烏蘭木倫河3號橋球形支座施工質量控制措施

何峙霖 宋佩楠 陳夏良子 龐雪有

摘要：文章以鄂爾多斯市烏蘭木倫河三號橋工程為例，從墊石施工、測量控制、支座安裝等方面，介紹了球形支座安裝施工、測量方法及質量控制措施，為同類型支座安裝施工提供參考。關鍵詞：球形支座;質量控制;安裝施工;測量控制

中圖分類號：U443.36文獻標識碼：ADOI：10.13282/j.cnki.wccst.2021.01.002

文章編號：1673-4874（2021）01-0005-03

0引言

橋梁支座是用于傳遞橋梁上部結構荷載和變形的重要結構部件，在大跨度橋梁中應用已十分普遍。經過橋梁技術的飛速發展，根據橋型特點已設計制造出眾多類型的橋梁支座，其中球形支座在大跨徑、低溫地區的橋梁應用越來越廣泛[1-2]。研究人員[3]利用ANSYS等有限元軟件對球形支座進行分析研究表明，球形支座具有良好的力學和變形性能。另外，經過大量的工程實踐證明，球形支座還具備承載能力強，可變位移大、自由轉角大的特點[4-5]。但球形支座安裝質量要求高，如果發生支座不平整、墊石澆筑方式不適當等不規范安裝，將大大削弱其可變位移和轉動角度，使得球形支座不能滿足其性能要求，影響橋梁應力傳遞，而最終縮短結構壽命[6]。

為此，本文以烏蘭木倫河三號橋為工程背景，在球形支座安裝施工過程中通過測量控制、墊石處理、預留孔灌注等質量控制措施，探索提高球形支座安裝質量的方法。

1工程概況

烏蘭木倫河三號橋全長348m，其中最大跨徑為200m，凈矢高達75m，屬于中承復式鋼箱拱景觀特大橋。橋梁上部拱肋結構為雙飛翼式鋼箱拱，鋼箱梁段長338m，全寬42～65m，采取1.68%單向縱坡及1.5%雙向橫坡。鋼箱梁沿橋縱向分成49個節段，長度為3.4～7.95m不等，總重量為6400t。橋梁在主拱附近設置立柱橋墩（見下頁圖1），因此將鋼箱梁劃分為主跨跨中梁段、橋墩支點梁段、邊跨跨中梁段和橋臺支點梁段。該工程在橋梁兩岸橋臺及墩柱上共設置12個球形支座。根據設計要求，橋臺為6個GQZ 6000型雙向活動球形和2個GQZ 6000型單向活動球形支座，橋墩為2個GQZ 20000型雙向活動球形支座和2個GQZ 20000型單向活動球形支座。球形支座的各項參數見下頁表1。

2墊石制作及處理

2.1鋼筋、模板及預留孔安裝

支座墊石作為球形支座的基礎，承受支座傳遞的荷載，因此對其強度要求高。首先，按設計圖紙安裝墊石鋼筋及模板，因墊石強度要求高并且需具備一定的抗彎曲性能，必須嚴格控制保護層厚度，以充分保護鋼筋不受外界環境侵蝕。質量控制時重點檢查模板對角線及模內尺寸、垂直度。

為了使支座能與墊石充分傳遞荷載，需要在墊石內設置支座地腳螺栓將兩者牢固連接。為保證傳遞荷載的有效性，采用PVC管作為預留孔模具，根據測量放線控制預留孔位置。PVC管安裝時用鋼筋或鋼絲在PVC管底部、中部和墊石頂部進行固定牢固。質量控制以檢查預留孔的位置和深度為控制重點。為了能夠順利安裝地腳螺栓，其垂直度要滿足安裝地腳螺栓的最低限度要求，避免成型后鑿孔調整，造成支座墊石損傷。

2.2墊石混凝土澆筑

墊石混凝土的澆筑質量直接關系支座安裝的成敗，其標高直接影響支座標高，澆筑質量影響荷載傳遞及壽命。由于墊石與橋墩、臺帽混凝土為兩次澆筑，因此澆筑前必須對下層混凝土進行處理，澆筑前進行充分濕潤。根據墊石配筋率高的特點，混凝土振搗時需分層振搗且預留孔附近應加強振搗，避免墊石空心不密實，承載力達不到要求，但不得出現過震現象。墊石的標高控制是按墊石設計標高在模板內側做好相應的標記，混凝土高度澆筑到標記位置后充分抹平。如支座墊石混凝土強度等級與其下面混凝土結構物（例如橋墩、臺帽等）強度等級一致，則進行整體澆筑一體成型。如強度等級不一致則應視情況進行兩次澆筑，兩次混凝土澆筑不宜超過7d，且要保證墊石混凝土厚度要不小于設計厚度。墊石澆筑前下層混凝土進行鑿毛處理，使兩次澆筑的混凝土充分融合。

2.3墊石四周安裝模板

支座高程符合設計要求后，固定好楔塊，把支座提起一定高度后，在墊石四周貼雙面膠并安裝模板，模板頂面要比墊石頂面設計高程高出至少1cm以上，以達到保證墊石頂面灌漿能部分溢出，確定灌漿飽滿的目的。安裝完模板后要把墨線參考基準線延伸出模板頂面，防止灌漿料沒過基準線，影響支座的下放定位。

