乌兰木伦河3号桥球形支座施工质量控制措施

何峙霖 宋佩楠 陈夏良子 庞雪有

摘要：文章以鄂尔多斯市乌兰木伦河三号桥工程为例，从垫石施工、测量控制、支座安装等方面，介绍了球形支座安装施工、测量方法及质量控制措施，为同类型支座安装施工提供参考。关键词：球形支座;质量控制;安装施工;测量控制

中图分类号：U443.36文献标识码：ADOI：10.13282/j.cnki.wccst.2021.01.002

文章编号：1673-4874（2021）01-0005-03

0引言

桥梁支座是用于传递桥梁上部结构荷载和变形的重要结构部件，在大跨度桥梁中应用已十分普遍。经过桥梁技术的飞速发展，根据桥型特点已设计制造出众多类型的桥梁支座，其中球形支座在大跨径、低温地区的桥梁应用越来越广泛[1-2]。研究人员[3]利用ANSYS等有限元软件对球形支座进行分析研究表明，球形支座具有良好的力学和变形性能。另外，经过大量的工程实践证明，球形支座还具备承载能力强，可变位移大、自由转角大的特点[4-5]。但球形支座安装质量要求高，如果发生支座不平整、垫石浇筑方式不适当等不规范安装，将大大削弱其可变位移和转动角度，使得球形支座不能满足其性能要求，影响桥梁应力传递，而最终缩短结构寿命[6]。

为此，本文以乌兰木伦河三号桥为工程背景，在球形支座安装施工过程中通过测量控制、垫石处理、预留孔灌注等质量控制措施，探索提高球形支座安装质量的方法。

1工程概况

乌兰木伦河三号桥全长348m，其中最大跨径为200m，净矢高达75m，属于中承复式钢箱拱景观特大桥。桥梁上部拱肋结构为双飞翼式钢箱拱，钢箱梁段长338m，全宽42～65m，采取1.68%单向纵坡及1.5%双向横坡。钢箱梁沿桥纵向分成49个节段，长度为3.4～7.95m不等，总重量为6400t。桥梁在主拱附近设置立柱桥墩（见下页图1），因此将钢箱梁划分为主跨跨中梁段、桥墩支点梁段、边跨跨中梁段和桥台支点梁段。该工程在桥梁两岸桥台及墩柱上共设置12个球形支座。根据设计要求，桥台为6个GQZ 6000型双向活动球形和2个GQZ 6000型单向活动球形支座，桥墩为2个GQZ 20000型双向活动球形支座和2个GQZ 20000型单向活动球形支座。球形支座的各项参数见下页表1。

2垫石制作及处理

2.1钢筋、模板及预留孔安装

支座垫石作为球形支座的基础，承受支座传递的荷载，因此对其强度要求高。首先，按设计图纸安装垫石钢筋及模板，因垫石强度要求高并且需具备一定的抗弯曲性能，必须严格控制保护层厚度，以充分保护钢筋不受外界环境侵蚀。质量控制时重点检查模板对角线及模内尺寸、垂直度。

为了使支座能与垫石充分传递荷载，需要在垫石内设置支座地脚螺栓将两者牢固连接。为保证传递荷载的有效性，采用PVC管作为预留孔模具，根据测量放线控制预留孔位置。PVC管安装时用钢筋或钢丝在PVC管底部、中部和垫石顶部进行固定牢固。质量控制以检查预留孔的位置和深度为控制重点。为了能够顺利安装地脚螺栓，其垂直度要满足安装地脚螺栓的最低限度要求，避免成型后凿孔调整，造成支座垫石损伤。

2.2垫石混凝土浇筑

垫石混凝土的浇筑质量直接关系支座安装的成败，其标高直接影响支座标高，浇筑质量影响荷载传递及寿命。由于垫石与桥墩、台帽混凝土为两次浇筑，因此浇筑前必须对下层混凝土进行处理，浇筑前进行充分湿润。根据垫石配筋率高的特点，混凝土振捣时需分层振捣且预留孔附近应加强振捣，避免垫石空心不密实，承载力达不到要求，但不得出现过震现象。垫石的标高控制是按垫石设计标高在模板内侧做好相应的标记，混凝土高度浇筑到标记位置后充分抹平。如支座垫石混凝土强度等级与其下面混凝土结构物（例如桥墩、台帽等）强度等级一致，則进行整体浇筑一体成型。如强度等级不一致则应视情况进行两次浇筑，两次混凝土浇筑不宜超过7d，且要保证垫石混凝土厚度要不小于设计厚度。垫石浇筑前下层混凝土进行凿毛处理，使两次浇筑的混凝土充分融合。

2.3垫石四周安装模板

支座高程符合设计要求后，固定好楔块，把支座提起一定高度后，在垫石四周贴双面胶并安装模板，模板顶面要比垫石顶面设计高程高出至少1cm以上，以达到保证垫石顶面灌浆能部分溢出，确定灌浆饱满的目的。安装完模板后要把墨线参考基准线延伸出模板顶面，防止灌浆料没过基准线，影响支座的下放定位。

2.4支座垫石顶面灌浆

垫石顶面灌入的灌浆料要能完全没过试安装时标记在楔块上的线一定高度，在完全承载支座重量后能溢出，且支座能定位固定在试安装时的位置。为了保障灌浆料与基材面可靠粘结，一定要把灌注部分的灰尘、油污等杂物清理干净。

