浅谈球形钢支座安装质量控制

摘 要：球形支座是架设于桥梁墩台上，顶面支承桥梁上部结构的装置。其功能为将上部结构固定于墩台，承受作用在上部结构的各种力，并将它可靠地传给墩台；在荷载、温度、混凝土收缩和徐变作用下，支座能适应上部结构的转角，使上部结构可自由变形而不产生额外的附加内力。

关键词：球形支座；安装；桥梁

工程概况：黄浦大街――金桥大道快速通道工程，道路全长约6032m，主线高架桥全长5055m，全桥共布设141跨，划分38联，其中砼箱梁24联、钢箱梁14联，钢结构箱梁安装支座154个、预应力砼箱梁安装支座545个，共计安装球面转动支座699个。球形支座的安装在桥梁施工中尤为关键，施工方法不当就会造成隐患，且处理难度较大。

1 球形支座常规的安装步骤

1.1 墩台预处理

（1）墩台表面凿毛，露出粗骨料，呈坚固不规则表面。（2）支座预留孔处理，预留孔深度和直径必须大于支座套筒或底柱的预埋长度和直径，一般直径和深度均大于60mm，并清除预留孔中的杂物。（3）确定支座设计位置中心线。

1.2 支座就位

（1）底板上划出中心线，并与墩台支座设计中心线对齐。（2）调整支座水平。

1.3 灌浆

（1）支模，进行重力灌浆。（2）待砂浆硬化后拆除模板。

1.4 桥梁部分施工

（1）梁底预埋钢板安装：梁底预埋钢板中心线与支座顶板中心线对齐，梁底预埋钢板与支座顶板之间不能有间隙。（2）地脚螺栓安装：将地脚螺栓穿入顶板地脚螺栓孔并旋入底柱内，梁底预埋钢板中心线与支座顶板中心线对齐，在保证梁底预埋钢板与支座顶板之间没间隙的情况下，把底柱与梁底预埋钢板焊接在一起。（3）支梁体模板：梁体模板安装完成后进行混凝土的浇筑及养护。

1.5 待梁体混凝土达到设计强度后拆除支座临时连接

在支座安装过程中，支座就位是关键工序之一，最为耗时，如控制不好还较容易产生质量问题。支座的四个角高差不得大于2mm，支座中线与墩台支座设计轴线完全重合，不允许有偏差。传统的施工工艺是：首先将支座纵、横向中线与设计支座纵横轴线对齐，然后四周使用钢楔块将支座保持在水平状态下调整到设计高程。

这个方法虽然行之有效，但是现场实际操作中存在较大问题，在对支座进行调平及纵横轴线对齐的过程中需要耗费大量的时间。因为支座自身重量非常重，例如：一个型号为QGQZ（A）（KZ）-8.0SX的支座重量为979kg，一个型号为QGQZ（A）（KZ）-15SX的支座重量为2143.5kg，安装又是在高空进行，需用起重机械配合安装，难度非常大。安装过程具体为：首先将支座吊装到墩台上方，把预埋螺栓插入预留孔内，放置三角形钢楔，把支座落到三角形钢楔后开始调整设计安装高程及纵横轴线。通常是先调整轴线，当支座中线跟设计轴线完全重合后开始使用水平仪及塔尺来调整高程，而此时问题就出现了。因为高程及轴线的调整都是完全靠移动三角形钢楔完成，当在对已经对好轴线的支座进行高程调整时，只要一移动三角形钢楔，轴线就会发生偏移，当勉强调整好高程时，轴线偏差已经很大了。反之，如果先定好高程后再调整轴线，也存在同样地问题，只要一移动三角形钢楔，高程就会发生偏差。所以在整个支座定位过程中，高程的调整和轴线的调整相互影响，想要既对齐轴线又定好高程，难度非常大，而整个安装过程还需要起重机的配合，无形中又大大的提高了安装的成本。传统的安装方法多少有些碰运气的成分，如果运气好可能很快就安装好，如果运气不好，可能一天也安装不了几个，通过平时统计，一个安装小组（一名测量工，两名安装工，一名起重工，配16T起重机一台）一个工日只能安装3～4个支座，且安装精度不高。然而安装合格后的支座还要进行灌浆，灌浆的过程中必须非常小心，如果工人在灌浆的工程中不慎碰动三角形钢楔，支座的轴线及高程同时发生变化，又要重新定位安装，如果没有及时发现并改正，有可能造成重大质量隐患。

