铁路预制箱梁支座板空响整治方法探讨

谷士波 上海铁路局南京铁路枢纽工程建设指挥部

铁路预制箱梁支座板空响整治方法探讨

谷士波 上海铁路局南京铁路枢纽工程建设指挥部

高铁预制箱梁采用工厂化集中生产，箱梁底部预埋支座钢板与梁体一同浇筑，架梁时再将桥梁支座安装于预埋支座板，由支座锚栓通过垫石上的锚栓孔经灌浆等方式固定于垫石，预制梁的自重、二期恒载及运营荷载均通过支座处传递至桥墩，若支座板处有空响，当支座板承载时，支座处可能形成内陷或徐变式内陷，对上部桥梁结构，交通安全以及梁体本身的稳定性产生不利影响，严重时会造成铁路交通事故。因此研究预防和消除支座板空响的处理措施显得尤为必要，采用环氧树脂填充法进行处理消除支座板空响，效果显著。

预制箱梁；支座板空响；环氧树脂；填充；应用

1 支座板空响的描述

1.1 支座板空响

支座预埋钢板（简称支座板）空响为铁路预制箱梁一种常见病害，其外在表现为锤击预埋支座板下表面时会发出空响的声音。

1.2 产生原因

预制箱梁支座板设置在梁端处，钢板厚度为20 mm，表面采用多元合金共渗+钝化方式进行防腐处理，支座板上方除结构钢筋外另设两层（10×10）cm间距网片钢筋，支座板空响的形成与支座处梁体混凝土浇筑不密实或支座板与梁体混凝土没有形成有机粘结、存在空隙有关。具体原因如下：

1.2.1 混凝土振捣不到位

支座板属集中受力点，钢筋设计较密集，混凝土穿过性较差，浇筑时振捣棒不容易插到位，造成局部漏振，混凝土不能均匀密实，从而产生空隙。

1.2.2 支座板表面与混凝土粘接不良

由于支座板钢材与混凝土材质不同，膨胀系数相差大；支座板表面防腐处理涂层光滑，导致混凝土和支座不能有机粘结，混凝土与支座板之间会形成物理分离，进而出现空隙，导致发生支座板空响现象。

1.2.3 混凝土收缩徐变和钢板与混凝土膨胀系数相差大

混凝土收缩徐变易导致支座板和混凝土存在空隙；钢板和混凝土膨胀系数相差大，随着热胀冷缩，也易导致支座板和混凝土存在空隙。

2 支座板空响的预防措施

2.1 加强振捣

为解决混凝土振捣问题，确保预制梁支座板周围的混凝土能与钢筋密实结合，采用直径30 mm振动棒插入支座板处进行振捣，并与附着式振动器内外配合振动。

2.2 支座板表面处理

为解决混凝土和支座板不能有机粘结问题，提前在支座板上涂刷环氧树脂，并均匀粘满小碎石，所采用小碎石与梁体混凝土原材料一致，如此可解决混凝土和支座不能有机粘结的问题（见图1）。

图1 支座板表面涂刷环氧树脂粘碎石

3 支座板空响处理方法

采取各种措施可以有效减少空响率，但梁体浇筑不可能在非常理想的条件下进行，支座板空响这种病害无法完全避免，对于已经产生支座板空响缺陷的情况，通过研究预制梁特点，并借鉴一些梁场的经验，采用环氧树脂填充法进行处理可有效消除支座板空响问题。

环氧树脂作为整治桥梁病害的一种理想灌浆替代物质而得到广泛应用，环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团有机高分子化合物，其分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端，中间或成环状结构，由于分子结构中含有活泼的环氧基，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应后形成不溶水，具有三向网状结构的高聚物。

3.1 修补前准备工作

做好修补前的各项准备工作，认真学习相关规范和验收标准，对施工技术人员、管理人员和操作人员进行培训，提高作业人员的技术水平和安全操作技能，掌握修补施工有关要求和有关技术措施，以求全面地理解和落实支座板空响处理方案，确保工程质量，确保安全、文明施工，防止事故发生。

3.2 物资及设备需求

根据修补方案，做好物资准备工作。对现有施工设备进行检查，确保机械运转正常，严防各种机具设备事故的发生。主要材料及机具见表1。

表1 主要材料及机具表

3.3 修补方案

3.3.1 钻孔

采用质检锤仔细敲击支座板所有区域，找到空响点后，逐渐向四周延伸检查，通过不断敲击，准确画出空响范围，并根据空响范围定出钻孔位置。

钻孔位置为空响范围内距离最远的两点，以确保经一孔注浆，另一孔排出浆液时，空响范围内均被浆液填充严实，保证注浆效果。

支座板钻孔采用磁力钻，根据注浆嘴尺寸选择φ14mm钻头，安装好专用钻头，并将钻头对准钻孔位置，通电后磁性底座粘在支座板上，调试好钻机，开始钻孔，控制好钻孔深度，以刚好钻透支座板钢板为准。

完成支座板钻孔后，取下磁力钻，利用普通手持电钻沿支座板上小孔继续钻进3 cm左右，至此钻孔全部完成（见图2）。

3.3.2 注浆

先安装1处注胶嘴，根据环氧树脂说明书配方调好注浆料，倒入注浆机料杯桶内，先开动注浆机，看到浆液均匀流出后，再将牛油头对准注浆嘴并旋紧锁固螺母，确保不漏浆，注浆期间压力宜稳定在1 MPa左右，边注浆边敲击支座板，一是检查注浆效果，二是促进浆液流动，待另一注浆孔有浆体均匀流出时，采用木塞临时堵住洞口，注浆压力到达2 MPa左右，停止注浆。

所有注浆工作完成，使用专用稀释剂及时清理注浆机（见图3）。

图2 钻孔示意图

图3 注浆示意图

3.3.3 封堵

一个小时后，待浆体初凝，拔出木塞及注浆嘴，将环氧树脂料塞于洞口，再采用20 mm长φ16 mm圆钢强行打入，如果不能全部打入，则将冒头部位用角磨机打磨平整，并涂刷防锈油漆3次。

3.3.4 注意事项

①不可盲目修补，防止因修补措施不当造成二次缺陷。

②修补作业应精雕细刻，不可急于求成，需要有耐心，细心和足够的时间来保证。必须严格按照规定的工艺流程和操作方法进行修补作业。

③掺配修补料时应先进行试验，经确定具有合格的方可采用，而且施工中严格按照掺配比例进行作业。

4 支座板空响检查控制

每榀箱梁初张后由粱场总工、监理组长检查；空响处理完由项目部总工、分管副总监复查，固定表格检查复查人签字、项目部监理站盖章报建设单位备案，做到每榀箱梁支座板都得到检查，存在问题全部得到处理，检查、处理和复查全过程可追溯。

5 结束语

连镇客专铁路304.5 km，桥梁占89%，预制箱梁9081榀，截止2016年底已经预制2056榀，经全线12个粱场应用，都采用了支座板表面涂环氧树脂粘碎石、加强振捣预防支座空响措施，支座空响率大幅度下降，发现空响采用环氧树脂填充进行补救处理，复查未发现空响，有效地解决了支座空响病害，为铁路桥梁安全运营提供了保障。

[1]《铁路混凝土》TB/T3275-2011.

[2]《高速铁路预制后张法预应力混凝土简支梁》.TB/T3432-2016.

[3]《铁路混凝土施工技术指南》铁建设[2010]241号.

责任编辑：王华 张建强

来稿日期：2017-02-26