胡安技

(廣西北投集團(tuán)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(jié)構(gòu)的反力可靠地傳遞給墩臺，并同時(shí)完成梁體結(jié)構(gòu)所需的變形(水平位移和轉(zhuǎn)角)。由于支座本身的質(zhì)量問題以及支座在設(shè)計(jì)、安裝、使用過程中的種種不當(dāng)，造成支座過早的破壞，影響了橋梁的正常使用。在支座實(shí)際維修過程中，維修技術(shù)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(xù)結(jié)構(gòu)分為九聯(lián)，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?qū)挒?6.5 m，橋面交通為雙向四車道。上部構(gòu)造除28#～30#通航跨為50 m跨徑預(yù)應(yīng)力槽型梁外，其余均為20 m或30 m跨徑預(yù)應(yīng)力空心板梁；下部結(jié)構(gòu)橋墩采用整幅橋?qū)捜蕉铡痘A(chǔ)，橋臺采用肋板式臺、樁基礎(chǔ)。支座類型采用板式橡膠支座，伸縮縫采用160型及240型模數(shù)式裝置。

該橋自2001年12月建成通車運(yùn)營后，早期病害問題突出，主要體現(xiàn)在橋面鋪裝出現(xiàn)大量裂縫、伸縮裝置頻繁損壞斷裂、橡膠支座普遍發(fā)生損壞、主梁出現(xiàn)裂縫等方面。2007-2008年，管養(yǎng)單位對該橋?qū)嵤┚S修加固工程，其中包括對全橋所有橡膠支座進(jìn)行更換，并將每聯(lián)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(shù)量多達(dá)3 980個(gè)。但在之后5年的質(zhì)保期內(nèi)，每年均出現(xiàn)支座嚴(yán)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(yǎng)部門曾多次要求原支座維修單位進(jìn)行返修更換。

2 病害產(chǎn)生的原因分析

根據(jù)廣西交通科學(xué)研究院2013年編制的《鐵山港跨海大橋定期檢查報(bào)告》，該橋技術(shù)狀況等級被評為3類，總體技術(shù)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(biāo)度3以上共有40處。橋梁檢測設(shè)計(jì)單位和維修設(shè)計(jì)單位根據(jù)橋梁支座病害情況，綜合提出以下5種病害產(chǎn)生的原因：

(1)支座產(chǎn)品原因：支座產(chǎn)品質(zhì)量控制不嚴(yán)，通常會誘發(fā)大量支座出現(xiàn)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(diào)平精度控制不足是支座脫空、變形的主要原因，同時(shí)造成支座受力不均，使受力較大支座發(fā)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(diào)平砂漿剝落，從而使支座發(fā)生脫空、竄動，再加上該橋交通量日益增長和超限超載現(xiàn)象嚴(yán)重，支座長期處于超負(fù)荷狀態(tài)；

(4)環(huán)境原因：海洋環(huán)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(yǎng)護(hù)原因：養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，滑板支座硅脂油長時(shí)間得不到加注、補(bǔ)充。

3 維修方案的擬定和優(yōu)化

為防止支座損害造成橋梁整體性能衰退、適應(yīng)性不足及安全性和耐久性降低，導(dǎo)致橋梁其它病害問題加劇，2015年8月，管養(yǎng)單位針對已損壞支座情況再次提出更換和調(diào)整，由廣西交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)，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(jìn)行更換，對20 m跨(58#～113#跨)的板式橡膠支座進(jìn)行局部更換，更換支座的型號、規(guī)格與原支座相同。但是在項(xiàng)目實(shí)際實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)：(1)橋梁上部結(jié)構(gòu)在頂升過程中測得千斤頂油壓總反力數(shù)值均超出理論值20%以上，表明實(shí)際恒載大于理論承載；(2)在橋梁橫向連續(xù)超靜定結(jié)構(gòu)效應(yīng)的作用下，支座在更換過程中新舊支座支點(diǎn)豎向位移變化，均可帶來橫橋方向支點(diǎn)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(shè)期間，預(yù)制梁所預(yù)埋鋼支座墊板位置控制偏差較大，有的甚至是反向安裝，經(jīng)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(dǎo)致支座變形問題突出，單純通過加塞楔形鋼板的方式進(jìn)行調(diào)平并未能解決支座反復(fù)出現(xiàn)偏心受壓、變形嚴(yán)重等問題。

為此，項(xiàng)目參建單位針對存在問題進(jìn)行多次探討分析，最后決定對原維修設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化變更，優(yōu)化措施主要有四個(gè)方面：(1)在加大板式橡膠支座規(guī)格尺寸提高剛度的同時(shí)，使內(nèi)力分布更加均勻；(2)對墊石高度進(jìn)行處理，在施工中反復(fù)對支座的豎向位移進(jìn)行調(diào)整，直至各支座豎向承壓力基本均勻?yàn)橹梗?3)加焊調(diào)平鋼板結(jié)合環(huán)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(yīng)橋梁目前承載狀況。

