预制箱梁支座空响及内腔倒角裂纹的处理

李青云 中铁十六局集团第三工程有限公司

1 工程概况

在铁路工程中，其线路所经地域形貌各异，逢山凿洞，遇水则架桥，四季寒暑交替，列车往返驰骋，自然环境与列车运行状况无不考验铁路桥梁的承受力，高速铁路对桥梁的品质要求尤甚。这就对桥梁的设计，制造工艺、材料、品质提出了很高的要求。箱梁支座是铁路桥梁的重要组成部分，它支撑着桥梁和过往列车的全部重量，以及列车的动荷能量，它在起到支撑和固定梁体的同时，还要起到梁体在受外力变形和受温度变化而变形时的自由伸缩的调节作用，铁路桥梁在运营过程中，支座在列车荷载作用下，支座底面与桥墩支撑垫石均会受到巨大的动能冲击。安全的铁路桥梁组件是行车的安全保障，我国的铁路桥梁制造工艺总体日臻成熟，但是在铁路桥梁预制过程中还是有些难以祛除的通病，如：高铁箱梁支座空响及内腔倒角裂纹。作为铁路工程技术人员，要查出症结的所在，并找到解决方案与处理措施。

本工程的案例是中铁十六局集团有限公司连镇二标管段，全长50.35 km；其中，主要工程为涟水特大桥、淮安特大桥及涟水车站，工程总价26.08亿元。主要工程量包括：桩基12 777根，墩台身1 562个，预制架设箱梁1 402孔，现浇简支箱梁12孔，连续梁12联，CFG桩320 000 m，路基车站改良土填筑315 000 m3，混凝土总量约1 350 000 m3，设两个梁场，线下四座拌和站，一座填料拌和站及八个集中钢筋加工场。工程开竣工日期2015年9月1日～2018年7月31日，合同工期1064天。

在箱梁预制过程中存在个别支座空响及内腔倒角产生浅细裂纹现象。桥梁支座板空响问题是铁路桥梁预制时普遍存在的问题，虽然目前尚未发现支座板空响对梁体质量造成的明显危害，但如果不解决，对铁路桥梁的使用寿命以及建成后的运行速度肯定会造成影响。预制梁支座钢板空响是指梁体浇灌制成后，用钝器敲击箱梁支座钢板时，会发出"咚咚"的空响声。预制梁支座板空响是因支座板与混凝土间的空洞引起的。此外，工程中项目部对梁场现场所有已吊装的梁片，进行了全面细致排查，排查显示个别箱梁起吊孔与腹板倒角处存在裂纹。

2 预制箱梁支座空响产生的原因及预防、处理方法

2.1 预制箱梁支座空响的危害

铁路大吨位箱梁施工中，经常出现梁端支座处预埋钢板空响。有支座预埋板空响的箱梁，在箱梁本身的自重和桥面铺装的重量以及列车冲击荷载的作用下，容易造成支座预埋板变形甚至塌陷，对桥梁的使用寿命和安全产生极大的危害。

2.2 预制箱梁支座空响产生的原因

铁路工程技术人员通过对钢筋绑扎、混凝土浇筑、振捣等各个施工环节进行全过程反复观察、研究和试验，来发现致使支座板空响的病因。

（1）支座预埋板处于梁端位置，梁端处钢筋比较密集，且支座处加强钢筋比较多，钢筋与钢筋之间的空隙较小。这样造成混凝土浇筑过程中混凝土填充钢筋、模板之间的空隙不饱满且不易振捣密实，形成空洞、间隙造成支座空响；

（2）当混凝土初凝后，产生收缩，造成混凝土与支座预埋板不密贴，有缝隙，造成支座空响。

（3）混凝土灌注时粗骨料难以下落，石子过少，水泥浆偏多，偏厚，造成该处混凝土收缩过大。

（4）支座钢板与混凝土收缩和膨胀系数有差异，造成收缩，膨胀不同步，导致混凝土和支座钢板之间存在微小的缝隙。

（5）支座板上方混凝土振捣时，间隙内空气排不出去，在支座板顶面存在较大或较多气泡。

（6）支座钢板表面太光滑，且锚固筋少，仅有9根12 mm圆钢，与混凝土之间粘结力不够。

（7）混凝土浇筑时，作业人员操作不够细致，责任心不强，混凝土未完全振捣到位造成不密实。

2.3 支座预埋板空响的预防

（1）加强支座预埋板处混凝土的振捣。首先，在梁端腹板与底板倒角处（即支座预埋板下方），安装一台附着振捣器，加强支座处混凝土的振捣；其次，内腔混凝土振捣，安排技术熟练，责任心强的振捣工人专门负责箱梁梁端的振捣工作。配备两台φ30振捣棒，当浇筑梁端部位时，特别是支座预埋板部位时，采用φ30振捣棒进行混凝土振捣，确保振捣棒能够从钢筋空隙插入到支座预埋板处，确保混凝土振捣密实。

