秦東偉

（河北高速集團工程技術(shù)有限公司，石家莊 050000）

1 引言

板式橡膠因受力與構(gòu)造良好，在中小跨徑公路橋梁中應(yīng)用廣泛。但橡膠支座在橋梁工程造價中所占比例較小，很難獲得技術(shù)與管理者的重視，在長期應(yīng)用中缺乏有效養(yǎng)護修復(fù)，易成為橋梁結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，增加病害發(fā)生概率。近年來，高速公路數(shù)量不斷增加，橋梁設(shè)備比例隨之提升，橋梁技術(shù)不斷更新?lián)Q代，對支座提出了更高要求，其后期檢查與養(yǎng)護標準更為嚴格。以高速公路橋梁支座為例開展針對性分析，創(chuàng)新支座病害檢測與維修措施，有效預(yù)防和解決橡膠支座常見的開裂、脫空、變形等質(zhì)量問題，從而延長支座使用壽命，減少后期維修成本，使其滿足工程運營需求。

2 工程概況

以石衡（石家莊—衡水）高速公路為例，主線全長82.80 km，雙向6車道，聯(lián)系石家莊與衡水兩市的主城區(qū)，既能彌補省會東南區(qū)域高速公路稀疏的缺陷，還可緩解石黃高速公路的交通壓力。該工程設(shè)置大橋3座、中橋9座、馬莊服務(wù)區(qū)1處、停車區(qū)2處、養(yǎng)護工區(qū)2處、通信監(jiān)控分中心1處。橋梁均采用板式橡膠支座，支座質(zhì)量直接影響橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及使用壽命。投入使用后，部分支座存在開裂、變形、脫空等質(zhì)量病害，需加強觀測與維修養(yǎng)護，使質(zhì)量病害提早得到防護，避免威脅行車安全。

3 高速公路橋梁支座常見病害檢測

3.1 開裂

支座開裂點一般位于支座端部，以45°傾斜縫為主，如若支座出現(xiàn)水平方向裂縫，大多因剪切力過高所致，發(fā)生概率較小。裂縫的典型表現(xiàn)為長度較短，分布較為緊湊，開裂原因是施工階段受力不均。結(jié)合現(xiàn)場情況，主要因支座安裝偏差較大、橋梁設(shè)計帶有縱橫坡，設(shè)計不科學(xué)、后期防護不到位，使支座柔韌性降低，出現(xiàn)開裂情況[1]。

3.2 變形

該病害是在外力作用下，梁底與墊石出現(xiàn)相對位移，在支座界面上形成了帶有一定角度的平行四邊形。此類病害多出現(xiàn)在彎道段、長下坡段，且?guī)в酗@著的外部特征，在平直橋梁中出現(xiàn)概率較低，檢測結(jié)果如表1所示[2]。在梁體設(shè)計階段，因未能充分考慮坡度、施工中忽視支座墊石標高、水平度控制不精準、投入使用后墩臺出現(xiàn)不均勻沉降等，均會引發(fā)剪切變形。當(dāng)支座支撐面出現(xiàn)傾斜情況時，勢必要承受梁體與上部結(jié)構(gòu)荷載產(chǎn)生的作用力，力的方向與支撐面平行?，F(xiàn)階段，重車超載情況十分普遍，且存在上坡加速、下坡減速的駕駛規(guī)律。由于設(shè)計階段忽視重型車輛加速行駛中產(chǎn)生的振動，剪切力高于支座自身承受力，便會增加剪切變形概率。

