鐵山港跨海特大橋支座維修技術的應用

胡安技

(廣西北投集團沿海高速公路分公司北海管理處，廣西 欽州 535000)

0 引言

橋梁支座的主要功能是將上部結構的反力可靠地傳遞給墩臺，并同時完成梁體結構所需的變形(水平位移和轉角)。由于支座本身的質量問題以及支座在設計、安裝、使用過程中的種種不當，造成支座過早的破壞，影響了橋梁的正常使用。在支座實際維修過程中，維修技術的好壞直接影響橋梁整體的安全性和耐久性，因此，不斷探討行之有效的維修方案十分必要。

1 工程背景

鐵山港跨海特大橋位于廣西北海鐵山港中上段，是G75線蘭海高速合浦至山口路段的一座特大型公路橋梁。該橋中心樁號為K2189+250，橋全長2 898.02 m，為廣西高速公路第一長橋。該橋按先簡支后連續結構分為九聯，共113跨，橋跨布置為13×30 m+14×30 m+3×50 m+14×30 m+13×30 m+15×20 m+15×20 m+13×20 m+13×20 m，橋寬為26.5 m，橋面交通為雙向四車道。上部構造除28#～30#通航跨為50 m跨徑預應力槽型梁外，其余均為20 m或30 m跨徑預應力空心板梁；下部結構橋墩采用整幅橋寬三柱式墩、樁基礎，橋臺采用肋板式臺、樁基礎。支座類型采用板式橡膠支座，伸縮縫采用160型及240型模數式裝置。

該橋自2001年12月建成通車運營后，早期病害問題突出，主要體現在橋面鋪裝出現大量裂縫、伸縮裝置頻繁損壞斷裂、橡膠支座普遍發生損壞、主梁出現裂縫等方面。2007-2008年，管養單位對該橋實施維修加固工程，其中包括對全橋所有橡膠支座進行更換，并將每聯的邊墩、次邊墩上的支座布置型式由三支座改為四支座布置，更換數量多達3 980個。但在之后5年的質保期內，每年均出現支座嚴重變形、橡膠開裂、四氟板變形損壞、支座移位脫空等病害，損壞比率居高不下，管養部門曾多次要求原支座維修單位進行返修更換。

2 病害產生的原因分析

根據廣西交通科學研究院2013年編制的《鐵山港跨海大橋定期檢查報告》，該橋技術狀況等級被評為3類，總體技術狀況評分值為68.5。其中支座存在脫空、竄動、橡膠開裂、變形、不均勻鼓凸等病害，支座病害評定標度3以上共有40處。橋梁檢測設計單位和維修設計單位根據橋梁支座病害情況，綜合提出以下5種病害產生的原因：

