余?？?，劉洪俊

(中交第二公路工程局有限公司，西安 710065)

1 概述

新建鐵路哈爾濱至大連客運(yùn)專線貫穿于東北三省，地處嚴(yán)寒地區(qū)，十家堡梁場位于四平－公主嶺區(qū)間，主要施工任務(wù)是后張法預(yù)應(yīng)力簡支雙線箱梁的預(yù)制和架設(shè)。施工里程范圍為DK579+333.52～DK663+700，特大橋9座，大橋7座。共計(jì)預(yù)制和架設(shè)32、24 m雙線簡支箱梁467孔，其中預(yù)制架設(shè)32 m雙線簡支箱梁458孔，每孔梁體混凝土體積為328 m3，共計(jì)150 224 m3，每孔梁體重8 500 kN，24 m雙線簡支箱梁9孔，每孔梁體混凝土體積為250 m3，共計(jì)2 250 m3，每孔梁體重6 500 kN。哈大鐵路客運(yùn)專線采用耐寒型盆式橡膠支座，適用溫度范圍－40～60℃。

根據(jù)其他高速鐵路和客運(yùn)專線施工經(jīng)驗(yàn)反饋中，發(fā)現(xiàn)有如下錯誤和弊端:固定支座位置錯誤或支座相對位置錯誤，支座受力不均破壞支座剪切性能及支座受力變形等需要重新更換，給項(xiàng)目帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失;由于梁體支座與墩臺間空間小，支座固定并和墩臺間有機(jī)結(jié)合起來比較困難，不利于振搗、強(qiáng)度增長慢、不利于工程進(jìn)度等缺點(diǎn)，在高速鐵路中引進(jìn)自流平砂漿，有效解決了上述問題，但在施工中仍存在支座墊石砂漿幾何尺寸不規(guī)則或裂紋較多甚至出現(xiàn)空洞等質(zhì)量問題，結(jié)合上述問題對后張法預(yù)應(yīng)力簡支雙線箱梁架設(shè)中盆式橡膠支座的安裝和自流平砂漿灌注進(jìn)行研究和探討。

2 工藝流程

砂漿灌注工藝流程如下:支座安裝前準(zhǔn)備→支座安裝→運(yùn)梁→喂梁→架設(shè)→落梁支座對位→臨時千斤頂支撐→支座砂漿灌注前檢查準(zhǔn)備→自流平砂漿灌注→拆除臨時支撐→養(yǎng)護(hù)。

3 盆式橡膠支座安裝

3.1 支座類型及安裝方式

PZ－5000－ZX－e60－0.1g－C－i8表示客運(yùn)專線鐵路常用跨度簡支梁設(shè)計(jì)地震動峰值加速度Ag≤0.1g地區(qū)用設(shè)計(jì)豎向承載力5 000 kN，縱向活動，順橋向位移±60 mm，常溫型，上頂板坡度為8‰的支座。

根據(jù)設(shè)計(jì)，盆式橡膠支座分為4種類型:固定支座用GD表示;橫向活動支座用HX表示;縱向活動支座用ZX表示;多向活動支座用DX表示。當(dāng)線路坡度0‰≤i＜4‰時，使用i0坡度支座;當(dāng)線路坡度4‰≤i＜12‰時，使用i8坡度支座;當(dāng)線路坡度12‰≤i≤20‰時，使用i16坡度支座。常用類型為PZ-4500、PZ-5000和PZ-5500、PZ-6000型，分別用于24、32 m(12 m寬)、32 m(13.4 m寬)簡支箱梁。

3.2 簡支、連續(xù)梁固定支座位置的確定及區(qū)別

根據(jù)設(shè)計(jì)相關(guān)圖紙明確箱梁對應(yīng)所需要的支座類型，根據(jù)有無聲屏障確定支座承載力;根據(jù)箱梁架設(shè)位置的設(shè)計(jì)坡度確定坡度類型。再根據(jù)確定的坡度選擇支座安裝方向(支座板上有箭頭指示)。支座相對位置示意見圖1。

圖1 支座相對位置示意

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，曲線處連續(xù)梁固定支座位置位于曲線內(nèi)側(cè)最低點(diǎn)，對于直線和曲線的簡支箱梁，固定支座(GD)順橋向安裝在下坡方向左側(cè)，同一墩臺與之垂直的為橫向活動支座(HX)位置，與之對角線的為多項(xiàng)活動支座(DX)位置，不同墩臺與之180°的為縱向活動(ZX)支座。

3.3 支座安裝前準(zhǔn)備

3.3.1 架梁前場支座安裝前準(zhǔn)備

(1)用自動水準(zhǔn)儀復(fù)測墩臺頂支座墊石高程是否滿足設(shè)計(jì)要求，高出設(shè)計(jì)高程部位用電錘或電風(fēng)鎬鑿除混凝土至設(shè)計(jì)高程。