表1 支座變形檢測結(jié)果

3.3 脫空

在混凝土梁架設(shè)完畢后，在橫向與縱向連接具有整體性特征。投入使用后，受溫度變化、預(yù)應(yīng)力作用、行車荷載等因素影響，梁體形狀逐漸發(fā)生改變，導(dǎo)致下部支座受力不均，長此以往，出現(xiàn)脫空病害。從總體看，該病害成因在于上部結(jié)構(gòu)徐變作用，還可能因梁板尺寸不精準、安裝階段出現(xiàn)定位偏差等，增加脫空病害的發(fā)生率。支座脫空病害分為兩種，一種為局部脫空，另一種為完全脫空。其中，局部脫空因梁底和墊石出現(xiàn)相對位移，導(dǎo)致支座剪切變形；完全脫空主要發(fā)生在橋梁上部結(jié)構(gòu)，其原因為板底凹凸不平、墊石高度控制不足、后期管理缺乏，出現(xiàn)質(zhì)量病害后未及時發(fā)現(xiàn)并采取補救措施，最終導(dǎo)致支座出現(xiàn)完全脫空情況，檢測結(jié)果如表2所示。

表2 支座脫空檢測結(jié)果

3.4 位置偏移

橋梁支座偏位類型主要有兩種，即橫向型與縱向型。出現(xiàn)偏位病害后導(dǎo)致受力不均，支座可能因局部受力過大而受損，如圖1所示。此類質(zhì)量問題的成因是不準確的橋梁墊石或支座放樣。在支座承受水平荷載高于剪切變形力的情況下，支座將通過各類材料間的錯位滑動，使上部橋梁水平位移需求得到滿足。當(dāng)支座不銹鋼板出現(xiàn)銹蝕、支座墊石碎裂、支座與墩臺固定時，會使支座材料間的摩擦阻力增加，橋梁支座無法正常滑動，故應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況制訂相應(yīng)的維修方案，及時糾正支座錯位情況，必要時可更換新的支座[3]。

圖1 支座位置偏移

4 高速公路橋梁支座病害的維修措施

4.1 明確梁板頂升要點

在病害支座維修養(yǎng)護過程中，梁板頂升十分關(guān)鍵，應(yīng)嚴格把控整幅梁體的同步頂升與回落情況，其高差應(yīng)控制在2 mm以內(nèi)，以免因梁板受力不均而受損。所用施工設(shè)備主要為千斤頂，與橋檢車一同使用?；驹硎嵌鄠€千斤頂用相同油管輸油，再用相同油泵供油，使多個千斤頂能在作業(yè)中提供相同的升力，確保頂升距離、速度基本相同。選擇千斤頂時應(yīng)合理控制數(shù)量，一般T梁每個端口設(shè)置1臺，箱梁每個端口設(shè)置2臺，在互通立交位置千斤頂數(shù)量最多，由8片箱梁構(gòu)成。為擴大頂升操作空間，應(yīng)合理選擇頂升高度與千斤頂規(guī)格，可采用相對較小規(guī)格的設(shè)備，以高強墊板為輔助，合理調(diào)整高度。部分橋梁在維修時仍處于通車狀態(tài)，故應(yīng)在頂升期間采用千分表精確頂升高度，確保梁體各段同步頂升，其高度控制在10 mm以內(nèi)，以確保作業(yè)安全，車輛通行不受影響。

4.2 實施針對性支座病害維護技術(shù)

因高速公路橋梁支座病害類型較多，應(yīng)在保障前期設(shè)計、施工的基礎(chǔ)上，加強運營后期的維護與管理，根據(jù)現(xiàn)有設(shè)計指標分析梁體狀態(tài)，及時清理支座周圍臟污，定期檢查橋梁底部，提早發(fā)現(xiàn)支座異常情況。對于常見的剪切變形、脫空、開裂等病害實施針對性維護，確保支座正常使用。

1）超限剪切變形維護。支座剪切變形應(yīng)與設(shè)計要求相符，如支座剪切作用理想，則無須處理；如剪切變形超過規(guī)范值，影響其剪切功能發(fā)揮，則需維修養(yǎng)護。當(dāng)相同蓋梁或臺帽上僅有少數(shù)支座剪切變形超出限制，可利用局部頂升法更換支座；如大部分剪切變形超限，可利用整體頂升法更換，對于未出現(xiàn)病害的支座也應(yīng)一并更換，確保相同蓋梁上支座均有相同或相似的剪切剛度。

