李賽兵

中鐵二十四局集團(tuán)上海鐵建工程有限公司 上海 200071

引言

一般橋梁梁部在預(yù)應(yīng)力徐變、溫度變化、混凝土收縮、橋梁墩臺(tái)的沉降等因素影響下，長(zhǎng)期將產(chǎn)生變形，使梁端產(chǎn)生空間位移。特別是高速鐵路橋梁在250～300km/h左右的速度下，對(duì)橋梁的沖擊荷載較大，同時(shí)高鐵橋梁采用耐久性混凝土設(shè)計(jì)，橋面采取全封閉、集中排水措施，為此對(duì)梁端伸縮縫的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、施工質(zhì)量要求更高。本文結(jié)合滬杭高速鐵路松江特大橋橋面系施工情況，小結(jié)了TSSF型伸縮縫的施工工藝及質(zhì)量控制點(diǎn)。

圖1 伸縮縫構(gòu)造圖

1 TSSF伸縮縫的原理及特點(diǎn)

1.1 原理

TSSF型鐵路橋梁耐候鋼型鋼伸縮縫裝置，由耐候鋼型材、橡膠密封帶、錨固鋼筋等組成，伸縮裝置的構(gòu)造可以滿足其兩側(cè)梁體必要的順橋向、橫橋向和豎橋向位移以及轉(zhuǎn)動(dòng)的需要。橋梁伸縮縫的異型型鋼與防水橡膠條之間的連接有一定的夾持性能，并保證在拉伸3倍伸縮量條件下，持荷15分鐘，夾持部位不脫離。防水膠條在注滿水24h后無滲漏。

1.2 特點(diǎn)

1.2.1 耐候鋼型材耐腐蝕性優(yōu)良?？紤]耐久性要求，伸縮裝置骨架型材選用耐腐蝕的耐候鋼，大大提高了型材的耐候性能。

1.2.2 耐候鋼型材采用整體熱軋加工成形，機(jī)械性能好，型鋼斷面尺寸準(zhǔn)確，特別是型腔的尺寸精度高，對(duì)防水膠條的夾持性能優(yōu)良，防水性能可靠。

1.2.3 型材開口向上，便于防水膠條的安裝和更換。

1.2.4 橡膠條的抗老化性能優(yōu)良，考慮到防水橡膠條更換封閉交通很困難，采用耐臭氧老化性能極佳的三元乙丙橡膠制作膠條，同時(shí)增大了防水橡膠條斷面厚度，提高防水橡膠條的使用壽命。

1.2.5 防水橡膠條采用獨(dú)特的箱形結(jié)構(gòu)，在伸縮過程中防水橡膠條頂面始終與型鋼頂面平齊，即滿足伸縮性能，又能起到自動(dòng)排碴作用，曲線上梁端間隙變化不能采用箱形結(jié)構(gòu)膠條時(shí)，采用帶式結(jié)構(gòu)膠條，滿足安裝需求。

1.2.6 高鐵橋梁伸縮裝置不承受車輪的直接作用，不考慮承載要求，TSSF型伸縮裝置構(gòu)造高度僅為38mm,可安裝在橋面保護(hù)層內(nèi)，不需要在梁體上安裝槽口，施工簡(jiǎn)單方便。

1.3 結(jié)構(gòu)形式

TSSF橋梁伸縮縫結(jié)構(gòu)尺寸由伸縮量大小確定。表1列出了滬杭高速鐵路松江特大橋部分伸縮量對(duì)應(yīng)的伸縮裝置結(jié)構(gòu)尺寸[1]。

