桥梁支座更换施工关键技术及质量控制

刘志国 申 聪 朱 超 魏 洋 钱 昊 田 哲

（1.江苏现代路桥有限责任公司，江苏 南京 210049；2.南京林业大学 土木工程学院，江苏 南京 210037）

为延长桥梁的使用寿命，降低管理养护的运营成本，确保桥梁本身的安全，对病害桥梁的加固维修显得更加重要。在桥梁病害中支座病害所占比例较高，支座是桥梁结构的重要构件，它连接桥梁上、下部结构，起到传递荷载，适应变形的功能，是桥梁的关键部位，一旦损害将严重影响桥梁的承载能力和使用寿命。

1 现存典型问题与分析

桥梁支座是桥梁主体主要构件之一，因设计、施工及使用环境等影响，需定期对其进行检查、维修和更换，以保证桥梁运营的平稳性和安全性。但是，由于桥梁支座更换施工工期长、工艺复杂、安全风险高和施工成本高等因素，导致目前在桥梁支座更换项目实施过程中，在设计、施工等各方面和环节上存在着一些问题，严重影响桥梁支座更换的质量。

1.1 设计

由于常规桥梁加固维修项目规模一般不大，并未引起大型设计单位的重视，设计深度不够，缺少设计对施工现场细节的指导作用，对质量控制产生不利影响。

1.2 施工工艺

操作顶升过程时，部分施工队伍不能严格按照设计要求控制顶升过程，尤其是实际顶升位移控制不严，影响结构受力，严重时引起相应病害。

1.3 施工材料

1.3.1 结构胶

结构胶主要成分为环氧树脂。一般工程上使用环氧树脂与硅粉为主要成分的结构胶，成本较高、耐久性好。但部分施工队伍采用改性乙烯酯为主要成分的结构胶，这种胶价格较便宜，但耐久性差，使用几年后会发生粉碎性老化。

1.3.2 不锈钢板

用于上垫石的钢板必须采用符合标准的304不锈钢板。部分施工单位会用其它较为便宜的钢板替代，如201不锈钢板、不锈铁等，从外观上来说，这几种不同的钢板几乎没有区别，但实际使用效果上区别很大：304不锈钢板耐腐蚀效果能够达到8～10年左右，而不锈铁耐腐蚀效果只有2～3年，对于空气酸度较高的地区只有1～2年。

2 桥梁支座更换施工技术

2.1 空心板梁桥超低净空支座更换施工技术

某些空心板梁桥的板式橡胶支座是直接放置在桥台或盖梁上，支座处未设置垫石，只采用3～5cm阶梯型砂浆调平层安装支座。梁体底面与盖梁顶面净空非常小普遍只有6～8cm，最小处仅有5cm。支座更换时，由于净空不足影响千斤顶的调平，无法增设支座上钢板。传统的解决梁底净空不足的方法不能有效解决垫石凿除、钢板放置等后续工艺的操作空间不足等问题，采用盖梁顶面切割和水钻打孔的空心板梁桥超低净空支座更换技术可解决上述问题。施工工艺为：首先，进行盖梁顶面切割，通过先放线再安装滑轨。其次，利用线切割机床切割盖梁顶面保护层，高精度设备保证了布顶位置横桥向及纵桥向的平整度。第三，进行水钻打孔，通过钻孔取芯机沿支座垫石位置钻若干个孔，拆除垫石。该施工技术在某高速中得到推广。采用该施工工艺具有保证千斤顶布顶位置平整度、降低施工难度以及提高施工工艺的可操作性、提高施工效率和加快施工进度等优点。

2.2 桥梁支座同步顶升更换施工技术

同步顶升技术是指以顶升位移增量保持一致或以顶升力保持一定将梁体顶升到设计预定高度的施工过程。首先凿除盖梁千斤顶位置下方的混凝土保护层，然后在设计位置放置千斤顶。千斤顶布置完成后，用临时调平胶和钢板对千斤顶上表面进行调平。准备工作完成后接通油管，安装位移监测用位移线。使用同步顶升系统进行整联顶升，每1mm为一个控制段；顶升至规定高度后，取出旧支座，凿除旧垫石，用结构胶进行调平；调平后，在下钢板周围立模，将结构胶填塞模板内间隙，静置4小时后可拆模；拆模完成后将新支座按要求摆放就位，用结构胶及钢板对支座上部进行调平；上钢板调平隔天可进行落梁；落梁完成后即可断开油管，拆除千斤顶及其上下调平钢板、临时调平胶，修补盖梁位置的保护层。

