哈大铁路客运专线支座安装及自流平砂浆灌注技术

2012-11-27余常俊刘洪俊

铁道标准设计 2012年5期

余常俊，刘洪俊

(中交第二公路工程局有限公司，西安 710065)

1 概述

新建铁路哈尔滨至大连客运专线贯穿于东北三省，地处严寒地区，十家堡梁场位于四平－公主岭区间，主要施工任务是后张法预应力简支双线箱梁的预制和架设。施工里程范围为DK579+333.52～DK663+700，特大桥9座，大桥7座。共计预制和架设32、24 m双线简支箱梁467孔，其中预制架设32 m双线简支箱梁458孔，每孔梁体混凝土体积为328 m3，共计150 224 m3，每孔梁体重8 500 kN，24 m双线简支箱梁9孔，每孔梁体混凝土体积为250 m3，共计2 250 m3，每孔梁体重6 500 kN。哈大铁路客运专线采用耐寒型盆式橡胶支座，适用温度范围－40～60℃。

根据其他高速铁路和客运专线施工经验反馈中，发现有如下错误和弊端:固定支座位置错误或支座相对位置错误，支座受力不均破坏支座剪切性能及支座受力变形等需要重新更换，给项目带来巨大的经济损失;由于梁体支座与墩台间空间小，支座固定并和墩台间有机结合起来比较困难，不利于振捣、强度增长慢、不利于工程进度等缺点，在高速铁路中引进自流平砂浆，有效解决了上述问题，但在施工中仍存在支座垫石砂浆几何尺寸不规则或裂纹较多甚至出现空洞等质量问题，结合上述问题对后张法预应力简支双线箱梁架设中盆式橡胶支座的安装和自流平砂浆灌注进行研究和探讨。

2 工艺流程

砂浆灌注工艺流程如下:支座安装前准备→支座安装→运梁→喂梁→架设→落梁支座对位→临时千斤顶支撑→支座砂浆灌注前检查准备→自流平砂浆灌注→拆除临时支撑→养护。

3 盆式橡胶支座安装

3.1 支座类型及安装方式

PZ－5000－ZX－e60－0.1g－C－i8表示客运专线铁路常用跨度简支梁设计地震动峰值加速度Ag≤0.1g地区用设计竖向承载力5 000 kN，纵向活动，顺桥向位移±60 mm，常温型，上顶板坡度为8‰的支座。

根据设计，盆式橡胶支座分为4种类型:固定支座用GD表示;横向活动支座用HX表示;纵向活动支座用ZX表示;多向活动支座用DX表示。当线路坡度0‰≤i＜4‰时，使用i0坡度支座;当线路坡度4‰≤i＜12‰时，使用i8坡度支座;当线路坡度12‰≤i≤20‰时，使用i16坡度支座。常用类型为PZ-4500、PZ-5000和PZ-5500、PZ-6000型，分别用于24、32 m(12 m宽)、32 m(13.4 m宽)简支箱梁。

3.2 简支、连续梁固定支座位置的确定及区别

根据设计相关图纸明确箱梁对应所需要的支座类型，根据有无声屏障确定支座承载力;根据箱梁架设位置的设计坡度确定坡度类型。再根据确定的坡度选择支座安装方向(支座板上有箭头指示)。支座相对位置示意见图1。

图1 支座相对位置示意

根据设计要求，曲线处连续梁固定支座位置位于曲线内侧最低点，对于直线和曲线的简支箱梁，固定支座(GD)顺桥向安装在下坡方向左侧，同一墩台与之垂直的为横向活动支座(HX)位置，与之对角线的为多项活动支座(DX)位置，不同墩台与之180°的为纵向活动(ZX)支座。

3.3 支座安装前准备

3.3.1 架梁前场支座安装前准备

(1)用自动水准仪复测墩台顶支座垫石高程是否满足设计要求，高出设计高程部位用电锤或电风镐凿除混凝土至设计高程。

(2)用墨线弹出墩台上支座垫石的横、纵中心线和梁端线，保证平面位置的准确。

(3)墩台上支座垫石顶进行人工凿毛，凿毛范围为支座设计尺寸周边各外扩30 mm。

(4)清理支座垫石顶和预留孔里的积水和杂物。

(5)墩台支座垫石预留4个孔洞用来放置支座下垫板的预埋螺栓，预留孔设计直径为120 mm，孔深为400 mm，但在实际施工中，预留孔直径预留160 mm，用来消除施工中的测量误差和施工误差，提高落梁后支座位置的可调整范围，墩台支座垫石预留孔位置偏位时，避免预埋螺栓一边紧贴孔壁，一边空出的现象，增加混凝土和预埋螺栓之间的握裹力，但是也相应增加了材料的成本。

3.3.2 预制场存梁区支座安装前准备

简支箱梁预制时，每孔箱梁在梁底处支座设计位置预埋钢板，用螺栓连接固定支座于箱梁上。安排工人对梁底预埋钢板进行清理，确保梁体预埋支座钢板表面无水泥浆。如果未清除灰浆，将导致支座与梁底支座板不能紧贴，在运营时将被磨碎成粉并挤出，使支座与梁体间形成较大滑动面，动载下可能剪断支座螺栓。

3.4 支座安装

由叉车将所需要的支座运至待安装的简支箱梁梁端处，平推至预埋钢板位置，校正螺栓孔，采用对角线方法同时均匀紧固上支座板螺栓，切不可先拧紧1个再上其他3个。在最终上紧前还要检查位置，螺栓用加力专用扳手拧紧，确保支座安装平整牢固。图2为梁底已安装好支座的情形。

