高速鐵路橋梁支座更換整治技術(shù)的探討

孫武鵬 上海鐵路局工務(wù)處

高速鐵路橋梁支座更換整治技術(shù)的探討

孫武鵬 上海鐵路局工務(wù)處

我國(guó)高速鐵路大量采用常用跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，部分運(yùn)營(yíng)高速鐵路橋梁支座存在安裝錯(cuò)誤的情況，橋梁結(jié)構(gòu)不能按設(shè)計(jì)規(guī)定方向變形伸縮，對(duì)線路平順性產(chǎn)生了一定影響，給高鐵運(yùn)營(yíng)安全帶來(lái)了安全隱患。結(jié)合滬寧城際唐家村大橋、杭甬高鐵柯橋特大橋支座更換整治的實(shí)例，研究解決運(yùn)營(yíng)高速鐵路橋梁支座更換整治方法和措施，為高速速鐵路無(wú)砟軌道橋梁支座更換整治積累資料和經(jīng)驗(yàn)。

無(wú)砟軌道；橋梁；支座；整治

我國(guó)高速鐵路大量采用常用跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，部分運(yùn)營(yíng)高速鐵路橋梁支座存在安裝錯(cuò)誤的情況，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)受力產(chǎn)生不利影響。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，滬寧城際唐家村大橋有3個(gè)支座，杭甬高鐵柯橋特大橋紹興北站有12個(gè)支座存在安裝錯(cuò)誤的情況，橋梁結(jié)構(gòu)不能按設(shè)計(jì)規(guī)定方向變形伸縮，對(duì)線路平順性產(chǎn)生了一定影響，給高鐵運(yùn)營(yíng)安全帶來(lái)了安全隱患。根據(jù)上海鐵路局安排，上海高鐵維修段配合施工單位中鐵四局于2014年4月份順利完成滬寧城際唐家村大橋有3個(gè)支座更換整治任務(wù)，寧波工務(wù)段配合施工單位中鐵三局于2014年11月份順利完成杭甬高鐵柯橋特大橋紹興北站12個(gè)支座更換整治任務(wù)，均達(dá)到了預(yù)期效果。

1 概況

1.1 滬寧城際

滬寧城際唐家村大橋位于江蘇省鎮(zhèn)江市句容區(qū)下蜀鎮(zhèn)境內(nèi)。全橋長(zhǎng)143.42 m，孔跨布置為4-31.6 m箱梁，橋梁中心里程為K268+589.50，南京端臺(tái)尾里程為K268+661.21，上海端臺(tái)尾里程為K268+517.79。安裝錯(cuò)誤分別2#梁南京端上下行支座各1個(gè)、4#梁上海端下行線支座1個(gè)，支座型號(hào)為PZ5500盆式橡膠支座。設(shè)計(jì)通過(guò)速度為280 km/h，軌道結(jié)構(gòu)形式采用CRTSI型無(wú)砟軌道。

1.2 杭甬高鐵

柯橋特大橋紹興北站中心里程為K202+064.606，支座安裝錯(cuò)誤的分別為5道446#墩（里程為K202+064.676），6道 440#墩（里程為K201+876.476），444#-445#墩（里程為K201+ 999.276-K202+031.976），452#墩（里程為K202+260.876），454#墩（里程為K202+310.276），共計(jì)12個(gè)支座。到發(fā)線設(shè)計(jì)通過(guò)速度為80 km/h，軌道結(jié)構(gòu)形式為橋上到發(fā)線岔區(qū)軌枕埋入式無(wú)砟軌道，需要更換支座的橋梁位于CRTSI型雙塊式無(wú)砟軌道過(guò)渡段。

2 施工方案

2.1 施工方法

采用液壓千斤頂同步頂升箱梁的方法進(jìn)行支座更換施工。由于更換支座的箱梁為簡(jiǎn)支梁，兩端受力，橋梁頂升并不改變其橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)，只是支點(diǎn)位置發(fā)生變化；對(duì)橋墩基礎(chǔ)來(lái)說(shuō)，沒(méi)有增加附加荷載。因此，橋墩基礎(chǔ)在頂升過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)附加受力和沉降，橋梁結(jié)構(gòu)安全。

2.2 施工程序

施工準(zhǔn)備→安裝調(diào)試千斤頂→安裝調(diào)試百分表→安裝臨時(shí)輔助支柱→松開(kāi)支座錨固螺栓（無(wú)砟軌道松扣件）→同步頂升油箱→拆除待處理支座→找平支座砂漿→安裝支座（支座尺寸復(fù)核、更換）→按調(diào)整后高度落梁→安裝模板（無(wú)砟軌道緊扣件）→灌注支座砂漿→拆除臨時(shí)支座→拆除千斤頂→清理撤場(chǎng)。

