高速铁路桥面系TSSF 伸缩缝安装探讨

李赛兵

中铁二十四局集团上海铁建工程有限公司 上海 200071

引言

一般桥梁梁部在预应力徐变、温度变化、混凝土收缩、桥梁墩台的沉降等因素影响下，长期将产生变形，使梁端产生空间位移。特别是高速铁路桥梁在250～300km/h左右的速度下，对桥梁的冲击荷载较大，同时高铁桥梁采用耐久性混凝土设计，桥面采取全封闭、集中排水措施，为此对梁端伸缩缝的设计标准、施工质量要求更高。本文结合沪杭高速铁路松江特大桥桥面系施工情况，小结了TSSF型伸缩缝的施工工艺及质量控制点。

图1 伸缩缝构造图

1 TSSF伸缩缝的原理及特点

1.1 原理

TSSF型铁路桥梁耐候钢型钢伸缩缝装置，由耐候钢型材、橡胶密封带、锚固钢筋等组成，伸缩装置的构造可以满足其两侧梁体必要的顺桥向、横桥向和竖桥向位移以及转动的需要。桥梁伸缩缝的异型型钢与防水橡胶条之间的连接有一定的夹持性能，并保证在拉伸3倍伸缩量条件下，持荷15分钟，夹持部位不脱离。防水胶条在注满水24h后无渗漏。

1.2 特点

1.2.1 耐候钢型材耐腐蚀性优良。考虑耐久性要求，伸缩装置骨架型材选用耐腐蚀的耐候钢，大大提高了型材的耐候性能。

1.2.2 耐候钢型材采用整体热轧加工成形，机械性能好，型钢断面尺寸准确，特别是型腔的尺寸精度高，对防水胶条的夹持性能优良，防水性能可靠。

1.2.3 型材开口向上，便于防水胶条的安装和更换。

1.2.4 橡胶条的抗老化性能优良，考虑到防水橡胶条更换封闭交通很困难，采用耐臭氧老化性能极佳的三元乙丙橡胶制作胶条，同时增大了防水橡胶条断面厚度，提高防水橡胶条的使用寿命。

1.2.5 防水橡胶条采用独特的箱形结构，在伸缩过程中防水橡胶条顶面始终与型钢顶面平齐，即满足伸缩性能，又能起到自动排碴作用，曲线上梁端间隙变化不能采用箱形结构胶条时，采用带式结构胶条，满足安装需求。

1.2.6 高铁桥梁伸缩装置不承受车轮的直接作用，不考虑承载要求，TSSF型伸缩装置构造高度仅为38mm,可安装在桥面保护层内，不需要在梁体上安装槽口，施工简单方便。

1.3 结构形式

TSSF桥梁伸缩缝结构尺寸由伸缩量大小确定。表1列出了沪杭高速铁路松江特大桥部分伸缩量对应的伸缩装置结构尺寸[1]。

表1 伸缩装置结构尺寸表

2 施工准备

第一，熟悉图纸和安装操作规程，预留槽口的先期调查。伸缩缝预留槽口由箱梁预留施工，由于沪杭高铁箱梁采用在松江制梁场集中预制后经架桥机安装，或采用支架现浇而成，伸缩缝预留槽口的尺寸也不一致，如果预留槽口有较大缺陷，处理起来将费时费力，同时会严重影响伸缩缝施工进度，因此对槽口预留的尺寸情况进行实地核对一定要仔细、准确。松江特大桥有一现浇连续梁与预制箱梁衔接处，预留槽口的尺寸过大，曾由于现场核查疏忽，厂家没有及时提供该型号的伸缩缝以致对工期略有影响。

第二，施工机械准备，机械设备、小型机具配备齐全，尤其是提供施工车辆过往的过桥必须质量坚固、数量充足，以保证施工顺利进行。

第三，施工材料准备，配齐备足防止污染桥面的帆布、塑料布、胶带等材料，配齐备足养护用的塑料薄膜、草苫子、运水工具等[2]。

表2 伸缩缝施工材料表

3 施工方法

3.1 施工步骤

3.2 施工工艺和方法

3.2.1 清槽及缺陷修复。①清槽主要是将槽区内的混凝土、填料垃圾、构造缝内杂物、积水等清理干净，技术含量不高，但需要较多的人力和时间。应注意保护好槽口边沿，不要翘起；保证槽口边沿的平整，为安装提供良好的基准面。本环节最重要的是清槽后对槽口的检查以及严重缺陷的修复。笔者认为这是整个伸缩缝安装工程中的关键。因为没有合格的槽口，下一工序安装则无从谈起，严重影响进度；同时槽口有较大缺陷，不处理必将严重影响安装质量。②理顺、调整槽内预埋筋，对漏埋或折断的预埋筋应进行修复，统一采用植筋胶或环氧树脂进行钢筋补植，补植深度不小于15cm，补植后的钢筋须请业主代表、监理人员共同验看，合格后才能进入下道工序的施工。③施工后产生的所有弃料必须及时清理干净，确保施工现场整洁。

