張 勇，楊富民

(中國鐵道科學(xué)研究院 鐵道建筑研究所 北京市鐵鋒建筑工程技術(shù)開發(fā)公司，北京 100081)

橋梁鋪架質(zhì)量是保證橋梁梁體受力是否均勻的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的預(yù)制梁體鋪架方法是將梁體直接安放在支承墊石上的干硬性砂漿上，依靠自重壓實(shí)干硬性砂漿，然后錨固支座螺栓。這種方法往往導(dǎo)致梁體四個(gè)支點(diǎn)不在一個(gè)水平面上，產(chǎn)生三點(diǎn)受力現(xiàn)象，而不能保證四支點(diǎn)受力完全相同。大量科研成果表明，橋梁支座四支點(diǎn)不平整將使梁體橫向承受附加應(yīng)力，當(dāng)不平整量較大時(shí)會(huì)引起梁頂板和底板的開裂。因此，在高速鐵路架梁時(shí)不再采用這種鋪架方式。

目前，國內(nèi)的橋梁鋪架主要根據(jù)國外的橋梁鋪架成功經(jīng)驗(yàn)，也就是采用先將梁落放在按架梁高程調(diào)平的墩臺(tái)上的千斤頂上，然后在與支座的縫隙間填充自流平無收縮灌漿料(或采用調(diào)高支座進(jìn)行調(diào)整)，避免三點(diǎn)受力現(xiàn)象的產(chǎn)生。國內(nèi)梁體架設(shè)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已逐步要求采用測(cè)力千斤頂作為臨時(shí)支點(diǎn)，確保梁四支點(diǎn)的反力差在5%之內(nèi)，在支承墊石與支座底面之間采用灌漿材料填實(shí)后落梁就位。

1 鐵路灌漿材料的技術(shù)要求

我國自流平灌漿材料開發(fā)比較晚，在20世紀(jì)90年代以前大部分采用的都是國外進(jìn)口材料，大約20世紀(jì)90年代后國內(nèi)才逐漸自行開發(fā)這類產(chǎn)品。目前，國內(nèi)灌漿材料已發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)有1998年冶金工業(yè)部建筑研究總院起草編制的《水泥基灌漿材料施工技術(shù)規(guī)程》(YB/T 9261—98)和2005年發(fā)布的中華人民共和國建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水泥基灌漿材料》(JC/T 986—2005)，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)指導(dǎo)我國灌漿材料的生產(chǎn)制造施工技術(shù)和質(zhì)量驗(yàn)收等方面起到了巨大的作用，已廣泛應(yīng)用于設(shè)備基礎(chǔ)二次灌漿、地腳螺栓錨固、混凝土結(jié)構(gòu)加固、修補(bǔ)和改造等方面。

在鐵路橋梁鋪架安裝的灌漿施工中，橋梁底端支座與橋墩支撐墊石之間的施工空間狹窄，一般僅有20～30 mm的施工空間，要求材料具有較高的早期強(qiáng)度和更好的流動(dòng)性，以滿足施工進(jìn)度和施工質(zhì)量要求。因此，鐵路相關(guān)部門參考相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)鐵路支座安裝灌漿的特點(diǎn)，對(duì)支座灌漿材料的某些性能指標(biāo)做了規(guī)定。主要指標(biāo)如下:漿體水灰比不宜＞0.34，且不得泌水，流動(dòng)度≥320 mm，30 min后流動(dòng)度不應(yīng)＜240 mm;抗壓強(qiáng)度，28 d≥50 MPa，56 d和90 d后強(qiáng)度不降低;彈性模量，28 d≥30 GPa;抗折強(qiáng)度，24 h≥10 MPa;標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下漿體28 d膨脹率為0.02%～0.10%。

2 鐵路灌漿材料的試驗(yàn)研究

2.1 原材料

原材料主要有水泥、減水劑、石英砂、礦物摻合料、增稠組分、調(diào)凝組分和高分子聚合物。

2.2 性能測(cè)試

1)流動(dòng)性能試驗(yàn)，鐵路支座灌漿材料由于其施工部位的特殊性，必須是一種高流態(tài)的漿體材料，流變性的好壞至關(guān)重要，也可以說，高流態(tài)是可施工的先決條件。影響流動(dòng)性能的主要因素有:用水量、減水劑的減水率及用量、石英砂的粒形及級(jí)配。

