楊慶勇,王紅剛
(中鐵一局集團新運工程有限公司,陜西咸陽 712000)
哈大客運專線是國家“十一五”規(guī)劃的重點建設(shè)工程項目,北起黑龍江省哈爾濱市,南至遼寧省大連市,縱貫東北平原和遼東半島,線路正線全長904 km。我公司承擔了哈大客專TJ-1標段(起訖里程為DK35+434.06~DK141+569.89)106.071 km范圍內(nèi)共1 194孔900 t整孔箱梁的架設(shè)任務(wù),該標段地處遼寧省南端大連市境內(nèi),沿線屬暖溫帶、濕潤~半濕潤的季風氣候,春秋多風、冬季寒冷,最冷月平均氣溫-3.9~-11.3 ℃,極端最低氣溫-18.8~-33.1 ℃。由于受冬季多風、嚴寒等自然條件的制約,架梁施工中對橋梁的支座錨固關(guān)鍵工序提出了更高的要求。
支座錨固作為900 t箱梁架設(shè)的最后一個關(guān)鍵環(huán)節(jié),對環(huán)境溫度的要求非常嚴格。如果錨固溫度過低,就會降低錨固層的強度,延長錨固層達到設(shè)計強度的時間,影響架橋機過孔工效,同時會對以后的行車安全產(chǎn)生很大的影響。為此,根據(jù)現(xiàn)場的具體情況,在施工中對錨固過程中的每個環(huán)節(jié)均采取了一系列行之有效的保溫措施,確保了冬季橋梁支座錨固施工的質(zhì)量。
考慮現(xiàn)場大部分架梁施工均在冬季完成,為了確保橋梁支座錨固質(zhì)量,迅速達到架橋機過跨條件,提高架梁工效,通過對橋梁支座錨固各工序細致分析,在投入成本可控的情況下,決定從支座錨固原材料儲存、支承墊石處理等各個施工環(huán)節(jié)進行控制,采取加熱、保溫、隔風等措施,確保砂漿錨固質(zhì)量,使錨固砂漿達到設(shè)計強度的時間在可控范圍內(nèi),從而使整個架梁施工形成流水作業(yè),達到提高工效的目的。
高速鐵路900 t整孔箱梁架設(shè)總體工藝流程如圖1所示。
圖1 900 t整孔箱梁架設(shè)總體工藝流程
3.1.1 橋梁整備時支座安裝
首先清除橋梁兩端梁底板的油跡、雜物等。按照橋梁表上提供的線路坡度值及線路坡度方向配置好相對應(yīng)的固定支座、橫向活動支座、縱向活動支座和多向活動支座。在接收支座時如發(fā)現(xiàn)有掉漆現(xiàn)象,必須采用與支座顏色相同的防銹漆進行修補。固定支座安裝位置在線路前進方向的右側(cè),橫向活動支座和固定支座在箱梁的同一端,縱向活動支座和多向活動支座在箱梁的同一端;固定支座和縱向活動支座在箱梁的同一側(cè),橫向活動支座和多向活動支座在箱梁的同一側(cè),具體布置如圖2所示。
注:HX代表橫向活動支座;DX代表多向活動支座;ZX代表縱向活動支座;GD代表固定支座。
用紅色鉛筆標識出支座上下座板的中心點。檢查支座上下座板錯動量,若其錯動量大于2 mm,必須松動上下座板的連接扁鋼,重新對正后,連接好支座上下座板的連接扁鋼。按照橋梁表配置好的固定支座、活動支座,采用專用運輸工具將支座從存放點運輸?shù)街ё惭b處,放置在橋梁兩端對應(yīng)的設(shè)計位置。在安裝支座前,先用螺栓與梁底每個預(yù)留孔進行試安裝,檢查預(yù)留孔孔徑、深度、絲扣,清除支座上座板的表面雜物,但不得拆除支座上下座板間的連接扁鋼。同時,在安裝支座前,認真核對,確保支座上座板坡度與橋梁表中線路前進方向坡度相同,將坡度標示在支座上座板靠橋梁外側(cè)的側(cè)面上,標明坡度方向,以便于自檢及相關(guān)人員的檢查。