同步顶升过程中，应实时对顶升力、顶升点位置、顶升处的压力、位移、应力及梁体变型、横向纵向位移、梁底标高等进行监控，避免同步顶进过程中损坏梁间铰链和桥面铺装，同时要避免梁体的扭曲，尤其弯梁。顶升过程的关键环节要做到实时监控，施工过程中上升均匀，确保上部结构无裂缝或偏移。

2.3 自平衡反压式单支座更换技术

在实际桥梁养护维修工程中，会出现同一墩台上仅有个别支座出现缺失、破损、老化开裂等病害，如果采用同步顶升方式对支座进行维修和更换，会面临着实际需更换的支座数量与整体顶升的支座数量差距较大的问题，由此导致维修成本较高。桥梁少量病害支座更换可采用一种新型单支座更换技术，该技术最大特点在于能够在支座更换前后及过程中严格控制梁底标高保持不变，该工艺具有保证桥梁梁体不变位、不中断交通、维修成本低和施工工期短等优点。

技术原理：在新更换的支座下方设置一个可调高度的支撑装置，调整支撑装置高度使支座受完全承担桥梁运营状态下的静载压力，确保顶梁千斤顶顶力为零，同时梁底标高处于设计标高，此时，采用高强无收缩砂浆和支撑装置浇注在整体作为支座垫石，完成支座更换。

该工艺将传统的先做垫石后安支座调整为先安支座后做垫石，同时支座更换前后及过程中梁底标高保持不变。支座下方可调高度的支撑装置可采用钢质楔形上、下支撑板及对拉螺杆、螺母结构或钢质螺旋结构等形式。

3 桥梁支座更换质量控制要点

桥梁支座维修加固是一项系统性的工作，应对桥梁支座损坏的原因有着清晰的了解和认识，从而能够在此基础上提升设计水平。对于桥梁支座维修加固的质量控制要点，建议如下：

（1）盆式橡胶支座的顶板和底板可用焊接或锚固螺栓栓接在梁体底面和墩台顶面的预埋钢板上；采用焊接时，应防止烧坏混凝土。

（2）盆式橡胶支座组装时，其底面与顶面的钢垫板应埋置密实。垫板与支座间平整密贴，支座四周不得有0.3mm 以上的缝隙。活动支座的四氟板和不锈钢板不得有刮痕、撞伤。氯丁橡胶板块密封在钢盆内应排除空气、保持紧密。

（3）梁的顶升和落梁应按设计要求进行，宜临时封闭交通。

（4）支座更换完成后千斤顶顶起主梁，逐步撤除钢垫板，同步缓慢回落梁板至更换好的支座，详细检查垫石及支座，确认压紧密贴、位置正确后，撤除顶升系统。

（5）顶升千斤顶的布置应重点考虑梁体受力安全及支座更换操作空间。

（6）在梁体顶升和复位作业时，应实时监控顶升力、顶升高度、顶升速度和顶升的同步性。应通过监控测点实时监控梁体应力—应变以及裂缝、挠度和侧向位移等变化。

（7）在顶升阶段，应安排专人观察百分表读数并及时记录上报。

（8）在支座安装前，应测量原支座高程；新支座安装完成后，应测量新支座高程；落梁完成后，再次对新支座高程进行测量，并填写高程记录表。

（9）在支座安装施工过程中，应对支座中心横桥向偏位、顺桥向偏位和支座偏位等进行实时测量。

（10）加强施工监管及抽检力度，委托专业单位对桥梁支座维修加固施工过程进行监管，加强现场抽检力度，施工单位和管理部门要重视全过程施工管理，出现质量问题及时处理。

4 结论

本文分析了目前在桥梁支座更换领域的典型问题以及不足，介绍了目前几种新型的桥梁支座更换施工技术，给出了施工原理、施工关键工艺，并在关键工艺、材料、过程监控和施工监管等方面提出了桥梁支座更换的质量控制要点，对桥梁支座更换的实际工程具有一定的指导作用。