2.3 技術(shù)要求

（1）頂梁、落梁過(guò)程中不能對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損壞。頂梁位置應(yīng)選擇在設(shè)計(jì)預(yù)留位置，并采用分布鋼板防止局部應(yīng)力過(guò)大，混凝土破壞。

（2）采用液壓控制系統(tǒng)，確?？刂仆巾斏?；采用百分表或千分表準(zhǔn)確測(cè)量梁體頂升高度。

（3）頂升量控制。頂升高度：最大頂升量10 mm。頂升速率：頂升至5 mm和8 mm時(shí)各停止1 min-2 min（進(jìn)行軌面實(shí)際抬高的觀測(cè)并做好記錄，分析梁部及軌道的安全性，確認(rèn)結(jié)構(gòu)安全），觀察頂升高度是否同步，發(fā)現(xiàn)不同步時(shí)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，頂升到位后立即將千斤頂鎖定。

(4)軌道精調(diào)控制。應(yīng)安排在合適季節(jié)進(jìn)行施工，減少軌道精調(diào)作業(yè)量。根據(jù)高鐵無(wú)砟軌道無(wú)縫線路作業(yè)要求，測(cè)量作業(yè)軌溫，按實(shí)際鎖定軌溫計(jì)算最多連續(xù)松開(kāi)扣件個(gè)數(shù)。

2.4 運(yùn)輸條件

（1）放行列車(chē)條件。施工準(zhǔn)備及封鎖施工前不限速；封鎖施工結(jié)束后，上下行第一列限速80 km/h，以后限速160 km/h至次日天窗結(jié)束，其后恢復(fù)常速。

（2）計(jì)劃每個(gè)天窗內(nèi)更換1個(gè)支座，封鎖時(shí)間控制在240 min以?xún)?nèi)，具體見(jiàn)表1。

表1 單個(gè)支座更換時(shí)間分配表

2.5 油頂?shù)倪x擇與施工布置

以滬寧城際唐家村大橋?yàn)槔?，梁體設(shè)計(jì)重量為466 t，按直線無(wú)聲屏障梁計(jì)算的二級(jí)恒載重量為218.42 t，每個(gè)支座平均受力為171.1 t，按2倍以上安全系數(shù)考慮，選用的油頂噸位為400 t，本橋?yàn)楝F(xiàn)澆園端形墩，油頂布置在各片梁的同一端的支座橫向軸心線，均布置在靠近支座墊石邊，中心處于同一直線上（詳見(jiàn)圖1-圖4）。

圖1 千斤頂平面布置

圖2 千斤頂立面布置

圖3 臨時(shí)支撐塊平面布置

圖4 臨時(shí)支撐塊立面布置

2.6 灌注砂漿

（1）根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，砂漿在常溫狀態(tài)2 h即能超過(guò)20 MPa的抗壓強(qiáng)度，滿(mǎn)足施工要求。另外通過(guò)不同水膠比的試驗(yàn)表明水的摻量對(duì)砂漿2 h強(qiáng)度的影響很大，拌合時(shí)配備稱(chēng)量設(shè)備，精確至0.1 kg，控制水灰比為0.15，拌合水采用飲用水，從駐地用塑料桶拉至現(xiàn)場(chǎng)拌合采用高速攪拌機(jī)，確保拌合出的砂漿質(zhì)量滿(mǎn)足灌注要求。

（2）支座砂漿的灌注采用重力式灌漿法。灌漿的尺寸為每側(cè)比支座底板寬5 cm，灌注前計(jì)算所需要的漿體的體積，備料充足，一次灌滿(mǎn)。在支座的四周立好模板，模板與墊石的縫隙、模板之間縫隙采用玻璃膠封堵、防止漏漿，詳見(jiàn)圖5。灌漿從一側(cè)灌注，同時(shí)考慮排除空氣。

圖5 灌漿示意圖

（3）根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，灌注2 h后，砂漿強(qiáng)度滿(mǎn)足承載要求，可以對(duì)油頂卸載和拆除保險(xiǎn)墊塊，卸載時(shí)，4個(gè)油頂同步地回油，并觀測(cè)記錄百分表指針發(fā)生的位移。待分表指針回到初始位置后，將油頂完全卸載，拆除油頂?shù)仁┕て餍挡⒌蹼x施工現(xiàn)場(chǎng)。