2）脫空維護。針對支座頂面與梁底間的脫空問題可采用局部頂升的方式，梁體塞墊整塊楔形不銹鋼板，其鋼板面積應(yīng)超過支座的30~50 mm，利用環(huán)氧水泥漿將鋼板與梁底楔塊黏結(jié)，在必要情況下可將墊石頂面標高內(nèi)蓋梁適當(dāng)降低，解決鋼板空間不足的問題；支座底面與墊石間的脫空情況主要是墊石不平整所致，故可采用局部頂升法，先將墊石外表打磨平整，使其頂面標高適當(dāng)?shù)陀跇烁?，解決支座安裝高度提升的問題，再將整塊楔形鋼板墊入，用環(huán)氧水泥漿與墊石頂面相連接，從而解決此類脫空問題[4]。

3）開裂維護。受支座產(chǎn)品質(zhì)量與環(huán)境因素影響，橡膠支座易出現(xiàn)老化、開裂情況。當(dāng)支座中裂縫寬度不足1 mm時，可在確保支座使用環(huán)境良好的情況下繼續(xù)使用，并密切檢查其發(fā)展速度；如裂縫寬度超過1 mm，可利用CSM涂抹表面，加強防護效果；當(dāng)支座鋼板出現(xiàn)嚴重銹蝕情況時，可采用頂升方式替換支座，局部和整體頂升原則與變形維護方案相同，在溫度適宜條件下完成支座更換；日常也應(yīng)做好除銹工作，外表涂抹防銹、防腐涂料，使支座各項指標滿足交通體系要求，降低病害發(fā)生概率。

4.3 引入橋梁盆式支座更換工法

以往支座墊石頂面平整度無法滿足精度要求，導(dǎo)致支座安裝后易出現(xiàn)局部脫空現(xiàn)象?；诖?，可結(jié)合橡膠支座結(jié)構(gòu)特點，利用注漿法安裝盆式支座，對支座墊石進行澆筑，以提高墊石平整度，如圖2所示，具體工藝如下。

圖2 盆式支座注漿法示意圖

1）安裝灌漿用模板，預(yù)防灌漿時出現(xiàn)泄漏，用水泥漿將支撐墊石區(qū)域的蓋梁混凝土表層浸濕。

2）吊裝和安裝支座，確保支座安裝位置與高程符合要求，利用鋼楔塊楔入支座四角，調(diào)平支座。

3）利用重力灌漿法將支座底部與蓋梁縫隙填滿，先從支座中間朝著周圍注漿，待漿體從縫隙處溢出才可停止；待灌漿混凝土強度達標后拆除模具，檢查墊石是否存在漏漿之處，查漏補缺。

4）將鋼楔塊拆除，對留邊側(cè)補漿，再將支座錨栓擰緊；澆筑梁體混凝土，待其強度達標后，拆除其連接作用的螺栓，安裝支座圍板。

5 結(jié)語

綜上所述，大部分橋梁支座為空心板結(jié)構(gòu)、橡膠材質(zhì)，在長期使用中易出現(xiàn)質(zhì)量病害，不但影響橋梁使用功能發(fā)揮，還對車輛安全造成威脅。這就要求工程師始終堅持“檢大于修”的理念，特別對于高速公路橋梁，更要嚴格遵循養(yǎng)護與維修標準，針對支座常見的開裂、脫空、變形等病害，在實際管理中注重檢查和維護，綜合分析各方原因，制訂科學(xué)的維護管理方案，做到對癥下藥。通過明確梁板頂升要點、優(yōu)化支座病害維護方案、完善維護管理機制等方式，確保支座結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)固。在未來發(fā)展中，可引入數(shù)字化檢修與維護技術(shù)，及時發(fā)現(xiàn)支座病害并實現(xiàn)動態(tài)跟蹤，進而促進橋梁運營可持續(xù)發(fā)展。