高速铁路桥梁支座更换整治技术的探讨

孙武鹏 上海铁路局工务处

高速铁路桥梁支座更换整治技术的探讨

孙武鹏 上海铁路局工务处

我国高速铁路大量采用常用跨度预应力混凝土箱梁，部分运营高速铁路桥梁支座存在安装错误的情况，桥梁结构不能按设计规定方向变形伸缩，对线路平顺性产生了一定影响，给高铁运营安全带来了安全隐患。结合沪宁城际唐家村大桥、杭甬高铁柯桥特大桥支座更换整治的实例，研究解决运营高速铁路桥梁支座更换整治方法和措施，为高速速铁路无砟轨道桥梁支座更换整治积累资料和经验。

无砟轨道；桥梁；支座；整治

我国高速铁路大量采用常用跨度预应力混凝土箱梁，部分运营高速铁路桥梁支座存在安装错误的情况，对桥梁结构受力产生不利影响。经检查发现，沪宁城际唐家村大桥有3个支座，杭甬高铁柯桥特大桥绍兴北站有12个支座存在安装错误的情况，桥梁结构不能按设计规定方向变形伸缩，对线路平顺性产生了一定影响，给高铁运营安全带来了安全隐患。根据上海铁路局安排，上海高铁维修段配合施工单位中铁四局于2014年4月份顺利完成沪宁城际唐家村大桥有3个支座更换整治任务，宁波工务段配合施工单位中铁三局于2014年11月份顺利完成杭甬高铁柯桥特大桥绍兴北站12个支座更换整治任务，均达到了预期效果。

1 概况

1.1 沪宁城际

沪宁城际唐家村大桥位于江苏省镇江市句容区下蜀镇境内。全桥长143.42 m，孔跨布置为4-31.6 m箱梁，桥梁中心里程为K268+589.50，南京端台尾里程为K268+661.21，上海端台尾里程为K268+517.79。安装错误分别2#梁南京端上下行支座各1个、4#梁上海端下行线支座1个，支座型号为PZ5500盆式橡胶支座。设计通过速度为280 km/h，轨道结构形式采用CRTSI型无砟轨道。

1.2 杭甬高铁

柯桥特大桥绍兴北站中心里程为K202+064.606，支座安装错误的分别为5道446#墩（里程为K202+064.676），6道 440#墩（里程为K201+876.476），444#-445#墩（里程为K201+ 999.276-K202+031.976），452#墩（里程为K202+260.876），454#墩（里程为K202+310.276），共计12个支座。到发线设计通过速度为80 km/h，轨道结构形式为桥上到发线岔区轨枕埋入式无砟轨道，需要更换支座的桥梁位于CRTSI型双块式无砟轨道过渡段。

2 施工方案

2.1 施工方法

采用液压千斤顶同步顶升箱梁的方法进行支座更换施工。由于更换支座的箱梁为简支梁，两端受力，桥梁顶升并不改变其桥梁结构状态，只是支点位置发生变化；对桥墩基础来说，没有增加附加荷载。因此，桥墩基础在顶升过程中不会出现附加受力和沉降，桥梁结构安全。

2.2 施工程序

施工准备→安装调试千斤顶→安装调试百分表→安装临时辅助支柱→松开支座锚固螺栓（无砟轨道松扣件）→同步顶升油箱→拆除待处理支座→找平支座砂浆→安装支座（支座尺寸复核、更换）→按调整后高度落梁→安装模板（无砟轨道紧扣件）→灌注支座砂浆→拆除临时支座→拆除千斤顶→清理撤场。

2.3 技术要求

（1）顶梁、落梁过程中不能对桥梁结构产生损坏。顶梁位置应选择在设计预留位置，并采用分布钢板防止局部应力过大，混凝土破坏。

（2）采用液压控制系统，确保控制同步顶升；采用百分表或千分表准确测量梁体顶升高度。

（3）顶升量控制。顶升高度：最大顶升量10 mm。顶升速率：顶升至5 mm和8 mm时各停止1 min-2 min（进行轨面实际抬高的观测并做好记录，分析梁部及轨道的安全性，确认结构安全），观察顶升高度是否同步，发现不同步时及时进行调整，顶升到位后立即将千斤顶锁定。

(4)轨道精调控制。应安排在合适季节进行施工，减少轨道精调作业量。根据高铁无砟轨道无缝线路作业要求，测量作业轨温，按实际锁定轨温计算最多连续松开扣件个数。

2.4 运输条件

（1）放行列车条件。施工准备及封锁施工前不限速；封锁施工结束后，上下行第一列限速80 km/h，以后限速160 km/h至次日天窗结束，其后恢复常速。

（2）计划每个天窗内更换1个支座，封锁时间控制在240 min以内，具体见表1。

表1 单个支座更换时间分配表

2.5 油顶的选择与施工布置

以沪宁城际唐家村大桥为例，梁体设计重量为466 t，按直线无声屏障梁计算的二级恒载重量为218.42 t，每个支座平均受力为171.1 t，按2倍以上安全系数考虑，选用的油顶吨位为400 t，本桥为现浇园端形墩，油顶布置在各片梁的同一端的支座横向轴心线，均布置在靠近支座垫石边，中心处于同一直线上（详见图1-图4）。

