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(cè)中心有限公司 山東 東營(yíng) 257100

引言

現(xiàn)代橋梁的長(zhǎng)度、規(guī)模不斷增加，支座成為影響橋梁安全可靠運(yùn)行的重要構(gòu)件。橋梁支座在橋梁中主要是承受上部結(jié)構(gòu)的載荷作用力，并將這些載荷及時(shí)傳導(dǎo)到橋梁底部基礎(chǔ)工程中，減少橋梁上部的壓力。因此，橋梁支座施工建設(shè)的質(zhì)量直接影響橋梁的整體安全運(yùn)行。橋梁支座如果發(fā)生破損的情況，非常容易出現(xiàn)影響橋梁安全的風(fēng)險(xiǎn)因素。本文從橋梁支座的特點(diǎn)出發(fā)，分析了橋梁支座發(fā)生破損的主要原因，對(duì)墊石加固橋梁支座的施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析，研究了支座更換的工藝技術(shù)。

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(tái)之上，頂面用來(lái)支撐橋梁的上部結(jié)構(gòu)；能通過(guò)把橋梁的上部結(jié)構(gòu)固定在墩臺(tái)上，將上部結(jié)構(gòu)承載的作用力傳遞到墩臺(tái)上。橋梁支座的作用主要是：有效傳導(dǎo)橋梁上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的恒載，活載荷產(chǎn)生的豎向、水平方向的支撐反作用力。支座要保證上部結(jié)構(gòu)在載荷、周圍環(huán)境和天氣環(huán)境的變化下，以及橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的收縮變形下能產(chǎn)生自由變形，這樣就能保證上部橋梁結(jié)構(gòu)在受力情況下滿足橋梁穩(wěn)固運(yùn)行的靜力圖示。因?yàn)橹ё@種承上啟下受力的主要作用，在施工中對(duì)支座的安全安裝、可靠運(yùn)行要高度重視。

1.2 橋梁支座的主要問(wèn)題表現(xiàn)

我國(guó)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(xiàn)有橋梁支座的安裝質(zhì)量還存在一些薄弱環(huán)節(jié)，和西方現(xiàn)代化國(guó)家的橋梁支座安裝質(zhì)量還有一定差距。目前，國(guó)內(nèi)橋梁支座的質(zhì)量問(wèn)題主要表現(xiàn)為：一是橋梁支座的安裝位置精度不高。橋梁的跨度結(jié)構(gòu)和墩臺(tái)之間設(shè)置的支座是保持橋梁穩(wěn)定的重要構(gòu)件，但目前存在支座橫向偏移過(guò)大，順橋向位置出現(xiàn)偏差，支座矩形支架長(zhǎng)短方向受力不均勻等情況。二是橋梁支座的受力不均勻，沒(méi)有完全受力，導(dǎo)致支座的結(jié)構(gòu)部分出現(xiàn)受力過(guò)大的情況，從而產(chǎn)生支座脫空、半脫空，敲擊移動(dòng)等結(jié)合不緊密的情況。三是橋梁支座的墊石高度不符合設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致橋梁支座的承受負(fù)荷不均衡，橋梁質(zhì)量不達(dá)標(biāo)造成嚴(yán)重的安全隱患。支座墊石的問(wèn)題主要表現(xiàn)為施工澆筑導(dǎo)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(wú)法全面承力等。四是支座產(chǎn)生剪切力變形，導(dǎo)致橋梁支座的整體承載能力下降，存在斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。五是支座型號(hào)、施工流程不滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致支座的安全運(yùn)行受到直接影響。六是支座梁的底部鋼板沒(méi)有經(jīng)過(guò)良好的防腐處理，容易出現(xiàn)老化腐蝕現(xiàn)象，造成支座底部不牢固，出現(xiàn)較大位移或者是傾倒的問(wèn)題。