表1 伸縮裝置結(jié)構(gòu)尺寸表

2 施工準(zhǔn)備

第一，熟悉圖紙和安裝操作規(guī)程，預(yù)留槽口的先期調(diào)查。伸縮縫預(yù)留槽口由箱梁預(yù)留施工，由于滬杭高鐵箱梁采用在松江制梁場(chǎng)集中預(yù)制后經(jīng)架橋機(jī)安裝，或采用支架現(xiàn)澆而成，伸縮縫預(yù)留槽口的尺寸也不一致，如果預(yù)留槽口有較大缺陷，處理起來將費(fèi)時(shí)費(fèi)力，同時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響伸縮縫施工進(jìn)度，因此對(duì)槽口預(yù)留的尺寸情況進(jìn)行實(shí)地核對(duì)一定要仔細(xì)、準(zhǔn)確。松江特大橋有一現(xiàn)澆連續(xù)梁與預(yù)制箱梁銜接處，預(yù)留槽口的尺寸過大，曾由于現(xiàn)場(chǎng)核查疏忽，廠家沒有及時(shí)提供該型號(hào)的伸縮縫以致對(duì)工期略有影響。

第二，施工機(jī)械準(zhǔn)備，機(jī)械設(shè)備、小型機(jī)具配備齊全，尤其是提供施工車輛過往的過橋必須質(zhì)量堅(jiān)固、數(shù)量充足，以保證施工順利進(jìn)行。

第三，施工材料準(zhǔn)備，配齊備足防止污染橋面的帆布、塑料布、膠帶等材料，配齊備足養(yǎng)護(hù)用的塑料薄膜、草苫子、運(yùn)水工具等[2]。

表2 伸縮縫施工材料表

3 施工方法

3.1 施工步驟

3.2 施工工藝和方法

3.2.1 清槽及缺陷修復(fù)。①清槽主要是將槽區(qū)內(nèi)的混凝土、填料垃圾、構(gòu)造縫內(nèi)雜物、積水等清理干凈，技術(shù)含量不高，但需要較多的人力和時(shí)間。應(yīng)注意保護(hù)好槽口邊沿，不要翹起；保證槽口邊沿的平整，為安裝提供良好的基準(zhǔn)面。本環(huán)節(jié)最重要的是清槽后對(duì)槽口的檢查以及嚴(yán)重缺陷的修復(fù)。筆者認(rèn)為這是整個(gè)伸縮縫安裝工程中的關(guān)鍵。因?yàn)闆]有合格的槽口，下一工序安裝則無從談起，嚴(yán)重影響進(jìn)度；同時(shí)槽口有較大缺陷，不處理必將嚴(yán)重影響安裝質(zhì)量。②理順、調(diào)整槽內(nèi)預(yù)埋筋，對(duì)漏埋或折斷的預(yù)埋筋應(yīng)進(jìn)行修復(fù)，統(tǒng)一采用植筋膠或環(huán)氧樹脂進(jìn)行鋼筋補(bǔ)植，補(bǔ)植深度不小于15cm，補(bǔ)植后的鋼筋須請(qǐng)業(yè)主代表、監(jiān)理人員共同驗(yàn)看，合格后才能進(jìn)入下道工序的施工。③施工后產(chǎn)生的所有棄料必須及時(shí)清理干凈，確保施工現(xiàn)場(chǎng)整潔。

圖2 清洗安裝區(qū)圖

圖3 預(yù)埋鋼筋圖

3.2.2 縫體安裝

3.2.2.1 伸縮縫安裝之前，安裝時(shí)的實(shí)際氣溫與出廠時(shí)的溫度有較大出入時(shí)，須調(diào)整組裝定位空隙值，伸縮縫定位寬度誤差為±2mm，要求誤差為同一符號(hào)，不允許一條縫不同位置上同時(shí)出現(xiàn)正負(fù)誤差。

3.2.2.2 安裝時(shí)伸縮縫的中心線與梁端中心線應(yīng)相重合。如果伸縮縫較長(zhǎng)，需將伸縮裝縫分段運(yùn)輸，到現(xiàn)場(chǎng)后再對(duì)接，對(duì)接時(shí)，應(yīng)將兩段伸縮縫上平面置于同一水平面上，使兩段伸縮縫接口處緊密靠攏，并校直調(diào)正。用高質(zhì)量的焊條，逐條焊接，焊接時(shí)宜先焊接頂面，再焊?jìng)?cè)面，最后焊底面，要分層焊接，確保質(zhì)量，并及時(shí)清除焊渣。焊接結(jié)束后用手提砂輪機(jī)磨平頂面。