图2 清洗安装区图

图3 预埋钢筋图

3.2.2 缝体安装

3.2.2.1 伸缩缝安装之前，安装时的实际气温与出厂时的温度有较大出入时，须调整组装定位空隙值，伸缩缝定位宽度误差为±2mm，要求误差为同一符号，不允许一条缝不同位置上同时出现正负误差。

3.2.2.2 安装时伸缩缝的中心线与梁端中心线应相重合。如果伸缩缝较长，需将伸缩装缝分段运输，到现场后再对接，对接时，应将两段伸缩缝上平面置于同一水平面上，使两段伸缩缝接口处紧密靠拢，并校直调正。用高质量的焊条，逐条焊接，焊接时宜先焊接顶面，再焊侧面，最后焊底面，要分层焊接，确保质量，并及时清除焊渣。焊接结束后用手提砂轮机磨平顶面。

图4 伸缩缝钢筋焊接对接图

3.2.2.3 伸缩缝的标高控制与固定，采用龙门吊架和10×10角钢作定位角钢，使伸缩缝上顶面比两侧砼面层的标高低约2～3mm，控制伸缩缝的标高，然后对伸缩缝的纵向直线度也进行调整。伸缩缝的标高与直线度调整到符合设计要求后，可进行临时固定，固定时应沿桥宽的一端向另一端依次将伸缩缝边梁上的锚固装置与预留槽内的预埋钢筋每隔2～3个锚固筋焊一个焊点，两侧对称施焊，以保证抄平后的伸缩缝不再发生变位，严禁从一端平移施焊，造成伸缩缝翘曲。

图5 调平图

3.2.2.4 伸缩缝的焊接，固定后应对伸缩缝的标高应再复测一遍，确认在临时固定过程中未出现任何变形、偏差后，把异型钢梁上的锚固钢筋与预埋钢筋在两侧同时焊牢，最好一次全部焊牢。如有困难，可先将一侧焊牢，待达到预定的安装气温时，再将另一侧全部焊牢。注意焊点与型钢距离不小于5cm，以免型钢变形。在焊接的同时，应随时用3m直尺、塞尺检测异型钢的平整度，平整度应控制在0～2mm范围，否则很容易出现跳车现象。在固定焊接时，对经常出现的预留槽内预埋筋与异型钢梁锚固筋不相符现象，要采用U形、L形、S形钢筋进行加固连接，以确保缝体与梁体的牢固连接。连接处焊缝长度应不小于10cm，应按照规范要求，采用浅接触，保证焊接长度。严禁出现点焊、跳焊、漏焊等现象。伸缩缝焊接牢固后，应尽快将预先设定的临时固定卡具、定位角钢用气割枪割去，使其自由伸缩，此时应严格保护现场，防止车辆误压。

图6 对接焊接图

图7 调整安装高度图

3.2.2.5 模板安装，模板多采用纤维板、薄铁皮等，沪杭高铁伸缩缝模板多采用纤维板，模板应做的牢固、严密,能在砼振捣时而不出现移动，并能防止砂浆流入伸缩缝内，以免影响伸缩。为防止砼从上部缝口进入型钢内侧沟槽内，在施工过程中采取型钢的上面用胶布封好。

3.2.2.6 桥梁伸缩缝混凝土的施工会截断桥梁两侧盲沟内的水的排出，造成桥面铺装出现水损坏，宜通过塑料软管将桥梁盲沟内的水排出桥面外，在浇筑混凝土时将排水软管埋设到位。

3.2.3 砼浇注。①砼振捣时应两侧同时进行，为保证砼密实，特别是型钢下砼的密实，用振捣棒振至不再有气泡为止。②砼振捣密实后，用抹板搓出水泥浆，分4～5次按常规抹压平整为止。这道工序应特别注意平整度，砼面比桥梁面的顶面略低1～2mm为宜，过高或过低都会造成跳车现象。

3.2.4 养生。①水泥砼浇筑完成后，应覆盖麻袋或草苫子，严格洒水养生，养生期不少于7天。养生期间严禁车辆通行。②经过养生，水泥砼强度达到设计强度的80%以上后，可安装橡胶密封条，安装前必须把缝内充当模板的泡沫板、纤维板、漏浆的砼硬块全部掏干净后，嵌入橡胶条。