图1 千斤顶平面布置

图2 千斤顶立面布置

图3 临时支撑块平面布置

图4 临时支撑块立面布置

2.6 灌注砂浆

（1）根据试验结果，砂浆在常温状态2 h即能超过20 MPa的抗压强度，满足施工要求。另外通过不同水胶比的试验表明水的掺量对砂浆2 h强度的影响很大，拌合时配备称量设备，精确至0.1 kg，控制水灰比为0.15，拌合水采用饮用水，从驻地用塑料桶拉至现场拌合采用高速搅拌机，确保拌合出的砂浆质量满足灌注要求。

（2）支座砂浆的灌注采用重力式灌浆法。灌浆的尺寸为每侧比支座底板宽5 cm，灌注前计算所需要的浆体的体积，备料充足，一次灌满。在支座的四周立好模板，模板与垫石的缝隙、模板之间缝隙采用玻璃胶封堵、防止漏浆，详见图5。灌浆从一侧灌注，同时考虑排除空气。

图5 灌浆示意图

（3）根据试验结果，灌注2 h后，砂浆强度满足承载要求，可以对油顶卸载和拆除保险垫块，卸载时，4个油顶同步地回油，并观测记录百分表指针发生的位移。待分表指针回到初始位置后，将油顶完全卸载，拆除油顶等施工器械并吊离施工现场。

2.7 梁体及轨道状态监控

（1）测量器材准备。徕卡1201全站仪2台，配套棱镜10个，照明灯4个。

（2）将四块20×20 cm厚度3 mm的钢板用A.B胶黏贴在梁底，布置大样见图6，将四个棱镜分别用胶水粘贴在钢板上作为监测点，建站点和后视点选用在梁底不影响施工位置，在地面上埋设2点，埋设的钢棒为测量专用。仪器选用徕卡1201，仪器精确到1秒，每台仪器配套棱镜5个。在油顶卸载之后，梁体落到支座，再测量一次每个棱镜的坐标。通过三次数据比较，可得知梁体的状态变化。在测量结束后，将粘贴在梁底的钢板剥离。

图6 钢板粘帖位置图

（3）在梁体落到支承砂浆垫层后，设备管理单位人员检查轨道状态，施工单位测量员对梁体进行监控，将测量数据报设备管理单位相应人员审核，分析是否对线路的运营造成影响。对梁体的允许位移量暂设为±0.5 mm，在完成处理后继续观察24 h，校核是否发生位移量增加及对行车的影响。

3 施工措施和注意事项

（1）施工前要对油顶、油泵、高压油管和接头等顶升设备进行必要检校，保证设备状态良好。油顶底部位置的墩顶和系梁要用角磨机打磨平整，使墩顶与临时辅助支撑钢板齐平，保证油顶底部在同一水平面。

（2）根据需要对需安装的支座下板螺栓孔进行扩孔处理，支座扩孔尺寸以及对支座强度和刚度产生影响，由设计单位或生产单位检算确定。

（3）为节省夜间天窗时间，需安装的支座必须预先摆放在指定位置。在封锁前1 h，要使用预先制作好的钢条将待处理支座的上板、下板连接牢固。

（4）支座施工前要进行桥梁试顶，根据试顶情况修正油表理论读数，施工中按修正后油表读数进行控制。

（5）实施顶升时，严格按照预定步骤指挥作业，在每一阶段均要仔细检查油压情况、百分表的位移量，油顶锁定时油表的压力不应小于计算数值的95%。

（6）施工完成后，必须对相邻墩台支座情况进行检查，在施工前各相邻支座划上一条基准线，施工结束后，查看支座是否发生变化。

（7）严禁采用现场未经检验的地表水拌合砂浆。砂浆灌注可采用直径5 cm的带钢丝软管，将一个15 L的漏斗与软管相连，在箱梁箱室内搭设一个灌注平台，使灌注压力能满足要求。砂浆灌注超出支座底板1 cm。为确保砂浆强度能够满足要求，砂浆灌注之后采用薄膜覆盖，若温度发生较大变化，则采取棉布覆盖保温。

4 结论

通过这两处更换支座整治施工，验证在运营高速铁路240 min夜间天窗内，可以有效地解决桥梁支座安装错误问题，消除桥梁结构变形对轨道结构平顺性的不利影响，为高速速铁路无砟轨道桥梁支座更换整治积累更多的经验。

责任编辑：宋飞 龚佩毅

来稿时间：2015-02-04