圖4 伸縮縫鋼筋焊接對(duì)接圖

3.2.2.3 伸縮縫的標(biāo)高控制與固定，采用龍門吊架和10×10角鋼作定位角鋼，使伸縮縫上頂面比兩側(cè)砼面層的標(biāo)高低約2～3mm，控制伸縮縫的標(biāo)高，然后對(duì)伸縮縫的縱向直線度也進(jìn)行調(diào)整。伸縮縫的標(biāo)高與直線度調(diào)整到符合設(shè)計(jì)要求后，可進(jìn)行臨時(shí)固定，固定時(shí)應(yīng)沿橋?qū)挼囊欢讼蛄硪欢艘来螌⑸炜s縫邊梁上的錨固裝置與預(yù)留槽內(nèi)的預(yù)埋鋼筋每隔2～3個(gè)錨固筋焊一個(gè)焊點(diǎn)，兩側(cè)對(duì)稱施焊，以保證抄平后的伸縮縫不再發(fā)生變位，嚴(yán)禁從一端平移施焊，造成伸縮縫翹曲。

圖5 調(diào)平圖

3.2.2.4 伸縮縫的焊接，固定后應(yīng)對(duì)伸縮縫的標(biāo)高應(yīng)再?gòu)?fù)測(cè)一遍，確認(rèn)在臨時(shí)固定過程中未出現(xiàn)任何變形、偏差后，把異型鋼梁上的錨固鋼筋與預(yù)埋鋼筋在兩側(cè)同時(shí)焊牢，最好一次全部焊牢。如有困難，可先將一側(cè)焊牢，待達(dá)到預(yù)定的安裝氣溫時(shí)，再將另一側(cè)全部焊牢。注意焊點(diǎn)與型鋼距離不小于5cm，以免型鋼變形。在焊接的同時(shí)，應(yīng)隨時(shí)用3m直尺、塞尺檢測(cè)異型鋼的平整度，平整度應(yīng)控制在0～2mm范圍，否則很容易出現(xiàn)跳車現(xiàn)象。在固定焊接時(shí)，對(duì)經(jīng)常出現(xiàn)的預(yù)留槽內(nèi)預(yù)埋筋與異型鋼梁錨固筋不相符現(xiàn)象，要采用U形、L形、S形鋼筋進(jìn)行加固連接，以確?？p體與梁體的牢固連接。連接處焊縫長(zhǎng)度應(yīng)不小于10cm，應(yīng)按照規(guī)范要求，采用淺接觸，保證焊接長(zhǎng)度。嚴(yán)禁出現(xiàn)點(diǎn)焊、跳焊、漏焊等現(xiàn)象。伸縮縫焊接牢固后，應(yīng)盡快將預(yù)先設(shè)定的臨時(shí)固定卡具、定位角鋼用氣割槍割去，使其自由伸縮，此時(shí)應(yīng)嚴(yán)格保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，防止車輛誤壓。

圖6 對(duì)接焊接圖

圖7 調(diào)整安裝高度圖

3.2.2.5 模板安裝，模板多采用纖維板、薄鐵皮等，滬杭高鐵伸縮縫模板多采用纖維板，模板應(yīng)做的牢固、嚴(yán)密,能在砼振搗時(shí)而不出現(xiàn)移動(dòng)，并能防止砂漿流入伸縮縫內(nèi)，以免影響伸縮。為防止砼從上部縫口進(jìn)入型鋼內(nèi)側(cè)溝槽內(nèi)，在施工過程中采取型鋼的上面用膠布封好。

3.2.2.6 橋梁伸縮縫混凝土的施工會(huì)截?cái)鄻蛄簝蓚?cè)盲溝內(nèi)的水的排出，造成橋面鋪裝出現(xiàn)水損壞，宜通過塑料軟管將橋梁盲溝內(nèi)的水排出橋面外，在澆筑混凝土?xí)r將排水軟管埋設(shè)到位。

