淺談球形鋼支座安裝質量控制

摘 要：球形支座是架設于橋梁墩臺上，頂面支承橋梁上部結構的裝置。其功能為將上部結構固定于墩臺，承受作用在上部結構的各種力，并將它可靠地傳給墩臺；在荷載、溫度、混凝土收縮和徐變作用下，支座能適應上部結構的轉角，使上部結構可自由變形而不產生額外的附加內力。

關鍵詞：球形支座；安裝；橋梁

工程概況：黃浦大街——金橋大道快速通道工程，道路全長約6032m，主線高架橋全長5055m，全橋共布設141跨，劃分38聯，其中砼箱梁24聯、鋼箱梁14聯，鋼結構箱梁安裝支座154個、預應力砼箱梁安裝支座545個，共計安裝球面轉動支座699個。球形支座的安裝在橋梁施工中尤為關鍵，施工方法不當就會造成隱患，且處理難度較大。

1 球形支座常規的安裝步驟

1.1 墩臺預處理

（1）墩臺表面鑿毛，露出粗骨料，呈堅固不規則表面。（2）支座預留孔處理，預留孔深度和直徑必須大于支座套筒或底柱的預埋長度和直徑，一般直徑和深度均大于60mm，并清除預留孔中的雜物。（3）確定支座設計位置中心線。

1.2 支座就位

（1）底板上劃出中心線，并與墩臺支座設計中心線對齊。（2）調整支座水平。

1.3 灌漿

（1）支模，進行重力灌漿。（2）待砂漿硬化后拆除模板。

1.4 橋梁部分施工

（1）梁底預埋鋼板安裝：梁底預埋鋼板中心線與支座頂板中心線對齊，梁底預埋鋼板與支座頂板之間不能有間隙。（2）地腳螺栓安裝：將地腳螺栓穿入頂板地腳螺栓孔并旋入底柱內，梁底預埋鋼板中心線與支座頂板中心線對齊，在保證梁底預埋鋼板與支座頂板之間沒間隙的情況下，把底柱與梁底預埋鋼板焊接在一起。（3）支梁體模板：梁體模板安裝完成后進行混凝土的澆筑及養護。

1.5 待梁體混凝土達到設計強度后拆除支座臨時連接

在支座安裝過程中，支座就位是關鍵工序之一，最為耗時，如控制不好還較容易產生質量問題。支座的四個角高差不得大于2mm，支座中線與墩臺支座設計軸線完全重合，不允許有偏差。傳統的施工工藝是：首先將支座縱、橫向中線與設計支座縱橫軸線對齊，然后四周使用鋼楔塊將支座保持在水平狀態下調整到設計高程。

這個方法雖然行之有效，但是現場實際操作中存在較大問題，在對支座進行調平及縱橫軸線對齊的過程中需要耗費大量的時間。因為支座自身重量非常重，例如：一個型號為QGQZ（A）（KZ）-8.0SX的支座重量為979kg，一個型號為QGQZ（A）（KZ）-15SX的支座重量為2143.5kg，安裝又是在高空進行，需用起重機械配合安裝，難度非常大。安裝過程具體為：首先將支座吊裝到墩臺上方，把預埋螺栓插入預留孔內，放置三角形鋼楔，把支座落到三角形鋼楔后開始調整設計安裝高程及縱橫軸線。通常是先調整軸線，當支座中線跟設計軸線完全重合后開始使用水平儀及塔尺來調整高程，而此時問題就出現了。因為高程及軸線的調整都是完全靠移動三角形鋼楔完成，當在對已經對好軸線的支座進行高程調整時，只要一移動三角形鋼楔，軸線就會發生偏移，當勉強調整好高程時，軸線偏差已經很大了。反之，如果先定好高程后再調整軸線，也存在同樣地問題，只要一移動三角形鋼楔，高程就會發生偏差。所以在整個支座定位過程中，高程的調整和軸線的調整相互影響，想要既對齊軸線又定好高程，難度非常大，而整個安裝過程還需要起重機的配合，無形中又大大的提高了安裝的成本。傳統的安裝方法多少有些碰運氣的成分，如果運氣好可能很快就安裝好，如果運氣不好，可能一天也安裝不了幾個，通過平時統計，一個安裝小組（一名測量工，兩名安裝工，一名起重工，配16T起重機一臺）一個工日只能安裝3～4個支座，且安裝精度不高。然而安裝合格后的支座還要進行灌漿，灌漿的過程中必須非常小心，如果工人在灌漿的工程中不慎碰動三角形鋼楔，支座的軸線及高程同時發生變化，又要重新定位安裝，如果沒有及時發現并改正，有可能造成重大質量隱患。