(1)支座產品原因：支座產品質量控制不嚴，通常會誘發大量支座出現提前老化、開裂病害；

(2)施工控制原因：支座安裝高程、平面位置以及調平精度控制不足是支座脫空、變形的主要原因，同時造成支座受力不均，使受力較大支座發生變形、開裂；

(3)車輛原因：車輛的振動沖擊作用易使支座下調平砂漿剝落，從而使支座發生脫空、竄動，再加上該橋交通量日益增長和超限超載現象嚴重，支座長期處于超負荷狀態；

(4)環境原因：海洋環境溫濕度高、空氣中氯離子成分高，易加速鋼板腐蝕、支座老化；

(5)養護原因：養護不及時，滑板支座硅脂油長時間得不到加注、補充。

3 維修方案的擬定和優化

為防止支座損害造成橋梁整體性能衰退、適應性不足及安全性和耐久性降低，導致橋梁其它病害問題加劇，2015年8月，管養單位針對已損壞支座情況再次提出更換和調整，由廣西交通規劃勘察設計研究院進行施工圖設計，先是擬定對全橋30 m跨(1#～27#跨、31#～57#跨)、50 m跨(28#～30#跨)的板式橡膠支座進行更換，對20 m跨(58#～113#跨)的板式橡膠支座進行局部更換，更換支座的型號、規格與原支座相同。但是在項目實際實施過程中發現：(1)橋梁上部結構在頂升過程中測得千斤頂油壓總反力數值均超出理論值20%以上，表明實際恒載大于理論承載；(2)在橋梁橫向連續超靜定結構效應的作用下，支座在更換過程中新舊支座支點豎向位移變化，均可帶來橫橋方向支點反力重新分布，很難完全避免部分支座支承壓力大于其最大容許支承壓力；(3)在原橋建設期間，預制梁所預埋鋼支座墊板位置控制偏差較大，有的甚至是反向安裝，經測量支座墊板的普遍橫向偏差為5～12 mm，縱向高低差為5～15 mm，極端情況其偏差超出20 mm以上，導致支座變形問題突出，單純通過加塞楔形鋼板的方式進行調平并未能解決支座反復出現偏心受壓、變形嚴重等問題。

為此，項目參建單位針對存在問題進行多次探討分析，最后決定對原維修設計方案進行優化變更，優化措施主要有四個方面：(1)在加大板式橡膠支座規格尺寸提高剛度的同時，使內力分布更加均勻；(2)對墊石高度進行處理，在施工中反復對支座的豎向位移進行調整，直至各支座豎向承壓力基本均勻為止；(3)加焊調平鋼板結合環氧砂漿填充，解決支座豎向受力不均的狀況；(4)50 m跨(28#～30#跨)采用盆式橡膠支座替換原板式橡膠支座，以更好地適應橋梁目前承載狀況。

4 維修方案的應用

方案優化后支座更換采用“縱向逐墩、橫向整幅、同步頂升”工藝，具體工藝流程是：

4.1 搭設施工平臺

掛籃采用自行設計的型鋼拼裝，由10#槽鋼和5#角鋼組裝而成。10#槽鋼橫向擔在蓋梁上，兩側采用5#角鋼焊接而成的框架與槽鋼栓連接。

由于我國司法機關本身固有的思維中往往對于被害人陳述持有一種偏袒與信任的態度，對于被害人的陳述有一種信任的潛意識，所以當被害人陳述與犯罪嫌疑人的供述和辯解相沖突的時候，往往傾向于相信被害人陳述，按照被害人陳述所提供的偵查方向去搜集證據，意圖早日破案。這往往就導致了司法機關尤其是公安機關的刑訊逼供，屈打成招。引入證偽思維對被害人陳述進行審查判斷，有利于辨別是否誣告、錯告，從而從偵查階段就使冤假錯案發生的可能性降到最低。

4.2 確定和擺放千斤頂支撐及臨時墊塊的位置

千斤頂上面墊設鋼板，防止梁板局部受力過大遭到破壞。

4.3 梁體頂升及臨時支撐安裝

(1)安裝計算機控制位移同步頂升系統裝置，待裝置驗收合格后進行試頂，頂至主梁脫空1～2 mm時停止，檢查各項無任何異常后進行整體頂升。頂升速度控制在1 mm/min左右，頂升高度以頂升達到設計高度并保證梁體脫開支座、順利更換支座為準。20 m跨最大頂升高度≤5 mm；30 m跨最大頂升高度≤8 mm；50 m跨最大頂升高度≤10 mm。

(2)頂升到設計高度后，安裝臨時墊塊，將梁體上部結構調整至梁體永久標高位置處，檢查臨時支撐體系，確保受力可靠且安全無誤后，撤除液壓頂升系統及千斤頂，拆除原板式橡膠支座。

(3)增設調平鋼板及墊石處理。

①調平鋼板的制作

當梁體預埋鋼板凹凸不平帶有不規則的曲面，其傾斜度θ>2°時，采用凹槽楔形調平鋼板。凹槽楔形調平鋼板為橫橋向單面坡(坡形尺寸為4～10 mm、5～10 mm、6～10 mm三種或更多規格)，在坡面板的表面中間位置銑刨一個長方體的方形槽，其深度為3 mm，槽邊預留寬度為15～20 mm。預留凹槽的目的是為了適應原預埋鋼板變形表面(見圖1)。