3.2.3 砼澆注。①砼振搗時(shí)應(yīng)兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行，為保證砼密實(shí)，特別是型鋼下砼的密實(shí)，用振搗棒振至不再有氣泡為止。②砼振搗密實(shí)后，用抹板搓出水泥漿，分4～5次按常規(guī)抹壓平整為止。這道工序應(yīng)特別注意平整度，砼面比橋梁面的頂面略低1～2mm為宜，過高或過低都會(huì)造成跳車現(xiàn)象。

3.2.4 養(yǎng)生。①水泥砼澆筑完成后，應(yīng)覆蓋麻袋或草苫子，嚴(yán)格灑水養(yǎng)生，養(yǎng)生期不少于7天。養(yǎng)生期間嚴(yán)禁車輛通行。②經(jīng)過養(yǎng)生，水泥砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%以上后，可安裝橡膠密封條，安裝前必須把縫內(nèi)充當(dāng)模板的泡沫板、纖維板、漏漿的砼硬塊全部掏干凈后，嵌入橡膠條。

3.2.5 環(huán)境保護(hù)。①嚴(yán)禁將生活設(shè)施置于橋面或者路面之上，不準(zhǔn)將生活垃圾拋棄在路面上；②施工用的機(jī)具、設(shè)備必須采取嚴(yán)格措施，避免漏油污染路面[3]。

4 施工中遇到的問題

滬杭高鐵的TSSF型伸縮縫在施工中遇到過不少問題，就主要問題總結(jié)了六點(diǎn)，供探討和總結(jié)。

第一，由于安裝開口預(yù)留伸長(zhǎng)量不足，橡膠條拉斷，出現(xiàn)因橋面雨水下漏支座等金屬結(jié)構(gòu)件銹蝕，臺(tái)背與梁頭處掉進(jìn)雜物擠壞臺(tái)背和梁頭現(xiàn)象。

第二，由于臺(tái)背和梁頭預(yù)留鋼筋缺損，或是施工時(shí)運(yùn)料車輛將預(yù)留錨固筋壓壞，造成伸縮縫的鋼筋與伸縮裝置預(yù)留的錨固筋連接不夠，澆混凝土后伸縮縫整體剛度不足。

第三，梁頭與臺(tái)背預(yù)留的混凝土縫隙伸縮量不夠，由于施工不認(rèn)真，將梁或板澆長(zhǎng)，臺(tái)背耳墻澆筑尺寸不合圖紙要求，使安裝的伸縮縫沒有足夠的伸縮空間。

第四，安裝伸縮縫后澆筑混凝土的側(cè)幫模板支護(hù)不牢固不合格，澆筑混凝土振搗時(shí)使梁頭與臺(tái)背實(shí)際預(yù)留的縫寬不足，安裝后伸縮縫不起作用。

第五，由于伸縮縫出廠時(shí)不知這些伸縮縫何時(shí)何溫度條件下進(jìn)行施工安裝，因此這些伸縮縫在出廠時(shí)暫標(biāo)定預(yù)留量都是按照該型號(hào)縫的1/2標(biāo)定出廠。到工地安裝時(shí)施工人員不會(huì)計(jì)算也不做調(diào)整，當(dāng)這些伸縮縫在高溫季節(jié)安裝，預(yù)留的伸縮量就明顯不夠，在低溫季節(jié)安裝預(yù)留量按型號(hào)標(biāo)定值的1／2安裝就太小了。

第六，伸縮縫安裝后澆筑的混凝土強(qiáng)度不夠，或是澆混凝土后養(yǎng)生不到位，使?jié)部p混凝土早期破壞。

5 質(zhì)量控制經(jīng)驗(yàn)

就上面施工中遇到的問題，在工程實(shí)踐中摸索總結(jié)的基礎(chǔ)上形成了安裝控制經(jīng)驗(yàn)。

第一，在施工之前一定要仔細(xì)、準(zhǔn)確地對(duì)槽口預(yù)留的尺寸情況進(jìn)行實(shí)地核對(duì)，對(duì)于不符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求的預(yù)留槽口，要及時(shí)地整改并應(yīng)將其中的雜物、積水等清理干凈。