2.7 梁體及軌道狀態(tài)監(jiān)控

（1）測(cè)量器材準(zhǔn)備。徠卡1201全站儀2臺(tái)，配套棱鏡10個(gè)，照明燈4個(gè)。

（2）將四塊20×20 cm厚度3 mm的鋼板用A.B膠黏貼在梁底，布置大樣見(jiàn)圖6，將四個(gè)棱鏡分別用膠水粘貼在鋼板上作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，建站點(diǎn)和后視點(diǎn)選用在梁底不影響施工位置，在地面上埋設(shè)2點(diǎn)，埋設(shè)的鋼棒為測(cè)量專(zhuān)用。儀器選用徠卡1201，儀器精確到1秒，每臺(tái)儀器配套棱鏡5個(gè)。在油頂卸載之后，梁體落到支座，再測(cè)量一次每個(gè)棱鏡的坐標(biāo)。通過(guò)三次數(shù)據(jù)比較，可得知梁體的狀態(tài)變化。在測(cè)量結(jié)束后，將粘貼在梁底的鋼板剝離。

圖6 鋼板粘帖位置圖

（3）在梁體落到支承砂漿墊層后，設(shè)備管理單位人員檢查軌道狀態(tài)，施工單位測(cè)量員對(duì)梁體進(jìn)行監(jiān)控，將測(cè)量數(shù)據(jù)報(bào)設(shè)備管理單位相應(yīng)人員審核，分析是否對(duì)線路的運(yùn)營(yíng)造成影響。對(duì)梁體的允許位移量暫設(shè)為±0.5 mm，在完成處理后繼續(xù)觀察24 h，校核是否發(fā)生位移量增加及對(duì)行車(chē)的影響。

3 施工措施和注意事項(xiàng)

（1）施工前要對(duì)油頂、油泵、高壓油管和接頭等頂升設(shè)備進(jìn)行必要檢校，保證設(shè)備狀態(tài)良好。油頂?shù)撞课恢玫亩枕敽拖盗阂媒悄C(jī)打磨平整，使墩頂與臨時(shí)輔助支撐鋼板齊平，保證油頂?shù)撞吭谕凰矫妗?/p>

（2）根據(jù)需要對(duì)需安裝的支座下板螺栓孔進(jìn)行擴(kuò)孔處理，支座擴(kuò)孔尺寸以及對(duì)支座強(qiáng)度和剛度產(chǎn)生影響，由設(shè)計(jì)單位或生產(chǎn)單位檢算確定。

（3）為節(jié)省夜間天窗時(shí)間，需安裝的支座必須預(yù)先擺放在指定位置。在封鎖前1 h，要使用預(yù)先制作好的鋼條將待處理支座的上板、下板連接牢固。

（4）支座施工前要進(jìn)行橋梁試頂，根據(jù)試頂情況修正油表理論讀數(shù)，施工中按修正后油表讀數(shù)進(jìn)行控制。

（5）實(shí)施頂升時(shí)，嚴(yán)格按照預(yù)定步驟指揮作業(yè)，在每一階段均要仔細(xì)檢查油壓情況、百分表的位移量，油頂鎖定時(shí)油表的壓力不應(yīng)小于計(jì)算數(shù)值的95%。

（6）施工完成后，必須對(duì)相鄰墩臺(tái)支座情況進(jìn)行檢查，在施工前各相鄰支座劃上一條基準(zhǔn)線，施工結(jié)束后，查看支座是否發(fā)生變化。

（7）嚴(yán)禁采用現(xiàn)場(chǎng)未經(jīng)檢驗(yàn)的地表水拌合砂漿。砂漿灌注可采用直徑5 cm的帶鋼絲軟管，將一個(gè)15 L的漏斗與軟管相連，在箱梁箱室內(nèi)搭設(shè)一個(gè)灌注平臺(tái)，使灌注壓力能滿(mǎn)足要求。砂漿灌注超出支座底板1 cm。為確保砂漿強(qiáng)度能夠滿(mǎn)足要求，砂漿灌注之后采用薄膜覆蓋，若溫度發(fā)生較大變化，則采取棉布覆蓋保溫。

4 結(jié)論

通過(guò)這兩處更換支座整治施工，驗(yàn)證在運(yùn)營(yíng)高速鐵路240 min夜間天窗內(nèi)，可以有效地解決橋梁支座安裝錯(cuò)誤問(wèn)題，消除橋梁結(jié)構(gòu)變形對(duì)軌道結(jié)構(gòu)平順性的不利影響，為高速速鐵路無(wú)砟軌道橋梁支座更換整治積累更多的經(jīng)驗(yàn)。

責(zé)任編輯：宋飛 龔佩毅

來(lái)稿時(shí)間：2015-02-04