淺議龍門大橋橡膠支座更換施工質(zhì)量控制

摘 要：龍門大橋支座更換按照病害分析、擬定支座更換方案、準(zhǔn)備工作、同步頂升、支座更換、落梁、質(zhì)量控制關(guān)鍵環(huán)節(jié)、風(fēng)險控制等工序施工。目前，支座更換設(shè)計與施工的資料較少，通過該橋支座更換的成功經(jīng)驗(yàn)為同類型橋梁支座的更換提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：橋梁；橡膠支座；病害分析；更換；同步頂升；施工技術(shù)

龍門大橋于2010年10月竣工，于2015年8月更換支座，全橋一聯(lián)（7×30 m），上部采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，每跨4片箱梁，墩臺支點(diǎn)處各設(shè)一道橫隔板，其它位置未設(shè)橫隔板，橋臺處各設(shè)一道伸縮縫，橋面寬為凈—9+2×1.75 m，雙向2車道，墩臺采用樁柱式墩臺，基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，蓋梁長12 m，寬1.7 m，高1.5 m，柱徑1.4 m，橋墩設(shè)普通板式橡膠支座48個，橋臺設(shè)聚四氟乙烯板式橡膠支座16個，共計64個支座，支座直徑375 mm，高度70 mm。龍門大橋立面布置圖見圖1，全景見圖2。

1 橋梁病害分析

1.1 板式橡膠支座老化、開裂

64個支座中有52個支座不同程度開裂，有斜裂縫，有水平裂縫，水平裂縫大多呈環(huán)狀并閉合，3環(huán)居多，最多達(dá)到5環(huán)，裂縫寬度2毫米居多，最大寬度4毫米，12個支座開裂評定標(biāo)度為4，31個支座開裂評定標(biāo)度為5。代表性裂縫見圖3，嚴(yán)重裂縫見圖4、圖5，斜向支座裂縫見圖6。支座裂縫原因分析：導(dǎo)致支座裂縫的原因是橡膠老化，橡膠質(zhì)量不合格。橡膠支座的正常使用年限為50年[ 1 ]，該橋支座使用不到5年就出現(xiàn)了大面積嚴(yán)重裂縫，說明橡膠質(zhì)量整體不合格。

1.2 板式橡膠支座脫空

有22個支座脫空，最大脫空面積達(dá)到75%，12個支座脫空評定標(biāo)度為4，6個支座脫空評定標(biāo)度為5。支座脫空見圖7。支座脫空原因分析：一方面是由于支座出現(xiàn)嚴(yán)重老化開裂，支座受力不均勻，橋墩連續(xù)段的箱梁受扭，支座壓應(yīng)力重新分布，導(dǎo)致部分支座脫空。另一方面是由于施工中支座墊塊的標(biāo)高控制不準(zhǔn)確，導(dǎo)致支座脫空。

2 擬定支座更換方案

支座病害嚴(yán)重，沒有完好支座，需要全部更換。龍門大橋?yàn)橐宦?lián)7跨連續(xù)梁橋，連續(xù)梁體系是超靜定結(jié)構(gòu)，支點(diǎn)箱梁頂板有負(fù)彎矩鋼筋，相對于簡支梁而言，梁體頂升時裂縫受到限制，削峰的負(fù)彎矩梁段對橋面鋪裝的作用相對平緩，因此，該橋逐墩逐臺采用連通式同步千斤頂頂升工藝更換支座。

2.1 橋臺支座更換方案

橋臺支座墊塊面積大，蓋梁頂面沒有位置布置千斤頂，千斤頂只能布置在支座墊塊上，墊塊頂面距梁底凈高85-110mm之間，因此，千斤頂本體高度應(yīng)小于85mm，選用本體高度為75mm的超薄型千斤頂，但超薄千斤頂內(nèi)缸行程只有13mm，施工難度較大。梁體頂升到位后，需臨時可靠支撐梁體，橋臺沒有支撐位置，可采用自鎖千斤頂（頂升與臨時支撐為一體）。橋臺支座更換選定方案為噸位150T超薄型連通式自鎖型一拖十千斤頂同步頂升工藝，邊主梁梁下3臺千斤頂，中主梁梁下2臺千斤頂。