第二，在施工過程中要注意對(duì)臺(tái)背和梁頭等處的預(yù)留鋼筋的保護(hù)，嚴(yán)禁運(yùn)料車輛碾壓。對(duì)漏埋或折斷的預(yù)埋筋應(yīng)進(jìn)行修復(fù)。

第三，在澆筑梁頭、臺(tái)背、臺(tái)背耳墻等處的砼之前，一定要仔細(xì)核對(duì)相應(yīng)的尺寸，再滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求后，方可澆筑砼，并在澆筑過程中，派專人負(fù)責(zé)監(jiān)督、指揮。

第四，對(duì)于伸縮縫后澆筑混凝土的側(cè)幫模板支護(hù)等薄弱環(huán)節(jié)一定要加強(qiáng)管理，首先在技術(shù)交底中應(yīng)作為質(zhì)量控制的重點(diǎn)，其次在澆筑之前要仔細(xì)地檢查其模板的尺寸、穩(wěn)定性，再則在澆筑過程中，要派專人負(fù)責(zé)監(jiān)督、指揮。

第五，伸縮縫安裝季節(jié)的影響安裝季節(jié)不同伸縮縫預(yù)留富余量應(yīng)有所不同。如果伸展變位為正，則混凝土收縮徐變引起的伸縮量始終為正，并在伸縮縫安裝初期發(fā)展較快，以后逐漸趨于穩(wěn)定常數(shù)，現(xiàn)設(shè)定該位移終值為30mm，如果伸縮縫安裝于夏季，此時(shí)是一年四季中溫度最高，暫不考慮一日之內(nèi)因溫度變化引起的伸縮變化，則在夏季之外的其他三個(gè)季節(jié)；梁體以伸縮為主，伸縮縫的變位以伸展為主，與混凝土徐變引起的變位是一致的。如果冬季時(shí)溫度降低而引起的梁體最大收縮量為20mm，則伸縮縫的最大伸展位移發(fā)生在混凝土收縮徐變?nèi)堪l(fā)生，為30mm+20mm=50mm。如伸縮縫安裝在冬季，則相對(duì)于冬季而言，其他三季內(nèi)結(jié)構(gòu)受平均溫度的升高而伸長(zhǎng)，也即伸縮縫收縮，其與混凝土的收縮徐變引起的變位應(yīng)反向，故伸縮縫的變位在（一20mm，30mm）范圍內(nèi)變化。當(dāng)混凝土變位較小，而溫度變位最大時(shí)，伸縮縫收縮量最大。伸縮縫的最大伸縮變位為該收縮量與混凝土徐變變位絕對(duì)值之和。所以在實(shí)際的作業(yè)過程中，工程技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合安裝時(shí)的氣溫和所處的季節(jié)通過計(jì)算來選擇適宜的伸縮縫安裝富余量。

第六，應(yīng)采用快凝高強(qiáng)膨脹混凝土，可以抵消錨固混凝土形成強(qiáng)度過程中產(chǎn)生的收縮裂縫，提高混凝土抗震抗?jié)B的密實(shí)度；混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，小功率振搗密實(shí)，混凝土澆筑后覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)7d達(dá)到強(qiáng)度后再開放交通。

6 結(jié)束語

為了保證橋面相接處的平整度，一方面要不斷改進(jìn)伸縮縫的形式、材料。另一方面，伸縮縫的施工必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求，施工隊(duì)伍必須有資質(zhì)和一定的經(jīng)驗(yàn)。技術(shù)工種要持證上崗，有熟練的電焊工、鋼筋工及混凝土工等，專人統(tǒng)一管理，加強(qiáng)自檢，堅(jiān)持按施工規(guī)范要求和成熟的工藝施工，才能確保伸縮縫的施工質(zhì)量。TSSF伸縮縫在滬杭高鐵的安裝過程中，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)然也存在著不足，但總體來講是可行的、質(zhì)量是可控的。