(2)用墨線彈出墩臺上支座墊石的橫、縱中心線和梁端線，保證平面位置的準(zhǔn)確。

(3)墩臺上支座墊石頂進(jìn)行人工鑿毛，鑿毛范圍為支座設(shè)計(jì)尺寸周邊各外擴(kuò)30 mm。

(4)清理支座墊石頂和預(yù)留孔里的積水和雜物。

(5)墩臺支座墊石預(yù)留4個孔洞用來放置支座下墊板的預(yù)埋螺栓，預(yù)留孔設(shè)計(jì)直徑為120 mm，孔深為400 mm，但在實(shí)際施工中，預(yù)留孔直徑預(yù)留160 mm，用來消除施工中的測量誤差和施工誤差，提高落梁后支座位置的可調(diào)整范圍，墩臺支座墊石預(yù)留孔位置偏位時，避免預(yù)埋螺栓一邊緊貼孔壁，一邊空出的現(xiàn)象，增加混凝土和預(yù)埋螺栓之間的握裹力，但是也相應(yīng)增加了材料的成本。

3.3.2 預(yù)制場存梁區(qū)支座安裝前準(zhǔn)備

簡支箱梁預(yù)制時，每孔箱梁在梁底處支座設(shè)計(jì)位置預(yù)埋鋼板，用螺栓連接固定支座于箱梁上。安排工人對梁底預(yù)埋鋼板進(jìn)行清理，確保梁體預(yù)埋支座鋼板表面無水泥漿。如果未清除灰漿，將導(dǎo)致支座與梁底支座板不能緊貼，在運(yùn)營時將被磨碎成粉并擠出，使支座與梁體間形成較大滑動面，動載下可能剪斷支座螺栓。

3.4 支座安裝

由叉車將所需要的支座運(yùn)至待安裝的簡支箱梁梁端處，平推至預(yù)埋鋼板位置，校正螺栓孔，采用對角線方法同時均勻緊固上支座板螺栓，切不可先擰緊1個再上其他3個。在最終上緊前還要檢查位置，螺栓用加力專用扳手?jǐn)Q緊，確保支座安裝平整牢固。圖2為梁底已安裝好支座的情形。

圖2 支座安裝后的圖片

3.5 支座安裝后檢查與刻度線標(biāo)識

支座安裝后，固定支座上座板與下座板中心縱、橫錯動量，以及活動支座中心線橫向錯動量均不得大于3 mm;活動支座中心線的縱向錯動量與設(shè)計(jì)計(jì)算值的允許偏差之和為±3 mm。固定支座及活動支座下座板中心線的扭轉(zhuǎn)偏差為1 mm。即支座上下板的指針在水平方向應(yīng)在0刻度的位置，在有坡度的情況下指針的刻度應(yīng)在上述指標(biāo)范圍內(nèi)。

根據(jù)安裝的支座將支座中心線引到箱梁腹板的側(cè)邊和端部。梁前端端部和腹板外側(cè)引出支座中心線、梁后端部腹板外側(cè)引出支座中心線，以供落梁時判斷是否到位作為依據(jù)。

3.6 支座落位

準(zhǔn)備就緒后，由運(yùn)梁車把箱梁喂給架橋機(jī)，架橋機(jī)勻速落梁，距支承墊石頂面500 mm左右時，卷揚(yáng)機(jī)制動，安裝支座下座板套筒錨固螺栓，然后啟動卷揚(yáng)機(jī)徐徐落梁。距墩臺支座墊石頂面200 mm左右時，采用線錘對中引導(dǎo)、監(jiān)視并檢查支座中心的位移量。預(yù)留錨栓中心及對角線位置偏差不得超過10 mm。如發(fā)生偏差，必須取芯鉆孔以保證落梁及錨栓的保護(hù)層。距墩臺支座墊石上水泥砂漿面10 mm時，卷揚(yáng)機(jī)制動，利用運(yùn)架梁機(jī)吊裝橫梁縱、橫移裝置，微量調(diào)整箱梁落梁位置，使箱梁支座中心線和墩臺中心線重合，預(yù)留出橋梁伸縮縫，箱梁精確對位，然后起動卷揚(yáng)機(jī)，徐徐落梁到臨時支撐千斤頂上，同時應(yīng)保證每支點(diǎn)反力與4個反力平均值相差不超過±5%，并達(dá)到設(shè)計(jì)高程。在支座下底板與支撐墊石之間預(yù)留20～30 mm的空隙，用于重力自流平砂漿灌注。支座中心線及檢驗(yàn)偏差符合有關(guān)規(guī)范要求。

4 自流平砂漿灌注

4.1 材料性能指標(biāo)

