谷士波 上海鐵路局南京鐵路樞紐工程建設(shè)指揮部

鐵路預(yù)制箱梁支座板空響整治方法探討

谷士波 上海鐵路局南京鐵路樞紐工程建設(shè)指揮部

高鐵預(yù)制箱梁采用工廠化集中生產(chǎn)，箱梁底部預(yù)埋支座鋼板與梁體一同澆筑，架梁時(shí)再將橋梁支座安裝于預(yù)埋支座板，由支座錨栓通過墊石上的錨栓孔經(jīng)灌漿等方式固定于墊石，預(yù)制梁的自重、二期恒載及運(yùn)營荷載均通過支座處傳遞至橋墩，若支座板處有空響，當(dāng)支座板承載時(shí)，支座處可能形成內(nèi)陷或徐變式內(nèi)陷，對上部橋梁結(jié)構(gòu)，交通安全以及梁體本身的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響，嚴(yán)重時(shí)會造成鐵路交通事故。因此研究預(yù)防和消除支座板空響的處理措施顯得尤為必要，采用環(huán)氧樹脂填充法進(jìn)行處理消除支座板空響，效果顯著。

預(yù)制箱梁；支座板空響；環(huán)氧樹脂；填充；應(yīng)用

1 支座板空響的描述

1.1 支座板空響

支座預(yù)埋鋼板（簡稱支座板）空響為鐵路預(yù)制箱梁一種常見病害，其外在表現(xiàn)為錘擊預(yù)埋支座板下表面時(shí)會發(fā)出空響的聲音。

1.2 產(chǎn)生原因

預(yù)制箱梁支座板設(shè)置在梁端處，鋼板厚度為20 mm，表面采用多元合金共滲+鈍化方式進(jìn)行防腐處理，支座板上方除結(jié)構(gòu)鋼筋外另設(shè)兩層（10×10）cm間距網(wǎng)片鋼筋，支座板空響的形成與支座處梁體混凝土澆筑不密實(shí)或支座板與梁體混凝土沒有形成有機(jī)粘結(jié)、存在空隙有關(guān)。具體原因如下：

1.2.1 混凝土振搗不到位

支座板屬集中受力點(diǎn)，鋼筋設(shè)計(jì)較密集，混凝土穿過性較差，澆筑時(shí)振搗棒不容易插到位，造成局部漏振，混凝土不能均勻密實(shí)，從而產(chǎn)生空隙。

1.2.2 支座板表面與混凝土粘接不良

由于支座板鋼材與混凝土材質(zhì)不同，膨脹系數(shù)相差大；支座板表面防腐處理涂層光滑，導(dǎo)致混凝土和支座不能有機(jī)粘結(jié)，混凝土與支座板之間會形成物理分離，進(jìn)而出現(xiàn)空隙，導(dǎo)致發(fā)生支座板空響現(xiàn)象。

1.2.3 混凝土收縮徐變和鋼板與混凝土膨脹系數(shù)相差大

混凝土收縮徐變易導(dǎo)致支座板和混凝土存在空隙；鋼板和混凝土膨脹系數(shù)相差大，隨著熱脹冷縮，也易導(dǎo)致支座板和混凝土存在空隙。

2 支座板空響的預(yù)防措施

2.1 加強(qiáng)振搗

為解決混凝土振搗問題，確保預(yù)制梁支座板周圍的混凝土能與鋼筋密實(shí)結(jié)合，采用直徑30 mm振動棒插入支座板處進(jìn)行振搗，并與附著式振動器內(nèi)外配合振動。

2.2 支座板表面處理

為解決混凝土和支座板不能有機(jī)粘結(jié)問題，提前在支座板上涂刷環(huán)氧樹脂，并均勻粘滿小碎石，所采用小碎石與梁體混凝土原材料一致，如此可解決混凝土和支座不能有機(jī)粘結(jié)的問題（見圖1）。

圖1 支座板表面涂刷環(huán)氧樹脂粘碎石

3 支座板空響處理方法

采取各種措施可以有效減少空響率，但梁體澆筑不可能在非常理想的條件下進(jìn)行，支座板空響這種病害無法完全避免，對于已經(jīng)產(chǎn)生支座板空響缺陷的情況，通過研究預(yù)制梁特點(diǎn)，并借鑒一些梁場的經(jīng)驗(yàn)，采用環(huán)氧樹脂填充法進(jìn)行處理可有效消除支座板空響問題。

環(huán)氧樹脂作為整治橋梁病害的一種理想灌漿替代物質(zhì)而得到廣泛應(yīng)用，環(huán)氧樹脂是泛指分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基團(tuán)有機(jī)高分子化合物，其分子結(jié)構(gòu)是以分子鏈中含有活潑的環(huán)氧基團(tuán)為其特征，環(huán)氧基團(tuán)可以位于分子鏈的末端，中間或成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，由于分子結(jié)構(gòu)中含有活潑的環(huán)氧基，使它們可與多種類型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)后形成不溶水，具有三向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物。

3.1 修補(bǔ)前準(zhǔn)備工作

做好修補(bǔ)前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，認(rèn)真學(xué)習(xí)相關(guān)規(guī)范和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，對施工技術(shù)人員、管理人員和操作人員進(jìn)行培訓(xùn)，提高作業(yè)人員的技術(shù)水平和安全操作技能，掌握修補(bǔ)施工有關(guān)要求和有關(guān)技術(shù)措施，以求全面地理解和落實(shí)支座板空響處理方案，確保工程質(zhì)量，確保安全、文明施工，防止事故發(fā)生。

