高速铁路预制箱梁支座空响处理技术

2020-06-17

江西建材 2020年5期

中铁建大桥工程局集团第一工程有限公司，辽宁大连 116000

1 引言

近些年，随着国家“一带一路”的倡议，高速铁路建设呈现快速发展的趋势。高速铁路大型箱梁预制场应运而生，其中关于后张法预应力混凝土简支箱梁支座预埋板的质量控制直接关系到行车安全及结构的使用寿命。目前国内，通过事后处理措施在支座预埋板开孔注入环氧树脂的方式虽然在一定程度上解决了一部分的早期质量病害的发生，但未从源头上杜绝此类质量缺陷，致使后期运营期间处理维修成本较高，使用寿命有待提高。

针对目前支座空响问题质量技术处理上的缺陷，通过箱梁预制过程中采取事前主动预控的施工技术改进，经过将近600孔箱梁的支座预埋板检验，基本上可杜绝事后再次处理，施工技术及工装改进已经成熟。目前，在商合杭高铁全线梁场施工中推广应用［1］。

2 工程概况

商合杭高速铁路十四标工程线路全长27.452km，包含12座桥梁，桥梁占比为83.82%。在施工使用了后张法对780 孔预应力混凝土简支箱梁等进行预制和架设。在梁型的选择中，选择现行大型预制梁场标准31.5m的梁跨简支梁。在一般情况下，设计方案要采用单箱单室等高的设计形式。对于箱梁支座预埋板的操作方式（以PZ-5500 为例）见图1。

3 支座预埋板的空响技术控制措施

3.1 支座预埋板空响的原因分析

图1 PZ-5500 支座预埋钢板设计图

3.1.1 混凝土收缩徐变

有差异的膨胀系数是目前研究发现对混凝土与支座预埋钢板的膨胀与收缩现象造成较大影响原因之一，由于该系数在两者之间存在差异，易造成这两种材料之间出现收缩、膨胀不同步的现象。因支座预埋钢板表面具有较高程度的光滑性，并且支座预埋钢板锚固筋使用相对较少，因此造成了其与混凝土之间粘结力不够，进而导致微小缝隙极易存在于支座预埋钢板和混凝土之间，产生空响现象。

3.1.2 混凝土坍落度的影响

预制箱梁混凝土在浇筑过程中，因混凝土坍落度过大，会导致支座预埋板处产生气泡，进而形成空响；如果混凝土坍落度过小，则易造成混凝土在浇筑过程中难以振捣密实，形成空响［2］。

3.1.3 混凝土的振捣

在箱梁的端部，即支座预埋钢板上方设计的加强钢筋过密，一是因混凝土灌注时粗骨料难以下落，导致支座预埋板上面粗骨料过少，水泥浆偏多、偏厚，造成该处混凝土收缩过大，形成空响；二是振捣棒无法直接对预埋钢板上方混凝土进行有效振捣，导致该处的混凝土易出现欠振、漏振现象，最终形成空响。

3.2 支座预埋板施工中控制措施

3.2.1 混凝土收缩和徐变引起的空响

⑴安装支座预埋钢板操作质量控制。首先要求，由测量组人员进行支座预埋钢板位置的精确放样。然后对预埋钢板的位置模板进行表面平整度打磨，直至预埋钢板所在位置的模板在四角位置处的相对之间的高差小于2mm。将临时锚固位置精确定位在模板上的支座预埋钢板上，并且在这个位置上要进行与预留位置相对应的预留孔的钻探工作。混凝土浇筑之前，作业人员利用螺栓将钢板上的套筒与钢模板进行临时锚固。安装到位后进行四角高差和箱梁同一端两支座预埋板的高差复测工作。箱梁混凝土浇筑完毕后，梁体初张拉前，要及时拆除临时用的锚固螺栓，严禁出现初张拉时锚固螺栓未解锁现象。

