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

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，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，嚴重時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或支座板與梁體混凝土沒有形成有機粘結(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，鋼筋設(shè)計較密集，混凝土穿過性較差，澆筑時振搗棒不容易插到位，造成局部漏振，混凝土不能均勻密實，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粘結(jié)，混凝土與支座板之間會形成物理分離，進而出現(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結(jié)合，采用直徑30 mm振動棒插入支座板處進行振搗，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，并借鑒一些梁場的經(jīng)驗，采用環(huán)氧樹脂填充法進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或兩個以上環(huán)氧基團有機高分子化合物，其分子結(jié)構(gòu)是以分子鏈中含有活潑的環(huán)氧基團為其特征，環(huán)氧基團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 修補前準(zhǔn)備工作

做好修補前的各項準(zhǔn)備工作，認真學(xué)習(xí)相關(guān)規(guī)范和驗收標(biāo)準(zhǔn)，對施工技術(shù)人員、管理人員和操作人員進行培訓(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)修補方案，做好物資準(zhǔn)備工作。對現(xiàn)有施工設(shè)備進行檢查，確保機械運轉(zhuǎn)正常，嚴防各種機具設(shè)備事故的發(fā)生。主要材料及機具見表1。

表1 主要材料及機具表

3.3 修補方案

3.3.1 鉆孔

采用質(zhì)檢錘仔細敲擊支座板所有區(qū)域，找到空響點后，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)距離最遠的兩點，以確保經(jīng)一孔注漿，另一孔排出漿液時，空響范圍內(nèi)均被漿液填充嚴實，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，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，倒入注漿機料杯桶內(nèi)，先開動注漿機，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，二是促進漿液流動，待另一注漿孔有漿體均勻流出時，采用木塞臨時堵住洞口，注漿壓力到達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清理注漿機（見圖3）。

圖2 鉆孔示意圖

圖3 注漿示意圖

3.3.3 封堵

一個小時后，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圓鋼強行打入，如果不能全部打入，則將冒頭部位用角磨機打磨平整，并涂刷防銹油漆3次。

3.3.4 注意事項

①不可盲目修補，防止因修補措施不當(dāng)造成二次缺陷。

②修補作業(yè)應(yīng)精雕細刻，不可急于求成，需要有耐心，細心和足夠的時間來保證。必須嚴格按照規(guī)定的工藝流程和操作方法進行修補作業(yè)。

③摻配修補料時應(yīng)先進行試驗，經(jīng)確定具有合格的方可采用，而且施工中嚴格按照摻配比例進行作業(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、項目部監(jiān)理站蓋章報建設(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)氧樹脂填充進行補救處理，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

來稿日期：2017-02-26