3.2 物資及設(shè)備需求

根據(jù)修補(bǔ)方案，做好物資準(zhǔn)備工作。對現(xiàn)有施工設(shè)備進(jìn)行檢查，確保機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)正常，嚴(yán)防各種機(jī)具設(shè)備事故的發(fā)生。主要材料及機(jī)具見表1。

表1 主要材料及機(jī)具表

3.3 修補(bǔ)方案

3.3.1 鉆孔

采用質(zhì)檢錘仔細(xì)敲擊支座板所有區(qū)域，找到空響點(diǎn)后，逐漸向四周延伸檢查，通過不斷敲擊，準(zhǔn)確畫出空響范圍，并根據(jù)空響范圍定出鉆孔位置。

鉆孔位置為空響范圍內(nèi)距離最遠(yuǎn)的兩點(diǎn)，以確保經(jīng)一孔注漿，另一孔排出漿液時(shí)，空響范圍內(nèi)均被漿液填充嚴(yán)實(shí)，保證注漿效果。

支座板鉆孔采用磁力鉆，根據(jù)注漿嘴尺寸選擇φ14mm鉆頭，安裝好專用鉆頭，并將鉆頭對準(zhǔn)鉆孔位置，通電后磁性底座粘在支座板上，調(diào)試好鉆機(jī)，開始鉆孔，控制好鉆孔深度，以剛好鉆透支座板鋼板為準(zhǔn)。

完成支座板鉆孔后，取下磁力鉆，利用普通手持電鉆沿支座板上小孔繼續(xù)鉆進(jìn)3 cm左右，至此鉆孔全部完成（見圖2）。

3.3.2 注漿

先安裝1處注膠嘴，根據(jù)環(huán)氧樹脂說明書配方調(diào)好注漿料，倒入注漿機(jī)料杯桶內(nèi)，先開動注漿機(jī)，看到漿液均勻流出后，再將牛油頭對準(zhǔn)注漿嘴并旋緊鎖固螺母，確保不漏漿，注漿期間壓力宜穩(wěn)定在1 MPa左右，邊注漿邊敲擊支座板，一是檢查注漿效果，二是促進(jìn)漿液流動，待另一注漿孔有漿體均勻流出時(shí)，采用木塞臨時(shí)堵住洞口，注漿壓力到達(dá)2 MPa左右，停止注漿。

所有注漿工作完成，使用專用稀釋劑及時(shí)清理注漿機(jī)（見圖3）。

圖2 鉆孔示意圖

圖3 注漿示意圖

3.3.3 封堵

一個(gè)小時(shí)后，待漿體初凝，拔出木塞及注漿嘴，將環(huán)氧樹脂料塞于洞口，再采用20 mm長φ16 mm圓鋼強(qiáng)行打入，如果不能全部打入，則將冒頭部位用角磨機(jī)打磨平整，并涂刷防銹油漆3次。

3.3.4 注意事項(xiàng)

①不可盲目修補(bǔ)，防止因修補(bǔ)措施不當(dāng)造成二次缺陷。

②修補(bǔ)作業(yè)應(yīng)精雕細(xì)刻，不可急于求成，需要有耐心，細(xì)心和足夠的時(shí)間來保證。必須嚴(yán)格按照規(guī)定的工藝流程和操作方法進(jìn)行修補(bǔ)作業(yè)。

③摻配修補(bǔ)料時(shí)應(yīng)先進(jìn)行試驗(yàn)，經(jīng)確定具有合格的方可采用，而且施工中嚴(yán)格按照摻配比例進(jìn)行作業(yè)。

4 支座板空響檢查控制

每榀箱梁初張后由粱場總工、監(jiān)理組長檢查；空響處理完由項(xiàng)目部總工、分管副總監(jiān)復(fù)查，固定表格檢查復(fù)查人簽字、項(xiàng)目部監(jiān)理站蓋章報(bào)建設(shè)單位備案，做到每榀箱梁支座板都得到檢查，存在問題全部得到處理，檢查、處理和復(fù)查全過程可追溯。

5 結(jié)束語

連鎮(zhèn)客專鐵路304.5 km，橋梁占89%，預(yù)制箱梁9081榀，截止2016年底已經(jīng)預(yù)制2056榀，經(jīng)全線12個(gè)粱場應(yīng)用，都采用了支座板表面涂環(huán)氧樹脂粘碎石、加強(qiáng)振搗預(yù)防支座空響措施，支座空響率大幅度下降，發(fā)現(xiàn)空響采用環(huán)氧樹脂填充進(jìn)行補(bǔ)救處理，復(fù)查未發(fā)現(xiàn)空響，有效地解決了支座空響病害，為鐵路橋梁安全運(yùn)營提供了保障。

[1]《鐵路混凝土》TB/T3275-2011.

[2]《高速鐵路預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁》.TB/T3432-2016.

[3]《鐵路混凝土施工技術(shù)指南》鐵建設(shè)[2010]241號.

責(zé)任編輯：王華 張建強(qiáng)

來稿日期：2017-02-26