2.2 橋墩支座更換方案

橋墩蓋梁頂部布置千斤頂，蓋梁頂部距梁底凈距210-250mm，橋臺支座更換方案千斤頂行程只有13mm，頂升量受限，支座取出困難，千斤頂本體高度只有75mm，剩余135-175mm空間需用鋼板或其它小變形材料支撐，需要大量鋼板，借助臨時支撐倒一次的頂升方法需要成倍的鋼板，成本高，工期長，頂升不易控制，因此，橋臺支座更換方案不適合橋墩。一片箱梁重160T（一期二期恒載之和平均值），橋墩支座更換選定方案為噸位100T薄型連通式自鎖型一拖十四千斤頂同步頂升工藝，邊主梁梁下4臺千斤頂，中主梁梁下3臺千斤頂。橋墩千斤頂布置見圖8-10。本體高度140mm，內(nèi)缸行程達(dá)到50mm，考慮到提升、安裝及拆卸不便，不易采用大噸位千斤頂。

3 支座更換準(zhǔn)備工作

龍門大橋已完成詳細(xì)的檢查和評定，其它準(zhǔn)備工作有：千斤頂、泵站等頂升設(shè)備配套標(biāo)定，380V發(fā)電機(jī)檢查和維護(hù)，380mm×380 mm×20 mm、250 mm×250 mm×10 mm等不同尺寸鋼板制作（鋼板用量0.7T），搭設(shè)梯式架手架，制定脫空支座處治方案，記錄壓縮變形支座變形量，清除墩臺頂雜物，打磨布置千斤頂?shù)纳w梁頂面、墊塊頂面及梁底，布置千斤頂，連接泵站，液壓泵站加油，千斤頂空載往復(fù)運(yùn)動2-3次，以排除腔內(nèi)空氣，封閉交通。

4 同步頂升

4.1 預(yù)頂升

對各項(xiàng)準(zhǔn)備工作進(jìn)行檢查并確認(rèn)，為正式頂升做準(zhǔn)備，預(yù)頂升以梁體頂起1mm為準(zhǔn)，分為頂升、持荷和回落三個步驟。預(yù)頂升的主要目的是消除全套同步頂升系統(tǒng)可能出現(xiàn)的問題，如膠管老化滲漏、快速連接接頭漏油、油泵壓力不夠、內(nèi)缸偏壓、初步同步狀態(tài)等，同時消除頂升過程中可能出現(xiàn)的非彈性變形[ 2 ]。

4.2 正式頂升

根據(jù)理論計算，頂升量應(yīng)控制在25mm以內(nèi)，在支座墊塊四角安裝百分表，通過百分表的讀數(shù)控制頂升量并控制梁體的轉(zhuǎn)動，頂升設(shè)備由專業(yè)人員操作，每組千斤頂（一片梁）由1人負(fù)責(zé)監(jiān)控，由專業(yè)人員統(tǒng)一指揮頂升工作。分級加壓，橋臺頂升消除彈性變形后頂升量達(dá)到13mm時，橋墩頂升消除彈性變形頂升量達(dá)到20mm時，達(dá)到設(shè)計頂升量，鎖緊千斤頂上方的機(jī)械螺母，使負(fù)載更安全，自鎖后方可進(jìn)行支座更換工作。按照頂升量和壓應(yīng)力兩個指標(biāo)控制頂升過程，以壓應(yīng)力為主，頂升量進(jìn)行校核。

5 支座更換

1）取出舊支座，重新測量支座位置，精確定位，安裝新支座，使用專業(yè)廠家合格支座，并按批量取樣檢驗(yàn)。更換后支座見圖11。

2）支座與梁底之間有一塊500mm×500mm×25mm鋼板，梁體頂升后，鋼板離開梁底與支座頂面牢固粘貼，用大型撬棍在兩個方向翹起鋼板后用榔頭錘擊專門制作的扁頭鋼鏨，使支座與鋼板逐步脫離，取出舊支座，安裝新支座。