2)漿體的凝結(jié)時(shí)間是支座灌漿材料的一項(xiàng)重要指標(biāo)，凝結(jié)時(shí)間的長(zhǎng)短，既關(guān)系到漿體的可操作性時(shí)間，也對(duì)灌漿材料試件的早期強(qiáng)度有影響。根據(jù)橋梁的施工進(jìn)度要求，一般要求2 h后灌漿材料要有一定的強(qiáng)度。

環(huán)境溫度及漿體自身溫度對(duì)漿體的凝結(jié)時(shí)間有較大影響，相同條件下，溫度高，可操作時(shí)間和凝結(jié)時(shí)間縮短，早期強(qiáng)度高;溫度低，可操時(shí)間和凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)，早期強(qiáng)度低。凝結(jié)時(shí)間測(cè)定除采用在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下進(jìn)行外，還要求模擬工地實(shí)際溫度范圍進(jìn)行測(cè)試和配方的調(diào)整。

3)漿體勻質(zhì)性能的試驗(yàn)研究。勻質(zhì)性好的漿體材料，應(yīng)該具有較好的流態(tài)性和黏聚性，不泌水、不分層?？梢酝ㄟ^摻加增稠組分、高分子聚合物和礦物摻合料等手段來改善漿體的勻質(zhì)性。

4)力學(xué)性能試驗(yàn)。兩種類型早強(qiáng)自流平灌漿材料(試驗(yàn)編號(hào)ZYY05，用水量14%，初凝60 min)和(試驗(yàn)編號(hào)ZYX05，用水量14%，初凝100 min)。2～24 h的抗折、抗壓強(qiáng)度，及其隨時(shí)間的發(fā)展變化曲線見圖1，長(zhǎng)期強(qiáng)度主要測(cè)試結(jié)果見圖2。結(jié)果表明:抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度在早期發(fā)展迅速，24 h抗壓強(qiáng)度超過了40 MPa，抗折強(qiáng)度達(dá)到了11.3 MPa。漿體的早期強(qiáng)度發(fā)展迅速，漿體長(zhǎng)期力學(xué)性能良好，后期強(qiáng)度繼續(xù)增加，沒有出現(xiàn)強(qiáng)度倒縮現(xiàn)象。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)

圖1 24 h抗折/抗壓強(qiáng)度發(fā)展曲線

圖2 90 d抗折/抗壓強(qiáng)度發(fā)展曲線

為了較真實(shí)地模擬灌注現(xiàn)場(chǎng)情況，試驗(yàn)采用尺寸1 000 mm×1 000 mm的透明玻璃板來模擬橋梁支座底面，尺寸1 200 mm×1 200 mm的混凝土板模擬橋墩上的支承墊石。模擬混凝土支承墊石四周用模板封閉，防止漏漿。玻璃板放在模擬支承墊石中央，玻璃板用混凝土塊墊起與模擬支承墊石距離保持25 mm。試驗(yàn)結(jié)果見表1。結(jié)果表明，灌漿材料2 h抗壓強(qiáng)度為26.0 MPa，24 h抗折強(qiáng)度為 12.5 MPa，28 d抗壓強(qiáng)度為75.2 MPa，自由膨脹率0.04%，長(zhǎng)期強(qiáng)度發(fā)展良好，符合技術(shù)要求。

經(jīng)模擬試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，由于玻璃板與支承墊石間距非常小，支座灌漿材料在灌注過程中流動(dòng)速度比沒有覆蓋玻璃板的灌漿材料流動(dòng)慢，我們把這一現(xiàn)象稱為“黏滯效應(yīng)”，施工時(shí)應(yīng)密切注意漿體流動(dòng)度的變化。經(jīng)分析可以得知漿體流動(dòng)度、支座尺寸和支座與墊石的間隙三者之間存在一定的關(guān)系。漿體流動(dòng)度好、支座與支承墊石間隙大、支座尺寸較小則容易灌實(shí);反之，則不易灌實(shí)或灌注時(shí)間較長(zhǎng)。因此，施工前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)是非常有必要的。