自流平砂漿材料采用北京中巖灌漿材料，適用溫度范圍－15～40℃。28 d抗壓強(qiáng)度50 MPa，28 d彈性模量30 GPa，24 h抗折強(qiáng)度不應(yīng)小于10 MPa，每批材料均根據(jù)廠家提供的配合比進(jìn)行配制，漿體不得泌水，流動度不應(yīng)小于260 mm，30 min后流動度不應(yīng)小于230 mm;標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下漿體28 d自由膨脹率為0.02% ～0.1%。落梁要求漿體強(qiáng)度達(dá)到20 MPa。

4.2 材料儲存

自流平砂漿材料應(yīng)用專用庫房存放，特別注意防潮。不得露天存放，搬移過程中不得拋擲，應(yīng)按照材料類型和適應(yīng)溫度分批堆垛，堆垛高度不宜高于10袋，常溫下臨時露天堆放時應(yīng)上蓋下墊，冬季施工時不能在室外存放。

4.3 機(jī)具和人員分工

(1)15 kW發(fā)電機(jī)1臺(備用1臺)，由于路線長及移動方便，加工帶輪子的固定支架便于施工和轉(zhuǎn)移。

(2)漿體攪拌機(jī)1臺(備用1臺)。

(3)軟管加漏斗各2個。

(4)有標(biāo)記的鐵桶4個。

(5)根據(jù)施工進(jìn)度需要配置灌漿模具為:5000型自流平砂漿墊石模具2套共8個尺寸860 mm ×670 mm×50 mm，5500型模具2套共8個尺寸890 mm×700 mm×50 mm。6000型支座墊石模具1套共4個尺寸920 mm×740 mm×50 mm。模具為鋼模，一側(cè)是用螺栓固定的可拆卸端。

(6)攪拌1人;上料加水2人;灌漿4人(2個支座同時灌注，包括養(yǎng)護(hù))。

4.4 自流平砂漿灌注前準(zhǔn)備

墩臺支座墊石錨栓孔在灌漿前將其孔內(nèi)的水、雜物等再次檢查清除;灌漿前，初步計(jì)算所需的漿體體積(包括試塊的體積在內(nèi))，灌注實(shí)用漿體數(shù)量不要與計(jì)算值產(chǎn)生過大誤差，漿體填充設(shè)計(jì)高度為20～30 mm之內(nèi)，防止中間缺漿;檢查鋼模支護(hù)與墊石間有無間隙，若有用厚雙成膠進(jìn)行墊高，防止?jié){體漏漿和污染墊石面。

4.5 自流平砂漿的攪拌

常溫下采用轉(zhuǎn)速高于700 r/min的高速攪拌機(jī)，根據(jù)廠家提供的理論配合比進(jìn)行配制，每批材料都有各自不同的理論配合比，如水料比為0.155∶1或0.148∶1等。用溫水把攪拌機(jī)沖洗干凈同時濕潤軟管后，立即向攪拌機(jī)內(nèi)倒入灌漿料，加溫水后進(jìn)行攪拌，宜在3 min內(nèi)攪拌均勻，拌和好的漿體應(yīng)在攪拌機(jī)內(nèi)靜置2 min，以排出攪拌過程中引入的氣泡。檢測漿體的流動性是否滿足要求。

4.6 自流平砂漿灌注

采用重力自流灌漿方式，攪拌機(jī)和灌注漿體位置相對高差不低于3 m，保證有足夠壓力，灌漿軟管應(yīng)平順不應(yīng)有直角彎，防止?jié){料壓力減小，達(dá)到漿體密實(shí)效果。模板中心線和支座中心線重合，保證砂漿墊石幾何尺寸規(guī)則，避免出現(xiàn)一邊寬一邊窄的現(xiàn)象。灌注支座下部及錨栓孔處空隙，灌漿過程從支座中心部位向四周注漿，在灌漿過程中適當(dāng)用鐵鏟導(dǎo)流，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，灌漿的高度應(yīng)與支座板下板平齊。灌漿完畢，應(yīng)對灌漿表面進(jìn)行平整。圖3為自流平砂漿灌注后情形。

圖3 自流平砂漿灌注后圖片

4.7 拆除臨時支撐及養(yǎng)護(hù)

(1)同條件下做6組漿體試塊，其中2組用來試壓漿體強(qiáng)度值，作為是否拆除臨時支撐的依據(jù)。自流平砂漿常溫下2 h的強(qiáng)度采用自然養(yǎng)護(hù)，自然養(yǎng)護(hù)條件下要有預(yù)防大風(fēng)、陽光暴曬、暴雨等相應(yīng)措施?，F(xiàn)場一般采用回彈儀回彈數(shù)值進(jìn)行粗略參考，達(dá)到20 MPa時通知試驗(yàn)室進(jìn)行試壓漿體試塊，另4組做為齡期強(qiáng)度參考值。