⑵混凝土原材料的质量控制。预制箱梁使用寿命满足100年的要求，箱梁采用C50 高性能混凝土，为了获得合格的混凝土原材料，一定要选用合格厂商提供的优质原材料，材料质量必须经试验室抽样检测合格后方可用于箱梁主体施工。而对于厂商的选择可以采用招标方式。

⑶支座预埋钢板上方的处理。通过图1（a）可以得知如下信息，在支座预埋钢板上方或边缘设计原有21 根Φ12 锚筋和4 个套筒。为了能够使混凝土与支座预埋钢板之间的连接得到加强，传统的方式是在预埋钢板上增加焊接与设计锚筋同规格的螺纹钢筋，但此方法会损伤原预埋钢板上的多元合金+钝化的防腐措施。为了不破坏设计要求，采用四方形Φ12mm 的螺纹钢筋套安放至预埋钢板上方，同时在钢筋套内满铺10～20mm粒径的大碎石［3］。箱梁支座预埋板（Φ12mm 钢筋套和碎石）见图2。

图2 支座预埋钢板（Φ12mm 钢筋套和碎石）

3.2.2 混凝土的质量控制

支座预埋钢板处振捣所能够具有的质量与混凝土性能好坏的程度有着直接的、密不可分的关系。因此，第一层的底板和腹板的混凝土具有的性能指标在此时显得十分重要，尤其是因为混凝土客观上存在的和易性与坍落度的影响而显得更加重要。

在每次混凝土正式开始浇筑之前，试验室对和易性与混凝土坍落度要加大检测频次，并且把18～20cm 的范围作为对于试验中混凝土坍落度的控制范围。在上述条件满足的同时，由于施工时混凝土的性能会根据夏季和冬季的温度差别而有所不同，因此，要提前做好混凝土性能测定，调整好施工配合比。

3.2.3 加强混凝土的振捣措施

我妈基本不会对我发火，记忆中只有一次。那时候我刚上幼儿园，有一天放学，我忘记给小书包拉上拉链，一路蹦蹦跳跳地回了家，书包里的小本子啊铅笔啊都给抖落光了。第二天早上去上学的时候，我才发现书包是空的。我妈当时噌的一下火就上来了，狠狠骂了我一顿。

⑴工装改进。由于梁体端部支座预埋板处钢筋设计较密，致使施工过程中插入式振捣棒无法充分直接深入至预埋板处进行振捣。为解决这一问题，对原箱梁内模板倒角处进行开孔处理，孔径为10cm，以此保证振捣棒的振捣效果。

⑵施工工艺控制。箱梁混凝土振捣是以插入式振捣棒为主，以高频附着式振捣器为辅。对于端模板和正下方处，安置1台附着式振捣器，以保证该处混凝土振捣的效果。针对支座预埋板上方开孔的4 处，采用35 型插入式振捣棒直接对支座板上方的混凝土进行有效振捣［4］。为保证支座板上方的骨料有效的和钢筋结合、密实，在混凝土开盘前即插入35 型振捣棒至支座预埋钢板上部。

3.3 支座预埋板的处理结果

通过在支座预埋板上方布置四方形钢筋套和满铺10～20mm 粒径大碎石、工装改进相结合的措施后，梁场在施工剩余600 孔箱梁支座后检查发现，目前所具有的支座空响率与前期已预制完成将近180 孔箱梁支座空响率相比已经得到很大改善。通过对后期梁体支座预埋板进行敲击检查，空响现象呈点状，声音浑厚、饱满。这种相结合的处理方式很大程度上保证了质量，克服了这一质量缺陷。

4 针对已制箱梁支座板空响的处理

支座预埋钢板位置处混凝土存在不密实等问题，主要是因上述三方面原因导致的。因此为了更加有效地解决目前已预制完成将近180 孔简支箱梁支座预埋钢板存在的空响问题，最主要的就是把空响位置处支座预埋钢板与混凝土之间让它们紧密相互结合起来。而为了达成这一目的可以采取在支座预埋钢板上钻孔并且在钻孔之中注胶的方法来满足上述要求［5］。