3）根據(jù)記錄的支座脫空數(shù)據(jù)處治脫空病害。梁體頂升到位后，移走原有支座，根據(jù)脫空處治方案，在脫空側(cè)喂不等厚度的鋼板或者在支座墊塊上用環(huán)氧樹脂砂漿找平，將新支座安放在測量后的位置上，使支座受力均勻。

4）根據(jù)記錄的壓縮變形量調(diào)整支座受力狀況。梁體頂升到位后，移走原有支座，在變形支座相鄰的支座下方喂入等厚度的鋼板或者在支座墊塊上鋪等厚度的環(huán)氧樹脂砂漿，將新支座安放在測量后的位置上，使支座受力均勻。

6 落梁

緩慢卸載落梁，嚴(yán)格控制同一墩臺橫橋向的同步回落，觀察支座變形狀況，使得同一個墩臺的8個支座變形一致并滿足要求，否則，記錄新支座變形量，再次頂升調(diào)整，直到支座變形滿足要求、受力均勻?yàn)橹梗詈箝_放交通。

7 質(zhì)量控制關(guān)鍵環(huán)節(jié)

1）腳手架最高11米，整平夯實(shí)場地，用繩索將腳手架和墩柱及蓋梁固定，保證穩(wěn)定性，防止傾覆。蓋梁寬度小，操作空間狹小，施工人員長時間保持蹲、坐、臥、爬等非站立狀態(tài)作業(yè)，因此采取墩柱縱向兩側(cè)搭設(shè)腳手架，架頂滿鋪踏板，兩側(cè)設(shè)高1.2m護(hù)欄。

2）橋梁墩臺施工粗糙，遺留砂漿阻撓梁體正常位移，墊塊高程控制不準(zhǔn)確，部分支座鋼墊板變形大，部分支座位置不準(zhǔn)確，嚴(yán)重影響支座受力和變形，部分支座取出困難，需要逐一清理、打磨和調(diào)整。

3）千斤頂頂升力富余量大，有利于同步頂升，嚴(yán)禁超負(fù)荷頂升，嚴(yán)禁超行程、偏載操作，超薄千斤頂最大行程13mm，薄型千斤頂最大行程50mm，泵站壓力表極限壓力值58MPa。泵站油箱在全部千斤頂完全回油的情況下加滿46#或32#液壓油，防止空轉(zhuǎn)。

4）千斤頂?shù)撞棵娣e大，內(nèi)缸面積小，應(yīng)在梁底與千斤頂之間設(shè)置鋼墊板，以分散千斤頂產(chǎn)生的頂升力，避免混凝土因局部受力過大而遭到破壞，鋼板飛邊打磨平整，厚度不小于10mm。為了減少鋼板用量，縮短工期，降低費(fèi)用，在千斤頂?shù)撞糠胖孟鹉z支座（不能使用待換新支座）代替部分鋼板，在千斤頂與支座之間設(shè)置鋼板，鋼板面積應(yīng)大于支座面積，厚度不小于20mm，支座與鋼板組合的支撐形式充分利用了舊材料，支座的柔性同時能起到一定的調(diào)平作用。橡膠支座與鋼板組合支撐見圖12。

5）千斤頂頂面與梁底應(yīng)完全平行，切忌千斤頂偏載或內(nèi)缸受力不均而損壞千斤頂，也將導(dǎo)致梁底受力集中，局部混凝土壓碎。調(diào)平方法除了橡膠支座柔性調(diào)平法外，還有：

①鋪砂法。在支撐面鋪一定厚度的砂子，通過設(shè)置砂墊層面傾斜度來調(diào)平，當(dāng)布置好的千斤頂需要精確調(diào)平時，可在支撐面需要調(diào)高一側(cè)喂入砂子并搗實(shí)。