（2）在箱梁钢筋笼吊装入模前，将支座预埋板上涂刷一层环氧树脂，约1 mm～2 mm厚，然后在上面撒上一层石子，石子直径5 mm～20 mm，石子调配均匀比例。能够有效防止混凝土收缩引起的支座预埋钢板与混凝土不密贴问题。

（3）加强现场质量监督与管理工作，由总工程师负责对现场技术人员进行技术培训及技术交底工作，严格管理保证每道工序施工符合设计及规范要求。

2.4 支座预埋板空响的处理

如果在箱梁施工浇筑完成后，产生了支座预埋板处空响，需在箱梁架设到桥位前，在梁场进行“压浆”处理。具体步骤如下：（1）用磁力钻在支座预埋板空响处钻一小孔，孔眼直径14 mm，深度根据支座预埋板厚度确定（穿过预埋板，深入混凝土1 mm～2 mm即可）；（2）用高压灌注机将环氧树脂压入支座预埋板空响处，直至环氧树脂注满混凝土空隙。（3）压浆完成后，待环氧树脂填补缝隙凝固后，再次用列检锤进行检测，若仍有空响存在重复上述步骤，直至空响现象消除为止。

3 梁端内腔倒角裂纹产生原因及预防、处理措施

本工程中，梁场个别箱梁起吊孔与腹板倒角处普遍存在浅表性细小裂纹，裂缝宽度0.1mm～0.3mm，深度0.5cm～2.5cm。

3.1 箱梁起吊孔与腹板倒角裂纹产生的原因分析

（1）箱梁倒角处，设计上为非应力区，在提梁的过程中，应力集中于箱梁起吊孔与腹板倒角处，形成拉应力，造成混凝土开裂，产生裂纹。

（2）箱梁梁端变截面较多，钢筋安装过程中难度较大，不易操作，致使钢筋位置定位不准确，产生局部部位保护层过大，出现局部部位素砼现象，在箱梁起重吊装过程中，砼在拉应力作用下极易出现纵向细浅裂纹。

（3）春夏交际，天气温度较低，移梁时梁片砼强度及弹性模量均达到设计的90%左右，提梁时箱梁起吊孔与腹板倒角处容易产生裂纹。

3.2 预防措施

（1）严格控制倒角处保护层厚度，满足设计要求的35mm.

（2）加强倒角处混凝土振捣，确保混凝土密实.

（3）严格控制初张拉时混凝土强度，尽可能达到设计强度时再张拉.

（4）移梁时间尽量晚，保证移梁时的混凝土强度.

（5）提梁机提升箱梁时，用最低速度提升.

（6）加强内腔混凝土养护，一是在梁端用帆布封住，防止过堂风，二是在内腔蓄水、喷淋养护，保证内腔湿度.

（7）振捣时，振捣棒不要碰触钢筋，防止钢筋移位，造成钢筋保护层过大.

（8）在梁端变截面倒角处设置倒角加强钢筋,加强后，观察、统计裂纹数量及长度，与未加强的进行对比，看能否达到减少裂纹的目的。

3.3 对已有裂纹的处理措施

（1）裂缝清理：由于吊装孔处裂纹较浅，宽度较小，采用密封胶的方式进行修补。沿裂缝两边约5 cm的混凝土表面，用湿布擦去尘土，避免缝内进水。

（2）配注胶液：在容器中分别倒入TK型注缝胶甲液和乙液，按重量比甲液∶乙液=2∶1混合均匀备用。

（3）注胶：用补缝器吸取注胶液，插入注胶咀，用手推动补缝器活塞，使浆液通过注胶咀压入裂缝，当相邻的咀中流出浆液来时，就可以拔出补缝器。水平缝，从一端向另一端逐个注胶。如果裂缝较细时，可以使用补缝器上的弹力装置对浆液自动加压。

（4）二次注胶：为了保证浆液饱满，在注胶后约半个小时，可以对每个注胶咀再次补浆。

（5）全部裂缝注完后，第二天就可铲去注胶咀和封缝材料，清理裂缝表面。

（6）检查：对注胶后的吊装孔裂纹进行检查，如果没有注满则重复上述过程。

4 结束语

文章着重讨论了高铁箱梁支座钢板空响及内腔倒角裂纹的预防及补救措施，对铁路工程箱梁支座预埋钢板产生空响的原因与可能引致的危害进行逐一深入分析，研究预防与补救高铁箱梁支座钢板发生空响可行措施。为完善我国的铁路桥梁制造技术工艺建言献策。