3测量控制

3.1高程控制

由于顶面混凝土会收缩变形以及人工抹平难以满足设计标高要求，另外垫石顶面的混凝土浮浆影响垫石的质量，因此支座垫石成型后需检测垫石顶面高程是否符合设计标高。如垫石混凝土顶面标高高于设计标高，则把高出部分用打磨机修磨平整至设计标高，再检测平整度。修磨要同时保证满足设计标高和平整度两项要求。测量控制采用全站仪、水准仪和水平尺完成，全站仪作为垫石混凝土浇筑标高控制，水准仪用于混凝土打磨标高控制为主，水平尺用于垫石顶面混凝土平整度控制。

为了加快施工进度，在其强度达到2.5MPa以上时，保证结构棱角不损坏的情况下，可以拆除侧模板。早拆模的目的是为了更易修磨混凝土，拆模后方可进行打磨作业，调整垫石标高，完成打磨作业后应再次对混凝土进行养护。

3.2测量平整度

垫石平整度是控制支座安装的关键，若垫石平整度达不到要求时，支座与上部结构贴合不紧密易导致上部结构破坏及垫石破坏，直接影响桥梁寿命和结构安全，因此对垫石平整度提出更高要求。为保证平整度测量的准确性，需要从多方面进行控制：（1）对角控制，利用水平尺沿两个对角线方向移动做多次检测;（2）边角控制，四个边从边到边做多次检测，保证垫石顶面每个部分平整度满足要求，过程中需要多次测量，多次修磨调整，直至合格。

4支座安装

4.1试安装

为提高球形支座的安装精确度，在正式安装前进行试安装，试安装的作用主要用于检查垫石与支座的贴合程度。若在打磨后垫石顶面与支座贴合程度良好，缝隙均<0.1mm时，则采用墨线弹出“+”字线的方式确定支座中心线，作为支座安装与调整基准线调节支座位置;若垫石顶面高程与支座贴合程度不佳，缝隙均>0.1mm时，则需要在支座的四角垫上楔块，测量全程跟踪指导调整支座顶面高程符合设计高程。

4.2预留孔浇筑

在安装前必须将预留孔内的杂物清除干净，并进行凿毛处理。凿毛处理的部位包括预留孔底部和预留孔壁，凿毛处理后对预留孔凿出物进行清除。按设计要求使用合格的填充料，本工程预留孔填充料为高强度无收缩灌浆料。根据设计配合比要求进行灌浆料制备，将搅拌好的灌浆料灌入预留孔，灌入量需根据孔径、孔深和地脚螺栓插入体积计算，且需保证在支座锚固螺栓完全插入后溢出少许灌浆料，使支座与垫石完全接触。

4.3球形支座安装

支座就位调整时，支座自带的中心线刻度尺与桥墩墨线对齐，保证支座安装位置准确。两者中心线对齐后检测支座水平度和高程是否符合设计要求，若偏差超出规范要求时，需测量全程跟踪指导调整。

4.4安装调平钢板

球形支座的高程符合设计要求，顶面保持水平后，要立即安装调平钢板，并采用配套螺栓固定。调整钢板时顺桥向、横桥向区别及调平钢板坡度方向要符合设计要求。

5安装效果

本工程的球形支座安装完成后，对每个球形支座的四个角点和中心点高程进行测量，得到12个支座的安装精度（见图2）。从图2可以看出，仅有个别点超过±3.5mm，说明采用以上质量控制方法安装的球形支座精度为±3.5mm，较规范要求的±5mm精度提高30%。对比每个支座中四个角点及中心点的差值均在3mm内，满足规范要求。由于采用富余灌浆的方式进行预留孔灌浆，支座底板与垫石无间隙，脱空高度为0。

6结语

本文以乌兰木伦河三号桥球形支座安装施工为例，详细阐明了球形支座安装全过程及质量控制要点，总结出以下结论：

（1）垫石地脚螺栓预埋孔时的质量控制要点包括预埋孔位置和深度应满足安装要求。

（2）垫石测量控制包括高程和平整度，测量时需对角和边角的控制均满足要求方可进行下一步施工作业。

（3）支座安装时，预留孔灌浆量应通过孔径、埋深及地脚螺栓体积计算确定，并考虑填充支座底板与垫石的填充量，适当超过填充量。

（4）根据本文的质量控制方法安装球形支座，其安装精度可控制在±3.5mm，为日后同类型球形支座安装施工提供宝贵经验。

参考文献

[1]沈银澜，范重，张培基，等.建筑结构球形支座設计分析[J].钢结构，2011，26（6）;6-11.

[2]崔玲，徐国彬.万向承载、万向转动、抗震、减振球形钢支座的研制[C].第九届空间结构学术会议论文集，2000.

[3]刘南雁.一种新型球形抗震支座的工程应用技术研究[J].工程设计，2016，31（12）;74-78.

[4]陈金顺，屈保忠.双曲面球形减震支座在拉萨纳金大桥中的应用[J].公路，2013（10）：256-258.

[5]邢艳，谭永朝，俞菊虎，等.钱江四桥大吨位抗震球形支座技术研究[J].桥梁建设，2003（5）：67-70.

[6]庄军生.桥梁支座（第三版）[M].北京：中国铁道出版社，2008.