支座墊石澆筑與支座安裝同步施工關(guān)鍵技術(shù)研究

李哲

（湖南建工交通建設(shè)有限公司，湖南長沙 410004）

0 引言

目前，盆式支座安裝主要有重力式灌漿、壓力灌漿、預(yù)裝鋼板等施工方法[1-4]。采用灌漿法施工時(shí)調(diào)平砂漿厚度較薄，易導(dǎo)致調(diào)平層、補(bǔ)貼法找平和強(qiáng)度低等出現(xiàn)問題，以及支座與墊石脫空的病害，降低了支座使用年限，增加了后期維護(hù)使用成本。在壓漿過程中溢出的漿液凝結(jié)速度快，容易污染蓋梁及周邊環(huán)境，影響橋梁下部結(jié)構(gòu)的美觀。預(yù)裝鋼板法施工質(zhì)量較好、密貼性和平整度等均能滿足要求，但鋼板無法重復(fù)使用，增加施工成本。采用灌漿法安裝支座時(shí)無外部支撐系統(tǒng)，其安裝質(zhì)量取決于支座墊石施工質(zhì)量，受施工人員操作水平影響較大，施工質(zhì)量較難控制，容易出現(xiàn)支座脫空和偏心受壓病害[5-8]。本文針對(duì)上述安裝支座時(shí)出現(xiàn)的各種問題及弊端，為達(dá)到提高支座安裝質(zhì)量、延長支座使用壽命、節(jié)約材料、降低成本、避免造成環(huán)境污染的目的，提出采用支座墊石澆筑與支座安裝同步施工的方法。解決了采用傳統(tǒng)方法安裝支座時(shí)因支座墊石頂部不平整而導(dǎo)致的形成“補(bǔ)貼法找平”和浪費(fèi)資源、材料、人工、機(jī)械設(shè)備等問題，延長了支座的使用壽命；大幅改善了支座脫空及偏心受壓的病害，對(duì)盆式支座安裝具有一定的指導(dǎo)意義。

1 工程應(yīng)用實(shí)例

1.1 工程簡介

平江至益陽高速公路起于平江縣龍門鎮(zhèn)與江西省修水高速連接，止于益陽市赫山區(qū)的筆架山鄉(xiāng)與長益擴(kuò)容高速相接，途經(jīng)平江縣、汨羅市、湘陰縣、益陽市赫山區(qū)，全線長187.409km。平益高速公路第十七標(biāo)段起止樁號(hào)為K155+638—K162+881，全長7.243km，由西林特大橋（5.205km）+路基（317m）+西林互通（1.025km）+木皮湖大橋（128m）+路基（0.568km）組成。路基寬度為26m，橋面凈寬為2×11.75m，設(shè)計(jì)速度為100km/h。橋梁上部結(jié)構(gòu)有19.5～25m 預(yù)制小箱梁1 754 片、3×40mT 梁36 片和現(xiàn)澆箱梁一聯(lián)（32m+47m+47m），共有盆式橡膠支座2 372 個(gè)，橋梁墩柱采用雙柱式橋墩，樁基采用PHC 管樁和混凝土灌注樁，該項(xiàng)目具備盆式支座安裝的良好條件。

1.2 應(yīng)用成果

該法施工時(shí)只需利用澆筑支座墊石混凝土?xí)r的吊車和人工，無需其他設(shè)備。相比其他施工方法無須等待澆筑完支座墊石混凝土后再次組織人員和設(shè)備安裝支座，大幅節(jié)省了人工及機(jī)械設(shè)備。在應(yīng)用過程中和后期監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn)，該法使用效果非常理想，大幅提高了支座的安裝精度，支座中心順橋向偏位最大為2mm；支座中心橫橋向偏位最大值為1mm；支座高程偏差控制在±2mm 以內(nèi)，四角高差小于1mm，未出現(xiàn)支座底部脫空和支座偏心受壓的現(xiàn)象。表明該法的應(yīng)用能大幅提高支座安裝施工質(zhì)量，且具有良好的可靠性。該技術(shù)被評(píng)為2020 年度湖南省省級(jí)工法和中國公路建設(shè)行業(yè)協(xié)會(huì)2020 年度公路工程工法，用于該施工方法的裝置榮獲國家實(shí)用新型專利。本法可以很好地適用于公路工程和鐵路工程中，采用預(yù)制架設(shè)、支架現(xiàn)澆、移動(dòng)模架、懸臂澆筑、懸臂拼裝等施工方法的盆式支座及球形支座的安裝施工。

2 施工工藝原理及操作要點(diǎn)