利用支座安裝設(shè)備將支座上座板預(yù)留孔和梁底預(yù)留孔位對齊。對支座連接螺栓涂適量的黃油加上墊圈后進行安裝,用專用扳手緊固。同時對錨定鋼棒連接螺栓也涂上黃油,方便落梁組的施工。支座安裝在箱梁底部后,應(yīng)擰緊支座與梁體的連接螺栓(含墊圈),在支座與梁底預(yù)埋鋼板之間不得有間隙,如有空隙按設(shè)計規(guī)定處理。檢查每一孔梁端兩支座的橫向中心距離、縱向活動支座的坡度方向,并記錄。
對錨定鋼棒螺栓涂適量的黃油,預(yù)先將螺栓旋入錨定鋼棒,檢查螺栓絲扣與錨定鋼棒的絲紋,按照支座搭配的數(shù)量將其放置在箱梁內(nèi)。需要注意的是每個錨定鋼棒螺栓必須配螺栓墊圈。
3.1.2 現(xiàn)場架梁時橋墩臺支座就位
架設(shè)箱梁時,箱梁落梁應(yīng)先落在千斤頂上,再對支座下座板與支承墊石之間、錨固栓孔內(nèi)進行壓力注漿。
常規(guī)施工時,首先需將墊石表面混凝土鑿毛,清除墊石表面、支座錨栓孔內(nèi)的冰雪、雨水、石塊及其他雜物。并檢查支座錨定鋼棒的連接螺栓、墊圈數(shù)量是否齊全,在連接螺栓內(nèi)涂抹黃油。支座上各個部件縱橫向必須對中。調(diào)整后的支座下座板十字線與墩臺十字線的縱橫向錯動量以及同端兩支座中心線橫向距離的誤差應(yīng)滿足質(zhì)量標準。支座上下座板螺栓的螺帽應(yīng)安裝齊全,并涂上黃油,無松動現(xiàn)象。支座與梁底,支座與支承墊石應(yīng)密貼,無縫隙。
落梁后應(yīng)立即檢查支座十字線和橋梁伸縮縫是否符合要求。梁體中心線與設(shè)計位置誤差不得超過±2 mm。支座安裝后,檢查支座安裝應(yīng)符合表1的規(guī)定。
表1 支座安裝允許偏差[2]
箱梁架設(shè)后的相鄰梁跨梁端橋面之間、梁端橋面與相鄰橋臺胸墻頂面之間的相對高差、箱梁橋面高程是否符合規(guī)范要求。
3.1.3 正常工況灌注錨固砂漿
灌漿前,應(yīng)初步計算所需的漿體體積,灌注實用漿體數(shù)量不應(yīng)與計算值產(chǎn)生過大誤差,以防止中間缺漿。灌漿用模板采用鋼模,在模板底面設(shè)1層4 mm厚橡膠防漏條。灌注的砂漿應(yīng)嚴格按照M50灌注砂漿試驗配合比拌和。采用注漿設(shè)備,灌注支座下部及錨栓孔處空隙,灌漿過程應(yīng)從支座中心部位向四周注漿,直至從鋼模與支座底板周邊間隙觀察到灌漿材料全部灌滿為止。按照要求做好砂漿試驗的試塊。灌漿材料強度達到后,拆除鋼模板,檢查是否有漏漿處,必要時對漏漿處進行補漿,擰緊上、下支座板連接螺栓,并拆除各支座的上、下支座連接板及螺栓,拆除臨時支承千斤頂,安裝支座鋼圍板。
一般情況下,自室外平均氣溫連續(xù)5 d低于+5 ℃的時間起,至次年最后一階段室外日平均氣溫連續(xù)5 d低于+5 ℃的期間應(yīng)按冬季施工規(guī)定執(zhí)行。當晝夜平均氣溫低于+5 ℃或最低氣溫低于-3 ℃時,應(yīng)采取冬施措施進行箱梁架設(shè)支座安裝施工。在支座錨固過程中,通過對各個施工環(huán)節(jié)溫度的控制以及錨固后所采取的一系列保溫養(yǎng)護措施,使得錨固灌漿料的強度一般不超過2 h就可以達到架梁要求。
橋梁支座冬季錨固施工工藝流程如圖3所示。
圖3 支座錨固冬季施工工藝流程