②多把灰刀插入法。布置好的千斤頂需要精確調(diào)平時，可在鋼板之間需要調(diào)高的一側(cè)插入多把灰刀調(diào)整，灰刀交叉使用可增加調(diào)節(jié)厚度，調(diào)節(jié)灰刀插入深度可使鋼板之間的空隙密實(shí)。

6）梁端伸縮裝置高程調(diào)整。支座更換前伸縮裝置高差1.5mm，更換后伸縮裝置高差2mm，新支座變形較舊支座大，在新支座下墊450mm×450mm×20mm鋼板或鋪設(shè)環(huán)氧樹脂砂漿調(diào)整高差。

7）裂縫觀測。在支座更換施工前，對鋪裝層裂縫、橫隔板裂縫等既有裂縫進(jìn)行長度、寬度和深度測量并作好記錄，在頂升過程中，對既有裂縫觀測其寬度及長度的變化情況，檢查有無新增裂縫，做好裂縫性狀的記錄與分析，同時觀測箱梁控制截面是否出現(xiàn)裂縫，加強(qiáng)墩頂負(fù)彎矩梁段鋪裝層裂縫觀察，加強(qiáng)橫隔板斜向貫通裂縫觀察[ 3 ]。

8）頂升量差控制。在各梁梁肋上設(shè)置高程控制點(diǎn)，以大量程百分表控制各梁的頂升量，4片梁頂升量差不應(yīng)超過2mm，若超過此限值，應(yīng)對千斤頂施壓進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，保證各梁均勻頂升。施工中發(fā)現(xiàn)，2片邊梁頂升量偏小，量差超過4mm，通過受力分析，確定量差是頂升力不平衡造成的，4片梁由濕接縫和橫隔板橫向鏈接為整體共同分擔(dān)荷載，中主梁兩側(cè)均有頂升力，邊主梁外側(cè)沒有頂升力，在兩側(cè)邊梁各增加一臺千斤頂，嚴(yán)格控制量差變化。

9）千斤頂對橋臺或橋墩反力作用點(diǎn)的定位，應(yīng)確保其偏心受壓在允許范圍之內(nèi)。嚴(yán)格實(shí)行專業(yè)人員統(tǒng)一指揮，確保同步頂升和頂升量差符合要求。同時，專業(yè)技術(shù)人員做好全程監(jiān)測，嚴(yán)格進(jìn)行施工記錄和拍照記錄[ 4 ]。

8 總結(jié)

龍門大橋舊支座橡膠老化嚴(yán)重，質(zhì)量不合格，脫空嚴(yán)重，支座裂縫寬度、長度和深度超限，有繼續(xù)擴(kuò)張的趨勢，支座不能正常使用，危及橋梁安全。經(jīng)過充分準(zhǔn)備，嚴(yán)格工藝流程，全程監(jiān)控，全部支座順利更換，新支座未出現(xiàn)病害，施工達(dá)到了預(yù)期的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 方建華，付文峰，李承昌.公路橋梁板式橡膠支座.失效判別及更換原則.公路交通科技應(yīng)用技術(shù)版，2010（121）.

[2] 黎儒國，吳文明，周思鋒.超大噸位連續(xù)梁支座更換施工技術(shù).公路，2011年3月第3期（39）.

[3] 龍鈞霆，楊遠(yuǎn)飛，王新定.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋支座更換施工技術(shù)，2014年10月第40卷第28期（186）.

[4] 王紹平.福州洪山大橋支座整體更換施工的方法和措施.福建建設(shè)科技，2005.No.6（46）.

基金項(xiàng)目：

本文系2016年甘肅省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項(xiàng)目“在役橋梁技術(shù)狀況評定訓(xùn)練”（項(xiàng)目編號：201613519003）

作者簡介：

劉建林（1980-），男，漢族，甘肅慶陽人，本科，講師，橋梁與隧道工程專業(yè)，研究方向：橋梁健康狀況與診斷。