3.2.5 环境保护。①严禁将生活设施置于桥面或者路面之上，不准将生活垃圾抛弃在路面上；②施工用的机具、设备必须采取严格措施，避免漏油污染路面[3]。

4 施工中遇到的问题

沪杭高铁的TSSF型伸缩缝在施工中遇到过不少问题，就主要问题总结了六点，供探讨和总结。

第一，由于安装开口预留伸长量不足，橡胶条拉断，出现因桥面雨水下漏支座等金属结构件锈蚀，台背与梁头处掉进杂物挤坏台背和梁头现象。

第二，由于台背和梁头预留钢筋缺损，或是施工时运料车辆将预留锚固筋压坏，造成伸缩缝的钢筋与伸缩装置预留的锚固筋连接不够，浇混凝土后伸缩缝整体刚度不足。

第三，梁头与台背预留的混凝土缝隙伸缩量不够，由于施工不认真，将梁或板浇长，台背耳墙浇筑尺寸不合图纸要求，使安装的伸缩缝没有足够的伸缩空间。

第四，安装伸缩缝后浇筑混凝土的侧帮模板支护不牢固不合格，浇筑混凝土振捣时使梁头与台背实际预留的缝宽不足，安装后伸缩缝不起作用。

第五，由于伸缩缝出厂时不知这些伸缩缝何时何温度条件下进行施工安装，因此这些伸缩缝在出厂时暂标定预留量都是按照该型号缝的1/2标定出厂。到工地安装时施工人员不会计算也不做调整，当这些伸缩缝在高温季节安装，预留的伸缩量就明显不够，在低温季节安装预留量按型号标定值的1／2安装就太小了。

第六，伸缩缝安装后浇筑的混凝土强度不够，或是浇混凝土后养生不到位，使浇缝混凝土早期破坏。

5 质量控制经验

就上面施工中遇到的问题，在工程实践中摸索总结的基础上形成了安装控制经验。

第一，在施工之前一定要仔细、准确地对槽口预留的尺寸情况进行实地核对，对于不符合规范及设计要求的预留槽口，要及时地整改并应将其中的杂物、积水等清理干净。

第二，在施工过程中要注意对台背和梁头等处的预留钢筋的保护，严禁运料车辆碾压。对漏埋或折断的预埋筋应进行修复。

第三，在浇筑梁头、台背、台背耳墙等处的砼之前，一定要仔细核对相应的尺寸，再满足规范及设计要求后，方可浇筑砼，并在浇筑过程中，派专人负责监督、指挥。

第四，对于伸缩缝后浇筑混凝土的侧帮模板支护等薄弱环节一定要加强管理，首先在技术交底中应作为质量控制的重点，其次在浇筑之前要仔细地检查其模板的尺寸、稳定性，再则在浇筑过程中，要派专人负责监督、指挥。

第五，伸缩缝安装季节的影响安装季节不同伸缩缝预留富余量应有所不同。如果伸展变位为正，则混凝土收缩徐变引起的伸缩量始终为正，并在伸缩缝安装初期发展较快，以后逐渐趋于稳定常数，现设定该位移终值为30mm，如果伸缩缝安装于夏季，此时是一年四季中温度最高，暂不考虑一日之内因温度变化引起的伸缩变化，则在夏季之外的其他三个季节；梁体以伸缩为主，伸缩缝的变位以伸展为主，与混凝土徐变引起的变位是一致的。如果冬季时温度降低而引起的梁体最大收缩量为20mm，则伸缩缝的最大伸展位移发生在混凝土收缩徐变全部发生，为30mm+20mm=50mm。如伸缩缝安装在冬季，则相对于冬季而言，其他三季内结构受平均温度的升高而伸长，也即伸缩缝收缩，其与混凝土的收缩徐变引起的变位应反向，故伸缩缝的变位在（一20mm，30mm）范围内变化。当混凝土变位较小，而温度变位最大时，伸缩缝收缩量最大。伸缩缝的最大伸缩变位为该收缩量与混凝土徐变变位绝对值之和。所以在实际的作业过程中，工程技术人员应结合安装时的气温和所处的季节通过计算来选择适宜的伸缩缝安装富余量。

第六，应采用快凝高强膨胀混凝土，可以抵消锚固混凝土形成强度过程中产生的收缩裂缝，提高混凝土抗震抗渗的密实度；混凝土浇筑应连续进行，小功率振捣密实，混凝土浇筑后覆盖洒水养护7d达到强度后再开放交通。

6 结束语

为了保证桥面相接处的平整度，一方面要不断改进伸缩缝的形式、材料。另一方面，伸缩缝的施工必须严格按照设计要求，施工队伍必须有资质和一定的经验。技术工种要持证上岗，有熟练的电焊工、钢筋工及混凝土工等，专人统一管理，加强自检，坚持按施工规范要求和成熟的工艺施工，才能确保伸缩缝的施工质量。TSSF伸缩缝在沪杭高铁的安装过程中，积累了一定的经验，当然也存在着不足，但总体来讲是可行的、质量是可控的。