1.3 橋梁支座存在問(wèn)題的原因分析

從施工前期準(zhǔn)備階段看，橋梁支座的問(wèn)題和支座選用的材料有很大關(guān)系。有的企業(yè)為節(jié)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(dǎo)致鋼板很容易出現(xiàn)腐蝕、銹蝕情況。而且鋼板的平整度不滿足設(shè)計(jì)要求，外形尺寸存在偷工減料的縮水情況，這些問(wèn)題都導(dǎo)致支座的鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量受到直接影響。在進(jìn)行支座安裝過(guò)程中，因?yàn)槭┕げ僮魅藛T對(duì)支座的安裝經(jīng)驗(yàn)不足，不能嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和工藝規(guī)范，導(dǎo)致支座的施工質(zhì)量難以得到全面保證。因?yàn)橹ё恼w結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，安裝的技術(shù)含量不是很高，導(dǎo)致施工人員忽視了支座安裝的質(zhì)量控制，存在施工放樣細(xì)節(jié)處理不到位，支座標(biāo)高控制不符合規(guī)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(wèn)題主要表現(xiàn)為：施工管理中的技術(shù)交底內(nèi)容不詳實(shí)，技術(shù)要求不清晰準(zhǔn)確，導(dǎo)致施工方和設(shè)計(jì)方對(duì)設(shè)計(jì)要求存在理解歧義。很多單位還在采用書面技術(shù)交底的方式，因此，現(xiàn)場(chǎng)操作人員很容易出現(xiàn)對(duì)施工安裝要求不清楚、不到位的情況。施工人員的專業(yè)技術(shù)不到位，施工中沒(méi)有領(lǐng)會(huì)施工標(biāo)準(zhǔn)和要求，導(dǎo)致施工中存在分工混亂、責(zé)任不明確等情況。施工監(jiān)理在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督不夠，現(xiàn)場(chǎng)操作人員施工標(biāo)準(zhǔn)隨意降低，每道工序的施工驗(yàn)收難以全面落實(shí)，導(dǎo)致不合格的施工工序進(jìn)入下一道施工流程作業(yè)，為后續(xù)的支座施工質(zhì)量埋下風(fēng)險(xiǎn)隱患。施工部門對(duì)支座的安裝不夠重視，認(rèn)為支座安裝的技術(shù)要求不高，不需要做太多的技術(shù)和人員準(zhǔn)備。而且橋梁支座的施工時(shí)間比較長(zhǎng)，在后期管理中，存在管理松散、管理不到位的問(wèn)題。目前很多施工企業(yè)尚未建立起橋梁支座的自檢自查體系，在安裝施工過(guò)程中，施工單位的質(zhì)量意識(shí)不強(qiáng)，自檢體系難以正常運(yùn)作，現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理人員責(zé)任心不夠，導(dǎo)致橋梁支座安裝質(zhì)量受到負(fù)面影響較大，難以保證整體施工質(zhì)量。

2 橋梁支座破損

2.1 橋梁支座的破損表現(xiàn)

橋梁支座產(chǎn)生變形開(kāi)裂破損等情況，是橋梁施工中常見(jiàn)的問(wèn)題，但對(duì)橋梁的整體質(zhì)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(yùn)行一段時(shí)間，受到橋梁上部結(jié)構(gòu)載荷的影響，各種問(wèn)題會(huì)陸續(xù)爆發(fā)，如支座的墊石出現(xiàn)變形開(kāi)裂、支座混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫等橋梁支座的破損問(wèn)題。這些問(wèn)題如果不能及時(shí)處理就很容易導(dǎo)致支座的鋼板、墊石接觸不夠緊固，產(chǎn)生上部的梁箱出現(xiàn)顯著的滑移問(wèn)題。產(chǎn)生這些問(wèn)題的主要原因是：第一，支座的鋼結(jié)構(gòu)箱梁施工安裝出現(xiàn)工藝問(wèn)題，如單跨度的落梁在上梁后再進(jìn)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(jié)構(gòu)，很容易出現(xiàn)連接應(yīng)力受力不均勻、應(yīng)力釋放分布不平衡等問(wèn)題。第二，支座的鋼板調(diào)平中施工工序不正確。施工單位在進(jìn)行支座鋼板調(diào)平中，因?yàn)榍捌诎宀募庸ぞ炔缓细瘢瑢?dǎo)致落梁完工后存在大量間隙，只能采用鋼板進(jìn)行填充，現(xiàn)場(chǎng)施工的精度難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。第三，支座的墊石結(jié)構(gòu)在沒(méi)有進(jìn)行預(yù)處理就進(jìn)行施工，導(dǎo)致支座墊石上的鋼板、螺栓等結(jié)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)平整度要求，在進(jìn)行打孔錨固墊石結(jié)構(gòu)時(shí)，因?yàn)橛龅綁|石內(nèi)部的鋼筋結(jié)構(gòu)，只能導(dǎo)致孔位錯(cuò)位，讓后續(xù)的鋼板施工時(shí)出現(xiàn)孔位不準(zhǔn)的情況，為減少施工量，存在現(xiàn)場(chǎng)施工單位強(qiáng)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(wèn)題的處理措施