2.1 施工工藝原理

支座墊石澆筑與支座安裝同步施工法是在支座墊石澆筑的同時(shí)完成支座的安裝施工。在支座安裝前，先安裝支座支撐架（見圖1～圖4），然后吊裝支座。通過調(diào)整支座支撐架的水平位移控制系統(tǒng)（縱橫向）控制支座平面位置，通過調(diào)整支撐架豎向位移控制系統(tǒng)調(diào)整支座高程，實(shí)現(xiàn)對(duì)支座的精確定位。支座定位完成后再次振搗支座墊石混凝土，以增加支座墊石與支座的黏結(jié)。支座安裝完成后及時(shí)鎖定支座支撐架的位移調(diào)節(jié)系統(tǒng)，防止因外部因素導(dǎo)致支座發(fā)生位移。

圖1 工藝原理圖

圖2 支架實(shí)物圖

圖3 支撐架結(jié)構(gòu)側(cè)立面圖（單位：cm）

圖4 支撐架結(jié)構(gòu)平面圖（單位：cm）

支座墊石澆筑與支座安裝同步施工法，是在傳統(tǒng)的預(yù)裝鋼板法、重力灌漿法、壓漿法的基礎(chǔ)上進(jìn)行的創(chuàng)新。其關(guān)鍵技術(shù)是在支座墊石混凝土澆筑完成時(shí)，同步利用支座支撐架完成支座安裝，增加支座墊石與支座的密貼性，提高支座安裝的施工質(zhì)量、節(jié)約施工成本。

2.2 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

施工工藝的操作流程如圖5所示。

圖5 施工工藝流程圖

2.2.1 支座墊石清理采用鑿毛機(jī)將支座墊石范圍內(nèi)的混凝土渣、鐵銹和浮漿等雜物鑿除干凈，并用清水沖洗。

2.2.2 測(cè)量放樣

采用全站儀將支座墊石的四個(gè)角點(diǎn)進(jìn)行精確放樣，并做好標(biāo)記。

2.2.3 支座墊石鋼筋及模板安裝

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙綁扎支座墊石鋼筋網(wǎng)。根據(jù)測(cè)量放樣的位置，采用內(nèi)撐的方式將支座墊石模板進(jìn)行定位并固定牢固。

2.2.4 支座墊石澆筑混凝土

根據(jù)設(shè)計(jì)混凝土標(biāo)號(hào)澆筑混凝土，采用插入式振搗棒將混凝土振搗密實(shí)。采用水準(zhǔn)儀控制混凝土澆筑標(biāo)高，比設(shè)計(jì)標(biāo)高略高5mm。

2.2.5 支撐架制作安裝

根據(jù)不同支座尺寸和重量對(duì)支撐架進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)算，選用不同型鋼及加大或減小支撐架的尺寸。支座較輕時(shí)可采用槽鋼對(duì)扣作為支撐架的四個(gè)腳，高度為1m。采用角鋼雙拼作為支撐架的縱橫梁，雙拼角鋼中留有3～5cm 空隙安裝吊桿，用于調(diào)整支座平面位置。縱橫梁相交的位置采用螺栓進(jìn)行連接。在縱/橫梁對(duì)應(yīng)支座吊點(diǎn)位置插入精軋螺紋鋼吊桿，用于調(diào)節(jié)支座高程。精軋螺紋鋼與縱/橫梁連接位置上下各設(shè)一組螺母和墊片便于支座位置的固定，精軋螺紋鋼下部采用螺母加鋼板的形式與支座連接，在連接前先將支座兩側(cè)螺母擰緊即支座臨時(shí)鎖定。根據(jù)支座和支撐架重量采用人工/吊車將支撐架和支座移至支座設(shè)計(jì)位置。

2.2.6 支座精確定位

支座定位前先檢查支撐架縱橫梁連接及精軋螺紋鋼吊桿與縱/橫梁的連接處于放松和可調(diào)狀態(tài)。采用錘擊的方式輕擊縱/橫梁和精軋螺紋鋼吊桿調(diào)節(jié)支座的平面位置，橫橋向偏差不大于2mm，順橋向偏差不大于5mm。然后通過調(diào)節(jié)精軋螺紋鋼吊桿螺母，調(diào)整支座高程及四角高差，確保高程偏差不大于設(shè)計(jì)要求且不大于5mm，四角高差不大于1mm。支座定位完成后，及時(shí)擰緊縱橫梁連接螺栓和吊桿的上下螺母。

2.2.7 混凝土二次振搗

支座安裝完成后，采用?30振動(dòng)棒從側(cè)面插入支座底部進(jìn)行二次振搗，以減少支座底部混凝土的氣泡并增加支座與混凝土的密貼性。

2.2.8 混凝土養(yǎng)護(hù)

支座安裝完成后根據(jù)要求及時(shí)養(yǎng)護(hù)支座墊石，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)2.5MPa 以上時(shí)拆除支座墊石側(cè)模，高溫時(shí)采用土工布包裹灑水養(yǎng)護(hù)，低溫時(shí)采用薄膜包裹再外包土工布保溫進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7d。