4 維修方案的應(yīng)用

方案優(yōu)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(shè)施工平臺

掛籃采用自行設(shè)計(jì)的型鋼拼裝，由10#槽鋼和5#角鋼組裝而成。10#槽鋼橫向擔(dān)在蓋梁上，兩側(cè)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(jī)關(guān)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(tài)度，對于被害人的陳述有一種信任的潛意識，所以當(dāng)被害人陳述與犯罪嫌疑人的供述和辯解相沖突的時(shí)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(jù)，意圖早日破案。這往往就導(dǎo)致了司法機(jī)關(guān)尤其是公安機(jī)關(guān)的刑訊逼供，屈打成招。引入證偽思維對被害人陳述進(jìn)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(fā)生的可能性降到最低。

4.2 確定和擺放千斤頂支撐及臨時(shí)墊塊的位置

千斤頂上面墊設(shè)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(shí)支撐安裝

(1)安裝計(jì)算機(jī)控制位移同步頂升系統(tǒng)裝置，待裝置驗(yàn)收合格后進(jìn)行試頂，頂至主梁脫空1～2 mm時(shí)停止，檢查各項(xiàng)無任何異常后進(jìn)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(dá)到設(shè)計(jì)高度并保證梁體脫開支座、順利更換支座為準(zhǔn)。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(shè)計(jì)高度后，安裝臨時(shí)墊塊，將梁體上部結(jié)構(gòu)調(diào)整至梁體永久標(biāo)高位置處，檢查臨時(shí)支撐體系，確保受力可靠且安全無誤后，撤除液壓頂升系統(tǒng)及千斤頂，拆除原板式橡膠支座。

(3)增設(shè)調(diào)平鋼板及墊石處理。

①調(diào)平鋼板的制作

當(dāng)梁體預(yù)埋鋼板凹凸不平帶有不規(guī)則的曲面，其傾斜度θ>2°時(shí)，采用凹槽楔形調(diào)平鋼板。凹槽楔形調(diào)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(guī)格)，在坡面板的表面中間位置銑刨一個(gè)長方體的方形槽，其深度為3 mm，槽邊預(yù)留寬度為15～20 mm。預(yù)留凹槽的目的是為了適應(yīng)原預(yù)埋鋼板變形表面(見圖1)。

圖1 凹槽楔形調(diào)平鋼板制作示意圖(mm)

圖2 楔形調(diào)平鋼板制作示意圖(mm)

②增設(shè)調(diào)平鋼板

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

對于50 m跨：鑒于當(dāng)時(shí)梁體設(shè)計(jì)并未設(shè)有梁底預(yù)埋鋼板，經(jīng)重新設(shè)計(jì)后采用焊接的L形調(diào)平鋼板，底板與腹板焊接成L形，并結(jié)合環(huán)氧樹脂進(jìn)行粘結(jié)，對盆式支座安裝起到固定、調(diào)平的作用。調(diào)平方法為：用可調(diào)節(jié)支架把其固定住，遵循安裝板式橡膠支座的調(diào)平鋼板操作程序。

③墊石處理

對于30 m跨：從安裝好的調(diào)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(biāo)識線，采用機(jī)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(jī)沿標(biāo)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(jī)打磨墊石混凝土表面。墊石底部采用結(jié)構(gòu)膠對其復(fù)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(wǎng)片鋼筋和支護(hù)模板后，采用具有自流平式、快干、早強(qiáng)、高強(qiáng)無收縮等性能的CGM灌漿料進(jìn)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(diào)平鋼板或不銹鋼板(不銹鋼板與調(diào)平鋼板間采用點(diǎn)焊)，在橡膠支座下面用鋼板結(jié)合環(huán)氧樹脂塞實(shí)，支座調(diào)整合適后在底部周圍用水泥砂漿勾縫。通過千斤頂與臨時(shí)支撐的配合，在上部豎向荷載作用下鋼楔塊沿接觸面產(chǎn)生相對滑動，直至鋼楔塊上的力全部轉(zhuǎn)移至支座上完成體系轉(zhuǎn)換，最后取出臨時(shí)墊塊及千斤頂。

對于50 m跨：當(dāng)調(diào)平鋼板膠固化后以及新澆筑墊石達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，才能安裝盆式支座。盆式支座用手動式千斤頂預(yù)加壓調(diào)平，用支架將其固定，盆式支座與調(diào)平鋼板要點(diǎn)焊，四個(gè)角必須焊接，焊縫長度≥30 mm，焊縫高度6 mm，每個(gè)邊的中間要焊接，焊縫高度與長度均相同，共8個(gè)焊點(diǎn)。焊接時(shí)要對稱實(shí)施，不可按順序連續(xù)施焊，最后撤下千斤頂及臨時(shí)支撐。

4.5 OTC包覆防腐

在將更換好的支座及調(diào)平鋼板進(jìn)行清潔處理后，對鋼板四周進(jìn)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(hù)帶。OTC防腐材料具有表面處理要求低的特點(diǎn)，包覆層具有柔軟易貼合、耐老化、防腐壽命長等性能。

5 結(jié)語

本項(xiàng)目通過在梁體預(yù)埋鋼板下加焊調(diào)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(shí)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(yīng)橋梁目前使用現(xiàn)狀。