊接后的整體強度足夠，若鋼管整體抗壓強度不足，需采取增長焊縫等措施增強鋼管的整體抗壓強度。

2)調平鋼板加工前，應根據箱梁底每個支座位置的實測縱橫坡度結合設計尺寸算出每一塊調平鋼板四個角各自的厚度，并對每一塊調平鋼板做好編號再進行加工，調平鋼板進場時需逐塊驗收，確保各尺寸誤差在規(guī)范要求之內。

3)第一次澆筑墩身混凝土頂面距梁底的距離應結合支座系統高度、千斤頂本體高度及最大行程綜合考慮。N2鋼管外露長度與N2'鋼管的長度應計算準確，防止鋼管過短導致搭接長度不夠，過長不方便支座安裝，最好做到未頂升時N2鋼管或N2'鋼管頂約高于千斤頂的頂面高度，要求四根鋼管頂面處在同樣的高度，且在千斤頂有效行程內將支座頂升到位，由于有四根鋼管對支座墊石的支撐，更加方便鋼墊板及支座的安放。

4)四根預埋N2鋼管及鋼墊板位置應準確，保證鋼管豎直度與鋼墊板的水平度，在后續(xù)的混凝土澆筑過程中，應注意對預埋鋼管及墊板的保護，嚴禁觸碰使其移位變形，并在混凝土初凝前對其位置、高度進行復核確保準確。

5)千斤頂頂升前應將四根焊接在鋼板墊石上，確保在頂升過程中支座不滑落。

6)所有鋼板的外露部分均需作深度防銹處理。

7)澆筑墩身混凝土時，要嚴格控制混凝土坍落度，注意混凝土振搗質量，確保墊石底混凝土密實，最終墩頂混凝土高度宜高出鋼板墊石底面10 mm左右。

7 結語

杭長高速公路泗安樞紐3號橋獨柱墩加固施工證明，采用第一次澆筑墩身混凝土到預留空間底高度，通過千斤頂頂升支座系統、接長預埋鋼管頂固鋼板墊石，第二次澆筑墩身混凝土到墊石底的獨柱墩加固支座安裝施工技術具有操作簡單、容易掌握、質量可控、成本低、工期短的優(yōu)點，值得在今后運營橋梁獨柱墩加固支座安裝施工中推廣使用。因工程質量能有效控制，且施工成本也相對較少，該施工技術可為今后的類似工程施工提供參考。

［1］JTJ 041-2000，公路橋涵施工技術規(guī)范［S］.

［2］JTG F8/1-2004，公路工程質量檢驗評定標準(土建工程)［S］.

［3］JTG H11-2004，公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范［S］.