針對(duì)橋梁支座存在的各種破損問(wèn)題，要組織技術(shù)工藝專家在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查之后進(jìn)行有效及時(shí)處理，避免破損問(wèn)題加劇，導(dǎo)致橋梁支架難以正常運(yùn)行。橋梁支座破損問(wèn)題的處理措施主要包括，頂升現(xiàn)有橋跨的箱梁結(jié)構(gòu)，對(duì)橋梁支座出現(xiàn)的破損區(qū)域進(jìn)行修復(fù)，更換全部的支座墊石，再重新將落梁安裝落下。問(wèn)題處理的工藝方案如下：

一是做好施工準(zhǔn)備。橋梁支座的破損治理屬于返工的內(nèi)容，在正式施工之前，要對(duì)需要的材料、設(shè)備和人員進(jìn)行有效組織，對(duì)送達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的施工原材料、半成品質(zhì)量進(jìn)行檢查，確保項(xiàng)目施工所有使用的材料和構(gòu)件都符合設(shè)計(jì)要求。要對(duì)施工中需要用到的千斤頂?shù)仍O(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)，需要使用的各類配套專業(yè)技術(shù)人員都要選用具備上崗資格證書的人員。

二是提高對(duì)頂升力等參數(shù)指標(biāo)的計(jì)算精度。要在施工現(xiàn)場(chǎng)針對(duì)箱梁的受力計(jì)算注重全面而不遺漏，注意將箱梁防撞設(shè)施的重量計(jì)入相關(guān)的頂升力參數(shù)指標(biāo)中，要把設(shè)計(jì)數(shù)值和實(shí)地測(cè)得的數(shù)值進(jìn)行對(duì)比后進(jìn)行橋梁支座的承載力計(jì)算。在具體施工過(guò)程中，千斤頂?shù)仍O(shè)備安裝完成后，統(tǒng)一在之下放置標(biāo)好編號(hào)的油管，并做好記錄工作，確保千斤頂?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)處于可控狀態(tài)。

三是橋面約束拆除中要避免出現(xiàn)橋面位移。在頂升施工工序解除之前，保證聯(lián)系橋梁的縱橫結(jié)構(gòu)都處于穩(wěn)固狀態(tài)，如伸縮縫、止水條和防撞護(hù)欄的連接鋼筋等，避免梁體在頂升施工中出現(xiàn)橫向位移問(wèn)題。如果橋梁支座的蓋梁設(shè)計(jì)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(fā)生縱向偏移。

四是保證臨時(shí)支撐的強(qiáng)度。頂升施工中，要為千斤頂設(shè)置臨時(shí)的鋼支撐保險(xiǎn)裝置，一般是設(shè)置在支座箱梁的正下方。支撐結(jié)構(gòu)的鋼管壁厚要超過(guò)1cm，直徑大于15cm，以保證鋼支撐的穩(wěn)固。箱梁的頂升施工中要嚴(yán)格執(zhí)行施工需要，保證安全施工和施工質(zhì)量。在箱梁進(jìn)行頂升施工之前要進(jìn)行試頂升，主要是以正式頂升的流程組織人員、設(shè)備進(jìn)行演練，保證正式頂升施工中工序質(zhì)量符合要求和標(biāo)準(zhǔn)，為正式施工做好準(zhǔn)備。正式頂升施工中，首先要優(yōu)化調(diào)整頂升力；其次采用支座聯(lián)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(wěn)定可靠的臨時(shí)支撐，及時(shí)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(wěn)固性。墊石的尺寸大小要滿足設(shè)計(jì)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(duì)墊石的間距大小來(lái)合理布置鋼筋位置，保證鋼筋植入的數(shù)量，注意施工時(shí)鉆孔的深度和直徑精度，做好孔洞的清潔，為后續(xù)的錨固螺栓安裝做好準(zhǔn)備。