综上所述，其实支座的安装重点就是在支座的定位，而支座定位的重点就是纵横轴线及高程的控制，实际就是两道工序。传统的安装方法其弊端在于将两道工序合并，共同使用三角形钢楔来完成，这样一来，支座定位需同时控制两个指标，难度加大。

2 支座定位过程的改进方法

经过施工现场实验，可以对支座定位的过程进行改进，将高程的控制及轴线的控制依次进行，这样一来可以有效的解决支座定位过程中高程控制和轴线控制相互影响的问题。办法很简单，就是通过向墩台植入膨胀螺栓来解决。具体操作方法如下：（1）计算出支座顶面的设计标高，测出支座的高度，根据支座标高及支座的高度确定支座底标高。（2）在清理完毕的支座垫石四角（预留孔内侧）使用冲击钻钻出直径为10mm的孔，孔深根据膨胀螺栓长度定。将直径为10mm膨胀螺栓的植入孔内，使用扳手旋动膨胀螺栓螺帽，依次将螺杆顶部旋至设计支座底标高。（设计支座底标高=支座顶标高-支座高度）。调整过程中使用水平仪同步测量，确保膨胀螺栓顶部在设计的同一标高上。（3）在支座垫石上标注设计支座纵横轴线，在支座底钢板上标注支座纵横向中线。（4）使用起重机械将已经组装好的支座吊装到支座垫石的膨胀螺栓上，然后人工使用撬杠拨动支座，将支座纵横向中线拨至同设计支座纵横轴线完全重合。（因为此时支座底部钢板只和四根螺栓顶部接触，摩擦力较小，只需一人使用撬杠即可拨动支座，同时也不必担心膨胀螺栓会下沉，因为被旋出的膨胀螺栓不抗拔，但是轴向抗压强度非常大。（5）根直径10mm的膨胀螺栓足以抵抗2～3吨的重量而不发生下沉，到此一个支座就定位完毕。最后使用水平仪复核一遍即可。后续工作同传统的安装方法相同，不再重复。

此种支座的定位方法将高程和轴线分开完成，预先利用膨胀螺栓可伸缩的特性进行微调，将设计安装高程定死，保证了支座吊装上来后就已经是在设计安装高程，在后续调整轴线的过程中不用担心高程会发生变化，只用一心调整轴线对齐即可。整个安装过程一次就位，不会产生互相影响的情况。即使在后续的灌浆过程中不慎碰动支座，也只需使用撬杠拨动即可完成恢复工作。

此种方法施工时可将安装小组分为两组，第一组一人，负责钻孔。第二组三人，其中测量工一人，普工一人，起重工一人，负责将膨胀螺栓植入孔内并旋至设计安装高程，及后续的吊装及支座调整工作。因为分成了两个小组，整个安装的过程可以进行流水作业。钻孔只需10～15分钟时间。而植入螺栓及后续吊装、调整工作只需30分钟即可完成，所以安装一个支座最多只需40到45分钟。一个工作日按8小时计算，如果熟练掌握，一个工作日可安装11各支座。而同样数量的支座按照传统方法则需2～3个工作日完成，从成本考虑，人工费和机械台班费都能有很大程度的节约。然而，此种方法的缺点在于，膨胀螺栓将在后续的灌浆过程中被埋入灌浆层内，不能重复使用。（四个膨胀螺栓螺杆的横截面积只有3.14cm2，不会减小灌浆层的整体强度，对支座的使用亦不会产生影响）。

此种支座定位方法同样简单实用，可操作性强，同时并不影响整体质量。然而操作过程中有三点需要注意的事项：（1）墩台支座垫石浇筑时要注意，预留灌浆层厚度一定要控制好，尽量保证控制在4cm以内；（如过大，膨胀螺栓旋出的长度过长，将会影响到螺栓的抗压强度，导致螺栓弯曲，高程就会发生变化）（2）选择同型号的膨胀螺栓，这样植入深度较容易把握；（3）在后续灌浆时，需严格控制灌浆速度，确保灌浆饱满。

参考文献

[1]GB/T 17955-2009.桥梁球型支座[S].

[2]CJJ2-2008.城市桥梁工程施工与质量验收规范[S].