圖1 凹槽楔形調平鋼板制作示意圖(mm)

圖2 楔形調平鋼板制作示意圖(mm)

②增設調平鋼板

對于30 m跨：拆除預埋鋼板上的不銹鋼板，對梁體預埋鋼板進行除銹后，采用焊接的方式和環氧樹脂材料進行粘結，在原存有安裝偏差的支座鋼墊板表面，增設調平支座墊板。調平方法為：先用一個可調節支架把調平鋼板支立，用水平尺把縱、橫兩方向初步抄平，查看新調平鋼板與預埋鋼板之間的相貼情況，對影響相貼的點做好標識，對新調平鋼板上的標識點利用手提式砂輪進行打磨，重復上述步驟直至新調平鋼板與預埋鋼板相貼，即縱、橫向都水平為止。預留槽內填充環氧樹脂，調平鋼板與預留鋼板相貼的部位采用間斷焊接。

對于50 m跨：鑒于當時梁體設計并未設有梁底預埋鋼板，經重新設計后采用焊接的L形調平鋼板，底板與腹板焊接成L形，并結合環氧樹脂進行粘結，對盆式支座安裝起到固定、調平的作用。調平方法為：用可調節支架把其固定住，遵循安裝板式橡膠支座的調平鋼板操作程序。

③墊石處理

對于30 m跨：從安裝好的調平鋼板往下測量板式橡膠支座安裝所需高度，在支座墊石四周劃好標識線，采用機械切割方法沿著蓋梁將墊石從蓋梁上拆除，然后用手提式混凝土切割機沿標識線切割支座墊石，在其頂面縱橫交錯切割所需深度，用鏨子鑿除混凝土，用角磨機打磨墊石混凝土表面。墊石底部采用結構膠對其復位，其周圍用水泥砂漿勾縫。

對于50 m跨：將原墊石全部鑿除，重新綁扎網片鋼筋和支護模板后，采用具有自流平式、快干、早強、高強無收縮等性能的CGM灌漿料進行墊石澆筑。

4.4 支座安裝及落梁

對于30 m跨：把重新選定的支座頂面緊貼調平鋼板或不銹鋼板(不銹鋼板與調平鋼板間采用點焊)，在橡膠支座下面用鋼板結合環氧樹脂塞實，支座調整合適后在底部周圍用水泥砂漿勾縫。通過千斤頂與臨時支撐的配合，在上部豎向荷載作用下鋼楔塊沿接觸面產生相對滑動，直至鋼楔塊上的力全部轉移至支座上完成體系轉換，最后取出臨時墊塊及千斤頂。

對于50 m跨：當調平鋼板膠固化后以及新澆筑墊石達到設計強度時，才能安裝盆式支座。盆式支座用手動式千斤頂預加壓調平，用支架將其固定，盆式支座與調平鋼板要點焊，四個角必須焊接，焊縫長度≥30 mm，焊縫高度6 mm，每個邊的中間要焊接，焊縫高度與長度均相同，共8個焊點。焊接時要對稱實施，不可按順序連續施焊，最后撤下千斤頂及臨時支撐。

4.5 OTC包覆防腐

在將更換好的支座及調平鋼板進行清潔處理后，對鋼板四周進行OTC包覆防腐。其施工流程為：表面處理→涂抹防蝕膏→粘貼防蝕帶→涂刷外防護帶。OTC防腐材料具有表面處理要求低的特點，包覆層具有柔軟易貼合、耐老化、防腐壽命長等性能。

5 結語

本項目通過在梁體預埋鋼板下加焊調平鋼板解決支座偏心受壓問題；通過鑿取墊石解決支座更換空間不足問題；通過增大支座尺寸解決支座實際反力超出理論值問題；通過采取盆式橡膠支座替代板式橡膠支座方法，以更好地適應橋梁目前使用現狀。