2.2.9 支撐架及支座墊石模板拆除

根據(jù)支座重量及尺寸計(jì)算底部承壓面的壓力，當(dāng)混凝土強(qiáng)度大于底部承壓面壓力的2倍時(shí)方可拆除支撐架。拆除支撐架時(shí)，先將吊桿上部的螺母擰除，然后將整個(gè)支撐架向上提出，最后拆除吊桿。支撐架拆除后拆除支座墊石模板，支撐架及模板可快速周轉(zhuǎn)使用。

2.3 施工工藝特點(diǎn)

（1）施工工序少。在施工支座墊石時(shí)，同步安裝支座，支座墊石混凝土澆筑和支座安裝同步完成，施工工序簡單。

（2）提高支座安裝質(zhì)量、延長支座使用壽命。在澆筑支座墊石混凝土?xí)r安裝支座，能保證支座墊石與支座很好的密貼，有效地避免了因支座與支座墊石發(fā)生脫空的危害，從而保證支座施工質(zhì)量，延長支座的使用壽命。

（3）材料與人工投入少，經(jīng)濟(jì)效益好。在施工支座墊石時(shí)安裝支座，無需進(jìn)行壓漿施工，從而降低材料使用和人工投入，提高施工效果，降低施工成本。

（4）保護(hù)環(huán)境。不使用壓漿技術(shù)，避免了因壓漿過程中漿液流出而污染環(huán)境。

2.4 技術(shù)指標(biāo)

（1）支座中心順橋向偏位不大于5mm；

（2）支座中心橫橋向偏位不大于2mm；

（3）高程控制指標(biāo)±5mm；

（4）四角高差控制指標(biāo)不大于1mm。

2.5 質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）支撐架在使用前根據(jù)支座尺寸和重量對(duì)支撐進(jìn)行荷載試驗(yàn)，確保支撐架有足夠的剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性、抗風(fēng)能力以及鎖定可靠性。

（2）混凝土須振搗密實(shí)，排出混凝土內(nèi)的氣泡，防止在支座安裝完成后氣泡附著在支座底部而導(dǎo)致支座墊石強(qiáng)度降低發(fā)生破壞。

（3）必須嚴(yán)格控制支座安裝的平面位置、高程及四角高差，防止支座發(fā)生偏心受壓。

（4）在支座安裝前注意將支座臨時(shí)鎖定，在支座安裝完成后鎖定支撐架位移控制系統(tǒng)，確保在混凝土凝結(jié)硬化過程中支座不發(fā)生位移。

（5）施工前應(yīng)徹底清除支座底部混凝土浮漿、油漬、污物等，以確保支座與墊石混凝土粘接緊密。

（6）其他質(zhì)量控制事項(xiàng)參照《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F08/1—2017）。

2.6 創(chuàng)新點(diǎn)

（1）支座墊石澆筑與支座安裝同步施工，在支座墊石混凝土澆筑完成，墊石混凝土初凝前完成支座安裝。增加了支座墊石與支座的密貼性，能有效防止支座脫空。

（2）安裝支座時(shí)采用支架調(diào)節(jié)控制支座的安裝平面位置、高程和平面高差等技術(shù)指標(biāo)，提高了支座安裝位置的精度，能有效防止支座偏心受壓。

（3）支座墊石與支座安裝同步施工無多余工序，不采用壓漿工藝、無預(yù)埋鋼板。減少人工投入和材料，節(jié)省工期，降低成本。

3 結(jié)論

支座墊石澆筑與支座安裝同步施工方法通過在平益高速第十七標(biāo)段的應(yīng)用，得到如下結(jié)論：

（1）通過采用該法施工，支座安裝的平面位置和高程精度可控制在±1mm 以內(nèi)，且未出現(xiàn)支座脫空和支座偏心受壓的現(xiàn)象。表明該法的應(yīng)用能大幅度提高支座安裝施工的質(zhì)量，具有良好的可靠性。

（2）本項(xiàng)目共有支座2 372 個(gè)，與預(yù)裝鋼板相比：節(jié)約鋼板數(shù)量150t，人工294 工日，機(jī)械設(shè)備147 個(gè)臺(tái)班，直接節(jié)約施工成本137萬元。與灌漿法相比：節(jié)約灌漿料95t，人工294工日，機(jī)械設(shè)備147個(gè)臺(tái)班，直接節(jié)約施工成本70萬元。

（3）通過采用該法，支座墊石與支座密貼程度得到了大幅度的提高，杜絕了支座出現(xiàn)脫空和支座偏心受壓的情況，支座安裝施工質(zhì)量得到大幅度的提升，提高了橋梁的安全性能，延長了支座的使用壽命，降低了運(yùn)營成本。

（4）不采用壓漿工藝和鋼板安裝，節(jié)省了壓漿材料及鋼板，節(jié)約了資源，減少了碳排放，并且杜絕了因漿液外流導(dǎo)致對(duì)環(huán)境的污染。