(2)漿體強(qiáng)度達(dá)到20 MPa后，拆除鋼模板，擰緊下支座板錨栓，松開上下支座板的連接螺栓，并將角鐵的螺絲也一并卸下，拆除臨時支撐千斤頂，安裝支座圍板。

(3)拆除臨時支撐后，用土工布覆蓋進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)保持持續(xù)濕潤，養(yǎng)護(hù)時間不低于15 d。

5 干縮裂紋分析

由于自流平砂漿早期強(qiáng)度高，所以水化熱相對大，不易散發(fā)，導(dǎo)致混凝土收縮，出現(xiàn)多條干縮裂紋;或者由于大風(fēng)天氣引起的水分蒸發(fā)快導(dǎo)致的干縮裂紋?，F(xiàn)場采取灑水養(yǎng)護(hù)降低水化熱、持續(xù)濕潤等措施，可以解決此類問題。

6 自流平砂漿灌注冬季施工采取措施

由于工期緊，任務(wù)重，在保質(zhì)量的前提下?lián)屵M(jìn)度，東北嚴(yán)寒地區(qū)冬季長，自流平砂漿灌注既是關(guān)鍵工序，也是冬季施工質(zhì)量控制的薄弱環(huán)節(jié)，是影響支座傳力的主要部位，所以冬季施工必須采取相應(yīng)的措施，做好質(zhì)量控制。

(1)常溫下用0℃的灌漿材料，冬季施工用－15℃的灌漿材料，冬季施工采用60℃以上熱水沖洗攪拌機(jī)、漏斗、鋼絲軟管，使其濕潤，自流平砂漿攪拌時采用40～60℃溫水進(jìn)行攪拌，水溫不宜超過60℃。

(2)重力灌漿前，采用碘鎢燈或熱風(fēng)機(jī)等方式對支座下底板、支座墊石頂面、錨栓孔進(jìn)行加熱處理，使施工環(huán)境溫度在5℃以上時方可施工，拌和后漿體的溫度不能低于15℃方可出機(jī)，漿體的入模溫度應(yīng)保持在10℃以上。

(3)應(yīng)使自流平砂漿灌注在短時間內(nèi)完成，灌注完成后，埋置好溫度監(jiān)控測點(diǎn)，立即用電熱毯圍裹模板和支座并通電，外層再用棉被包裹養(yǎng)護(hù)至24 h，應(yīng)保證漿體芯部溫度24 h內(nèi)持續(xù)溫度大于5℃以上，否則應(yīng)暫停施工或采取其他保溫措施。

(4)在養(yǎng)護(hù)期間，分別對熱源、支座底板、模板、砂漿芯部溫度、試件芯部溫度進(jìn)行持續(xù)24 h檢測，并記錄好數(shù)據(jù)。

(5)用薄膜進(jìn)行包裹，保溫和保濕效果很好，外面再用棉被包裹進(jìn)行防寒。

7 結(jié)語

(1)4個千斤頂支反力平均值不應(yīng)超出5%，如果超出范圍，支座受力嚴(yán)重失衡，導(dǎo)致一端的一個支座承受力超過其承載力(落梁或運(yùn)營時)，極可能導(dǎo)致支座嚴(yán)重?fù)p壞。

(2)墩頂支座墊石預(yù)留錨栓孔深度應(yīng)滿足螺栓設(shè)計(jì)長度+(60 mm±20 mm)，如果在深度不夠時落梁，支座四角螺栓直接受力，形成箱梁支反力，導(dǎo)致四角翹起支座呈弧形損壞。

(3)漿體強(qiáng)度達(dá)到20 MPa，拆除千斤頂臨時支撐力時，松開支座上下板連接螺栓和角鋼，否則造成梁體可能產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致支座被損壞。

(4)支座砂漿灌注施工宜選擇在當(dāng)日溫度較高的時間段內(nèi)完成。

(5)凈漿拌和機(jī)拌和后靜停2 min，排出氣泡，然后灌注使?jié){體達(dá)到密實(shí)效果。

(6)自流平砂漿灑水養(yǎng)護(hù)必須達(dá)到持續(xù)濕潤，避免干縮裂紋的產(chǎn)生。

［1］鐵建設(shè)［2005］160號 客運(yùn)專線鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中國鐵道出版社，2005.

［2］鐵建設(shè)［2005］160號 鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中國鐵道出版社，2005.

［3］哈大鐵路客運(yùn)專線有限公司.哈大鐵路客運(yùn)專線橋梁工程質(zhì)量控制手冊［R］.沈陽:哈大鐵路客運(yùn)專線有限公司，2007.

［4］鐵道部科學(xué)技術(shù)司.鐵科技函［2004］120號 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.

［5］鐵道部科學(xué)技術(shù)司.科技基［2005］01號 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.