3.2.1 錨固料的存放、轉(zhuǎn)運
為了防止錨固料存放過程當中被外界環(huán)境污染,一般要存放在相對封閉、干燥的地方。低溫季節(jié),灌漿料應(yīng)儲存在有供暖設(shè)備的暖房里,灌漿料溫度宜控制在20~30 ℃,用棚布覆蓋防潮。
由于冬季雨雪天氣較多,而且外界風大、氣溫很低,錨固料宜采用梁腹或廂型汽車運輸。通常利用木板或防潮的塑料布支墊,然后利用棉被包裹,保持錨固料的正常溫度,防止大風使灌漿料溫度急劇下降。
3.2.2 工機具保溫
為了避免錨固料漿體的熱量在拌和及灌注過程中通過工機具迅速散失,要對拌和料桶、灌注漏斗及灌注導管進行包裹保溫處理。
一般情況下,以上工機具可利用棉布包裹。由于錨固料攪拌時間相對較長,天氣較冷的情況下,也可利用電熱毯對拌和料桶進行包裹保溫。漿體灌注前,要用熱水對灌注漏斗及灌注導管進行沖洗,達到預(yù)熱目的。
3.2.3 墊石、錨栓孔預(yù)熱處理
落梁就位前,必須先將墊石表面及錨栓孔內(nèi)的積雪、積水、冰塊等雜物清除干凈。采用保溫罩罩住墊石表面,罩內(nèi)四邊各放置1盞500 W的碘鎢燈,對墊石表面及錨栓孔進行預(yù)熱處理。天氣較冷的情況下,可在保溫罩外面蓋上棉被,確保灌漿時墊石表面及錨栓孔內(nèi)的溫度不低于5 ℃。
3.2.4 錨固料拌和
灌漿料在加水攪拌前,采用棉被包裹加熱,灌漿料的溫度控制10~30 ℃。根據(jù)錨固料的冬季使用要求,錨固料拌和前必須對攪拌用水進行加熱處理。一般情況下,水溫要控制在40~60 ℃,最高不應(yīng)超過60 ℃。攪拌溫度低于25 ℃時,攪拌時間應(yīng)取常溫攪拌時間的1.5倍,宜控制在3~5 min。灌漿料攪拌溫度低于25 ℃時,入模溫度不得低于10 ℃。灌漿料在加水攪拌成漿體后,應(yīng)迅速完成灌漿,以減少漿體在灌注過程中的熱量損失。灌注前,用30 ℃的水沖刷灌注塑料管。
3.2.5 保溫養(yǎng)護及拆模養(yǎng)護
灌漿完畢后,可以通過加熱灌漿料構(gòu)件周圍的空氣,將熱量傳給灌漿料,或直接對灌漿料加熱,使灌漿料處于正溫條件下能正常硬化,在規(guī)定時間內(nèi)達到要求強度。為了確保錨固層的環(huán)境溫度,錨固結(jié)束后用棉被將錨固層進行包裹,并且利用電暖風進行加熱養(yǎng)護,保證2 h內(nèi)錨固強度不低于20 MPa。
當灌漿料達到終凝(即表面硬化發(fā)熱)時,用溫水進行覆蓋養(yǎng)護,在整個養(yǎng)護過程中應(yīng)保證養(yǎng)護水不被凍結(jié)和短缺。灌漿料強度達到20 MPa時,拆除鋼模板,在灌漿料的表面涂刷2層混凝土養(yǎng)護劑,并在養(yǎng)護劑未干時粘貼1層塑料保鮮膜,然后用棉被覆蓋保溫,確保棉被內(nèi)溫度不低于5 ℃,直到試件的抗折強度達到10 MPa之后停止保溫養(yǎng)護。
拆模后的灌漿部位應(yīng)及時進行養(yǎng)護并覆蓋保溫材料,以防內(nèi)外溫差過大而產(chǎn)生溫度裂縫。
3.2.6 施工機具配備
低溫情況下支座錨固施工所用機具見表2。
表2 低溫情況下支座錨固施工所用機具配置
(1)工前檢查。支座安裝前技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)橋梁表檢查現(xiàn)場安裝所選支座類型,確保正確無誤。