图2 支座安装后的图片

3.5 支座安装后检查与刻度线标识

支座安装后，固定支座上座板与下座板中心纵、横错动量，以及活动支座中心线横向错动量均不得大于3 mm;活动支座中心线的纵向错动量与设计计算值的允许偏差之和为±3 mm。固定支座及活动支座下座板中心线的扭转偏差为1 mm。即支座上下板的指针在水平方向应在0刻度的位置，在有坡度的情况下指针的刻度应在上述指标范围内。

根据安装的支座将支座中心线引到箱梁腹板的侧边和端部。梁前端端部和腹板外侧引出支座中心线、梁后端部腹板外侧引出支座中心线，以供落梁时判断是否到位作为依据。

3.6 支座落位

准备就绪后，由运梁车把箱梁喂给架桥机，架桥机匀速落梁，距支承垫石顶面500 mm左右时，卷扬机制动，安装支座下座板套筒锚固螺栓，然后启动卷扬机徐徐落梁。距墩台支座垫石顶面200 mm左右时，采用线锤对中引导、监视并检查支座中心的位移量。预留锚栓中心及对角线位置偏差不得超过10 mm。如发生偏差，必须取芯钻孔以保证落梁及锚栓的保护层。距墩台支座垫石上水泥砂浆面10 mm时，卷扬机制动，利用运架梁机吊装横梁纵、横移装置，微量调整箱梁落梁位置，使箱梁支座中心线和墩台中心线重合，预留出桥梁伸缩缝，箱梁精确对位，然后起动卷扬机，徐徐落梁到临时支撑千斤顶上，同时应保证每支点反力与4个反力平均值相差不超过±5%，并达到设计高程。在支座下底板与支撑垫石之间预留20～30 mm的空隙，用于重力自流平砂浆灌注。支座中心线及检验偏差符合有关规范要求。

4 自流平砂浆灌注

4.1 材料性能指标

自流平砂浆材料采用北京中岩灌浆材料，适用温度范围－15～40℃。28 d抗压强度50 MPa，28 d弹性模量30 GPa，24 h抗折强度不应小于10 MPa，每批材料均根据厂家提供的配合比进行配制，浆体不得泌水，流动度不应小于260 mm，30 min后流动度不应小于230 mm;标准养护条件下浆体28 d自由膨胀率为0.02% ～0.1%。落梁要求浆体强度达到20 MPa。

4.2 材料储存

自流平砂浆材料应用专用库房存放，特别注意防潮。不得露天存放，搬移过程中不得抛掷，应按照材料类型和适应温度分批堆垛，堆垛高度不宜高于10袋，常温下临时露天堆放时应上盖下垫，冬季施工时不能在室外存放。

4.3 机具和人员分工

(1)15 kW发电机1台(备用1台)，由于路线长及移动方便，加工带轮子的固定支架便于施工和转移。

(2)浆体搅拌机1台(备用1台)。

(3)软管加漏斗各2个。

(4)有标记的铁桶4个。

(5)根据施工进度需要配置灌浆模具为:5000型自流平砂浆垫石模具2套共8个尺寸860 mm ×670 mm×50 mm，5500型模具2套共8个尺寸890 mm×700 mm×50 mm。6000型支座垫石模具1套共4个尺寸920 mm×740 mm×50 mm。模具为钢模，一侧是用螺栓固定的可拆卸端。

(6)搅拌1人;上料加水2人;灌浆4人(2个支座同时灌注，包括养护)。

4.4 自流平砂浆灌注前准备

墩台支座垫石锚栓孔在灌浆前将其孔内的水、杂物等再次检查清除;灌浆前，初步计算所需的浆体体积(包括试块的体积在内)，灌注实用浆体数量不要与计算值产生过大误差，浆体填充设计高度为20～30 mm之内，防止中间缺浆;检查钢模支护与垫石间有无间隙，若有用厚双成胶进行垫高，防止浆体漏浆和污染垫石面。

4.5 自流平砂浆的搅拌

常温下采用转速高于700 r/min的高速搅拌机，根据厂家提供的理论配合比进行配制，每批材料都有各自不同的理论配合比，如水料比为0.155∶1或0.148∶1等。用温水把搅拌机冲洗干净同时湿润软管后，立即向搅拌机内倒入灌浆料，加温水后进行搅拌，宜在3 min内搅拌均匀，拌和好的浆体应在搅拌机内静置2 min，以排出搅拌过程中引入的气泡。检测浆体的流动性是否满足要求。

4.6 自流平砂浆灌注

采用重力自流灌浆方式，搅拌机和灌注浆体位置相对高差不低于3 m，保证有足够压力，灌浆软管应平顺不应有直角弯，防止浆料压力减小，达到浆体密实效果。模板中心线和支座中心线重合，保证砂浆垫石几何尺寸规则，避免出现一边宽一边窄的现象。灌注支座下部及锚栓孔处空隙，灌浆过程从支座中心部位向四周注浆，在灌浆过程中适当用铁铲导流，直至从钢模与支座底板周边间隙观察到灌浆材料全部灌满为止，灌浆的高度应与支座板下板平齐。灌浆完毕，应对灌浆表面进行平整。图3为自流平砂浆灌注后情形。