2.4支座墊石頂面灌漿

墊石頂面灌入的灌漿料要能完全沒過試安裝時標記在楔塊上的線一定高度，在完全承載支座重量后能溢出，且支座能定位固定在試安裝時的位置。為了保障灌漿料與基材面可靠粘結，一定要把灌注部分的灰塵、油污等雜物清理干凈。

3測量控制

3.1高程控制

由于頂面混凝土會收縮變形以及人工抹平難以滿足設計標高要求，另外墊石頂面的混凝土浮漿影響墊石的質量，因此支座墊石成型后需檢測墊石頂面高程是否符合設計標高。如墊石混凝土頂面標高高于設計標高，則把高出部分用打磨機修磨平整至設計標高，再檢測平整度。修磨要同時保證滿足設計標高和平整度兩項要求。測量控制采用全站儀、水準儀和水平尺完成，全站儀作為墊石混凝土澆筑標高控制，水準儀用于混凝土打磨標高控制為主，水平尺用于墊石頂面混凝土平整度控制。

為了加快施工進度，在其強度達到2.5MPa以上時，保證結構棱角不損壞的情況下，可以拆除側模板。早拆模的目的是為了更易修磨混凝土，拆模后方可進行打磨作業，調整墊石標高，完成打磨作業后應再次對混凝土進行養護。

3.2測量平整度

墊石平整度是控制支座安裝的關鍵，若墊石平整度達不到要求時，支座與上部結構貼合不緊密易導致上部結構破壞及墊石破壞，直接影響橋梁壽命和結構安全，因此對墊石平整度提出更高要求。為保證平整度測量的準確性，需要從多方面進行控制：（1）對角控制，利用水平尺沿兩個對角線方向移動做多次檢測;（2）邊角控制，四個邊從邊到邊做多次檢測，保證墊石頂面每個部分平整度滿足要求，過程中需要多次測量，多次修磨調整，直至合格。

4支座安裝

4.1試安裝

為提高球形支座的安裝精確度，在正式安裝前進行試安裝，試安裝的作用主要用于檢查墊石與支座的貼合程度。若在打磨后墊石頂面與支座貼合程度良好，縫隙均<0.1mm時，則采用墨線彈出“+”字線的方式確定支座中心線，作為支座安裝與調整基準線調節支座位置;若墊石頂面高程與支座貼合程度不佳，縫隙均>0.1mm時，則需要在支座的四角墊上楔塊，測量全程跟蹤指導調整支座頂面高程符合設計高程。

4.2預留孔澆筑

在安裝前必須將預留孔內的雜物清除干凈，并進行鑿毛處理。鑿毛處理的部位包括預留孔底部和預留孔壁，鑿毛處理后對預留孔鑿出物進行清除。按設計要求使用合格的填充料，本工程預留孔填充料為高強度無收縮灌漿料。根據設計配合比要求進行灌漿料制備，將攪拌好的灌漿料灌入預留孔，灌入量需根據孔徑、孔深和地腳螺栓插入體積計算，且需保證在支座錨固螺栓完全插入后溢出少許灌漿料，使支座與墊石完全接觸。

4.3球形支座安裝

支座就位調整時，支座自帶的中心線刻度尺與橋墩墨線對齊，保證支座安裝位置準確。兩者中心線對齊后檢測支座水平度和高程是否符合設計要求，若偏差超出規范要求時，需測量全程跟蹤指導調整。

4.4安裝調平鋼板

球形支座的高程符合設計要求，頂面保持水平后，要立即安裝調平鋼板，并采用配套螺栓固定。調整鋼板時順橋向、橫橋向區別及調平鋼板坡度方向要符合設計要求。

5安裝效果

本工程的球形支座安裝完成后，對每個球形支座的四個角點和中心點高程進行測量，得到12個支座的安裝精度（見圖2）。從圖2可以看出，僅有個別點超過±3.5mm，說明采用以上質量控制方法安裝的球形支座精度為±3.5mm，較規范要求的±5mm精度提高30%。對比每個支座中四個角點及中心點的差值均在3mm內，滿足規范要求。由于采用富余灌漿的方式進行預留孔灌漿，支座底板與墊石無間隙，脫空高度為0。

6結語

本文以烏蘭木倫河三號橋球形支座安裝施工為例，詳細闡明了球形支座安裝全過程及質量控制要點，總結出以下結論：

（1）墊石地腳螺栓預埋孔時的質量控制要點包括預埋孔位置和深度應滿足安裝要求。

（2）墊石測量控制包括高程和平整度，測量時需對角和邊角的控制均滿足要求方可進行下一步施工作業。

（3）支座安裝時，預留孔灌漿量應通過孔徑、埋深及地腳螺栓體積計算確定，并考慮填充支座底板與墊石的填充量，適當超過填充量。

（4）根據本文的質量控制方法安裝球形支座，其安裝精度可控制在±3.5mm，為日后同類型球形支座安裝施工提供寶貴經驗。

參考文獻

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[2]崔玲，徐國彬.萬向承載、萬向轉動、抗震、減振球形鋼支座的研制[C].第九屆空間結構學術會議論文集，2000.

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