六是支架更換過(guò)程中要注重細(xì)節(jié)精度的把控。在更換支座施工中，對(duì)于橡膠支座，利用倒鏈進(jìn)行牽引施工，保證支座平臺(tái)高度和預(yù)埋的鋼結(jié)構(gòu)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(dòng)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(jiān)持監(jiān)控安裝情況，全部指標(biāo)合格之后才能進(jìn)行灌漿固定施工。

七是做好支座調(diào)平和墊石灌漿、落梁等后續(xù)操作。要嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，保證后續(xù)各項(xiàng)施工滿足設(shè)計(jì)要求，確保支座梁體穩(wěn)固地支撐橋梁上部結(jié)構(gòu)[3]。

3 橋梁支座墊石加固

橋梁支座的維護(hù)保養(yǎng)中，支座如果出現(xiàn)凹凸不平就會(huì)導(dǎo)致箱梁受力不在統(tǒng)一平面上，從而支座出現(xiàn)懸空問(wèn)題，影響橋梁的整體穩(wěn)定和安全。目前主要采用3種主要的技術(shù)來(lái)治理橋梁支撐墊石加固問(wèn)題，增加墊石的穩(wěn)固性。

一是搗振填埋半干硬砂漿技術(shù)。該技術(shù)能使用簡(jiǎn)單的施工工具，在較短時(shí)間內(nèi)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(fēng)鎬、彎嘴等設(shè)備進(jìn)行鑿毛處理，在經(jīng)過(guò)檢查之后進(jìn)行搗振泥漿施工，采用先上后下，先輕后重的方式進(jìn)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(guò)范圍就要用分層分次搗固施工，確保搗固厚度不超標(biāo)。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(duì)流水坡和砂漿面進(jìn)行濕草袋覆蓋的養(yǎng)護(hù)。一般養(yǎng)護(hù)7d左右。

二是環(huán)氧樹(shù)脂砂漿技術(shù)。主要是利用新型的環(huán)氧樹(shù)脂砂漿混凝土進(jìn)行施工，利用環(huán)氧樹(shù)脂砂漿混凝土施工效率高、凝固快的優(yōu)勢(shì)，縮短施工周期。在施工中也要進(jìn)行鑿毛施工。為避免環(huán)氧樹(shù)脂在支座上過(guò)于黏稠，可以先在支座底模刷涂機(jī)油、墊上塑料材料如舊水泥袋進(jìn)行隔離。環(huán)氧樹(shù)脂混凝土相比傳統(tǒng)混凝土具有更好的強(qiáng)度，能更好地保證墊石結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)開(kāi)裂等問(wèn)題。

三是注鉛技術(shù)。該技術(shù)主要是提高平板支座的整治處理強(qiáng)度。主要是要把支座頂起之后，沿著支座四周開(kāi)鑿出一條環(huán)形槽。在清理環(huán)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(yīng)支座的底縫情況進(jìn)行調(diào)整。要設(shè)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(jìn)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(jìn)行支座更換。鞍座支撐法、枕木支撐法等也是常見(jiàn)的更換方式，橋梁支座更換施工要使用多種大型機(jī)械設(shè)備，如液壓站、裝載車、氣割設(shè)備、液壓分配均衡器等。

5 結(jié)束語(yǔ)

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(duì)橋梁墊石加固研究了技術(shù)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(yùn)行保證橋梁的安全可靠使用壽命。