表1 灌漿材料技術(shù)指標(biāo)及試驗(yàn)結(jié)果

3 鐵路灌漿材料的施工應(yīng)用

在初步定位后下落箱梁，箱梁下落至距支承墊石50 cm時(shí)減緩下落速度，檢查箱梁底部十字線與支承墊石頂面十字線之間的偏差，調(diào)整天車后下落箱梁至墩頂上，采用測(cè)力千斤頂作為臨時(shí)支點(diǎn)，確保箱梁四支點(diǎn)的反力差在5%之內(nèi)，利用精確定位裝置和4臺(tái)500 t千斤頂將箱梁調(diào)整至設(shè)計(jì)位置。然后采用重力灌漿方式對(duì)支承墊石與支座底面及錨栓孔處空隙進(jìn)行灌注，灌漿從支座中心部位向四周注漿，直至從模板與支座底板周邊間隙處觀察到灌漿材料全部灌滿為止。灌漿前應(yīng)初步計(jì)算所需漿體體積，實(shí)際灌注漿體數(shù)量不應(yīng)與計(jì)算值產(chǎn)生過大的誤差，防止中間缺漿。灌漿材料達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，拆除模板，檢查是否有漏漿處，對(duì)漏漿處進(jìn)行補(bǔ)漿。擰緊下支座板地腳螺栓，拆除上、下支座板連接角鋼，拆除臨時(shí)千斤頂。鐵路預(yù)制梁鋪架見圖3，重力灌漿施工示意如圖4。

圖3 高速鐵路預(yù)制梁鋪架

目前，項(xiàng)目研制生產(chǎn)的TK-Z系列支座灌漿材料產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于合武、武廣、溫福、福廈、哈大、京滬、鄭西等多條高速鐵路客運(yùn)專線上。使用單位普遍反應(yīng)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、使用方便，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語

1)在支承墊石與支座底面之間采用灌漿材料填實(shí)后再落梁就位的施工工藝提高了橋梁鋪架質(zhì)量，避免了梁頂或底板可能產(chǎn)生的開裂，提高了橋上線路的平順性，具有良好的推廣前景。

圖4 重力灌漿施工示意

2)通過對(duì)灌漿材料性能影響較系統(tǒng)的研究，結(jié)合鐵路工程特點(diǎn)成功研制出性能良好，價(jià)格適宜的TK-Z系列支座灌漿材料。

3)研制的灌漿材料具有如下特點(diǎn):流動(dòng)性能好，能夠依靠自重充滿支座與支承墊石之間的間隙，具有自流平、自密實(shí)特點(diǎn);對(duì)鋼筋無銹蝕作用、微膨脹、不泌水、耐久性能好;工作性可控，根據(jù)施工和環(huán)境要求進(jìn)行調(diào)整，凝結(jié)時(shí)間可控制在0.5～12.0 h，能夠完全滿足5℃ ～35℃溫度條件下的施工;早期強(qiáng)度高，后期強(qiáng)度不倒縮，2 h抗壓強(qiáng)度可大于20 MPa，24 h抗折強(qiáng)度可大于10 MPa，28 d抗壓強(qiáng)度可大于60 MPa，滿足施工進(jìn)度的要求。

4)通過技術(shù)推廣，TK-Z系列支座灌漿材料產(chǎn)品已在多條高速鐵路中應(yīng)用，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

［1］中國鐵道科學(xué)研究院.高流態(tài)鐵路橋梁支座灌漿材料的開發(fā)、生產(chǎn)及施工應(yīng)用試驗(yàn)研究［R］.北京:中國鐵道科學(xué)研究院，2008.

［2］中華人民共和國鐵道部.鐵科技函［2004］120號(hào) 客運(yùn)專線預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁暫行技術(shù)條件［S］.北京:中國鐵道出版社，2004.

［3］中華人民共和國鐵道部.科技基［2005］101號(hào) 客運(yùn)專線橋梁盆式橡膠支座暫行技術(shù)條件［S］.北京:中國鐵道出版社，2005.

［4］李勤銘.客運(yùn)專線橋梁盆式橡膠支座安裝施工技術(shù)［J］.鐵道建筑，2008(5):38-39.