綜上所述，其實支座的安裝重點就是在支座的定位，而支座定位的重點就是縱橫軸線及高程的控制，實際就是兩道工序。傳統的安裝方法其弊端在于將兩道工序合并，共同使用三角形鋼楔來完成，這樣一來，支座定位需同時控制兩個指標，難度加大。

2 支座定位過程的改進方法

經過施工現場實驗，可以對支座定位的過程進行改進，將高程的控制及軸線的控制依次進行，這樣一來可以有效的解決支座定位過程中高程控制和軸線控制相互影響的問題。辦法很簡單，就是通過向墩臺植入膨脹螺栓來解決。具體操作方法如下：（1）計算出支座頂面的設計標高，測出支座的高度，根據支座標高及支座的高度確定支座底標高。（2）在清理完畢的支座墊石四角（預留孔內側）使用沖擊鉆鉆出直徑為10mm的孔，孔深根據膨脹螺栓長度定。將直徑為10mm膨脹螺栓的植入孔內，使用扳手旋動膨脹螺栓螺帽，依次將螺桿頂部旋至設計支座底標高。（設計支座底標高=支座頂標高-支座高度）。調整過程中使用水平儀同步測量，確保膨脹螺栓頂部在設計的同一標高上。（3）在支座墊石上標注設計支座縱橫軸線，在支座底鋼板上標注支座縱橫向中線。（4）使用起重機械將已經組裝好的支座吊裝到支座墊石的膨脹螺栓上，然后人工使用撬杠撥動支座，將支座縱橫向中線撥至同設計支座縱橫軸線完全重合。（因為此時支座底部鋼板只和四根螺栓頂部接觸，摩擦力較小，只需一人使用撬杠即可撥動支座，同時也不必擔心膨脹螺栓會下沉，因為被旋出的膨脹螺栓不抗拔，但是軸向抗壓強度非常大。（5）根直徑10mm的膨脹螺栓足以抵抗2～3噸的重量而不發生下沉，到此一個支座就定位完畢。最后使用水平儀復核一遍即可。后續工作同傳統的安裝方法相同，不再重復。

此種支座的定位方法將高程和軸線分開完成，預先利用膨脹螺栓可伸縮的特性進行微調，將設計安裝高程定死，保證了支座吊裝上來后就已經是在設計安裝高程，在后續調整軸線的過程中不用擔心高程會發生變化，只用一心調整軸線對齊即可。整個安裝過程一次就位，不會產生互相影響的情況。即使在后續的灌漿過程中不慎碰動支座，也只需使用撬杠撥動即可完成恢復工作。

此種方法施工時可將安裝小組分為兩組，第一組一人，負責鉆孔。第二組三人，其中測量工一人，普工一人，起重工一人，負責將膨脹螺栓植入孔內并旋至設計安裝高程，及后續的吊裝及支座調整工作。因為分成了兩個小組，整個安裝的過程可以進行流水作業。鉆孔只需10～15分鐘時間。而植入螺栓及后續吊裝、調整工作只需30分鐘即可完成，所以安裝一個支座最多只需40到45分鐘。一個工作日按8小時計算，如果熟練掌握，一個工作日可安裝11各支座。而同樣數量的支座按照傳統方法則需2～3個工作日完成，從成本考慮，人工費和機械臺班費都能有很大程度的節約。然而，此種方法的缺點在于，膨脹螺栓將在后續的灌漿過程中被埋入灌漿層內，不能重復使用。（四個膨脹螺栓螺桿的橫截面積只有3.14cm2，不會減小灌漿層的整體強度，對支座的使用亦不會產生影響）。

此種支座定位方法同樣簡單實用，可操作性強，同時并不影響整體質量。然而操作過程中有三點需要注意的事項：（1）墩臺支座墊石澆筑時要注意，預留灌漿層厚度一定要控制好，盡量保證控制在4cm以內；（如過大，膨脹螺栓旋出的長度過長，將會影響到螺栓的抗壓強度，導致螺栓彎曲，高程就會發生變化）（2）選擇同型號的膨脹螺栓，這樣植入深度較容易把握；（3）在后續灌漿時，需嚴格控制灌漿速度，確保灌漿飽滿。

參考文獻

[1]GB/T 17955-2009.橋梁球型支座[S].

[2]CJJ2-2008.城市橋梁工程施工與質量驗收規范[S].