(2)施工中持續(xù)自檢。對支座的平整度、四角高差、扭轉(zhuǎn)等進行檢查,發(fā)現(xiàn)超標的要及時調(diào)整,確保支座的質(zhì)量合格;對支座的配件進行檢查,確無遺漏;落梁就位前應(yīng)對支座四角高差、扭轉(zhuǎn)等再次進行檢查,發(fā)現(xiàn)超標的及時調(diào)整到標準范圍內(nèi);已架設(shè)的箱梁要不定期對支座進行檢查,及時清理上面的污垢等,并及時補充遺失的配件;對變形較大的支座要分析原因,及時上報。
(3)低溫期支座錨固質(zhì)量保證措施
按照工藝要求做好各環(huán)節(jié)的保溫措施。①氣溫低于0 ℃時,必需對支承墊石及支座進行預(yù)熱。灌漿2 h前將螺栓置于螺栓孔中,然后在支座基礎(chǔ)上覆蓋電加熱毯,并將保溫被覆蓋在上面或搭設(shè)保溫棚,在棚內(nèi)用碘鎢燈照射加熱。灌漿前10~30 min停止加熱,并去除保溫物,以使基礎(chǔ)表面溫度降低至30 ℃左右。除去保溫物的時間視環(huán)境情況(溫度,風速等)而定。②氣溫低于5 ℃,應(yīng)對拌和水和灌漿料加熱。施工前48 h,將灌漿料置放于室溫不低于10 ℃的房間,以使料溫與室溫平衡。當氣溫低于15 ℃時,應(yīng)對拌和水加熱。③氣溫低于0 ℃以下時,應(yīng)在灌漿結(jié)束后立即搭設(shè)保溫棚,并對其加熱,加熱時間不少于2 h,然后自然冷卻。保溫期注水養(yǎng)護,初始水溫高于60 ℃。拆除保溫棚和模板后可在裸露部位涂刷養(yǎng)護劑。條件允許時,采用蒸汽養(yǎng)護效果更好。
確保錨固料存放和轉(zhuǎn)運過程中保持干燥,防止受潮及變質(zhì);拌和時嚴格按照試驗所確定的水料比進行錨固料的拌和作業(yè),并控制好錨固料拌和用水的溫度,避免由于水溫過高導致灌漿料速凝產(chǎn)生堵管現(xiàn)象。
作業(yè)人員施工前要將作業(yè)區(qū)的冰雪徹底清理干凈,大雪后必須將灌漿料施工機具上的積雪清掃干凈,錨栓孔內(nèi)的積雪、積水、積冰必須處理干凈,并按要求佩戴好安全防護用品,做好各項防滑措施。對于帶電工具,要定期檢查帶電設(shè)備及工機具的完好程度,杜絕帶病作業(yè)。電源開關(guān)、控制箱等設(shè)施要統(tǒng)一布置,加鎖保護, 防止亂拉電線,設(shè)專人負責管理,防止漏電觸電。
國內(nèi)目前高速鐵路建設(shè)已全面啟動,受國內(nèi)復雜多變的地域環(huán)境和工期影響,箱梁架設(shè)在嚴寒地區(qū)、寒冷的冬季等惡劣施工工況不可避免,而箱梁支座錨固是其中重要的環(huán)節(jié),關(guān)系到箱梁架設(shè)質(zhì)量和進度。通過在哈大、京滬、西寶、蘭新二線等高速及客運專線鐵路冬施期間共架設(shè)900 t箱梁1 200余孔的施工實踐證明,此工藝在嚴寒地區(qū)900 t箱梁支座錨固施工中切實可行、效果明顯,對類似工程具有廣泛的推廣應(yīng)用及借鑒參考價值。
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[3]鐵建設(shè)[2005]160號 鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗收補充標準.
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