哈大鐵路客運專線支座安裝及自流平砂漿灌注技術

余?？?，劉洪俊

(中交第二公路工程局有限公司，西安 710065)

1 概述

新建鐵路哈爾濱至大連客運專線貫穿于東北三省，地處嚴寒地區(qū)，十家堡梁場位于四平－公主嶺區(qū)間，主要施工任務是后張法預應力簡支雙線箱梁的預制和架設。施工里程范圍為DK579+333.52～DK663+700，特大橋9座，大橋7座。共計預制和架設32、24 m雙線簡支箱梁467孔，其中預制架設32 m雙線簡支箱梁458孔，每孔梁體混凝土體積為328 m3，共計150 224 m3，每孔梁體重8 500 kN，24 m雙線簡支箱梁9孔，每孔梁體混凝土體積為250 m3，共計2 250 m3，每孔梁體重6 500 kN。哈大鐵路客運專線采用耐寒型盆式橡膠支座，適用溫度范圍－40～60℃。

根據其他高速鐵路和客運專線施工經驗反饋中，發(fā)現有如下錯誤和弊端:固定支座位置錯誤或支座相對位置錯誤，支座受力不均破壞支座剪切性能及支座受力變形等需要重新更換，給項目帶來巨大的經濟損失;由于梁體支座與墩臺間空間小，支座固定并和墩臺間有機結合起來比較困難，不利于振搗、強度增長慢、不利于工程進度等缺點，在高速鐵路中引進自流平砂漿，有效解決了上述問題，但在施工中仍存在支座墊石砂漿幾何尺寸不規(guī)則或裂紋較多甚至出現空洞等質量問題，結合上述問題對后張法預應力簡支雙線箱梁架設中盆式橡膠支座的安裝和自流平砂漿灌注進行研究和探討。

2 工藝流程

砂漿灌注工藝流程如下:支座安裝前準備→支座安裝→運梁→喂梁→架設→落梁支座對位→臨時千斤頂支撐→支座砂漿灌注前檢查準備→自流平砂漿灌注→拆除臨時支撐→養(yǎng)護。

3 盆式橡膠支座安裝

3.1 支座類型及安裝方式

PZ－5000－ZX－e60－0.1g－C－i8表示客運專線鐵路常用跨度簡支梁設計地震動峰值加速度Ag≤0.1g地區(qū)用設計豎向承載力5 000 kN，縱向活動，順橋向位移±60 mm，常溫型，上頂板坡度為8‰的支座。

根據設計，盆式橡膠支座分為4種類型:固定支座用GD表示;橫向活動支座用HX表示;縱向活動支座用ZX表示;多向活動支座用DX表示。當線路坡度0‰≤i＜4‰時，使用i0坡度支座;當線路坡度4‰≤i＜12‰時，使用i8坡度支座;當線路坡度12‰≤i≤20‰時，使用i16坡度支座。常用類型為PZ-4500、PZ-5000和PZ-5500、PZ-6000型，分別用于24、32 m(12 m寬)、32 m(13.4 m寬)簡支箱梁。

3.2 簡支、連續(xù)梁固定支座位置的確定及區(qū)別

根據設計相關圖紙明確箱梁對應所需要的支座類型，根據有無聲屏障確定支座承載力;根據箱梁架設位置的設計坡度確定坡度類型。再根據確定的坡度選擇支座安裝方向(支座板上有箭頭指示)。支座相對位置示意見圖1。

圖1 支座相對位置示意

根據設計要求，曲線處連續(xù)梁固定支座位置位于曲線內側最低點，對于直線和曲線的簡支箱梁，固定支座(GD)順橋向安裝在下坡方向左側，同一墩臺與之垂直的為橫向活動支座(HX)位置，與之對角線的為多項活動支座(DX)位置，不同墩臺與之180°的為縱向活動(ZX)支座。

3.3 支座安裝前準備

3.3.1 架梁前場支座安裝前準備

(1)用自動水準儀復測墩臺頂支座墊石高程是否滿足設計要求，高出設計高程部位用電錘或電風鎬鑿除混凝土至設計高程。

(2)用墨線彈出墩臺上支座墊石的橫、縱中心線和梁端線，保證平面位置的準確。

(3)墩臺上支座墊石頂進行人工鑿毛，鑿毛范圍為支座設計尺寸周邊各外擴30 mm。

(4)清理支座墊石頂和預留孔里的積水和雜物。

(5)墩臺支座墊石預留4個孔洞用來放置支座下墊板的預埋螺栓，預留孔設計直徑為120 mm，孔深為400 mm，但在實際施工中，預留孔直徑預留160 mm，用來消除施工中的測量誤差和施工誤差，提高落梁后支座位置的可調整范圍，墩臺支座墊石預留孔位置偏位時，避免預埋螺栓一邊緊貼孔壁，一邊空出的現象，增加混凝土和預埋螺栓之間的握裹力，但是也相應增加了材料的成本。

3.3.2 預制場存梁區(qū)支座安裝前準備

簡支箱梁預制時，每孔箱梁在梁底處支座設計位置預埋鋼板，用螺栓連接固定支座于箱梁上。安排工人對梁底預埋鋼板進行清理，確保梁體預埋支座鋼板表面無水泥漿。如果未清除灰漿，將導致支座與梁底支座板不能緊貼，在運營時將被磨碎成粉并擠出，使支座與梁體間形成較大滑動面，動載下可能剪斷支座螺栓。

3.4 支座安裝

由叉車將所需要的支座運至待安裝的簡支箱梁梁端處，平推至預埋鋼板位置，校正螺栓孔，采用對角線方法同時均勻緊固上支座板螺栓，切不可先擰緊1個再上其他3個。在最終上緊前還要檢查位置，螺栓用加力專用扳手擰緊，確保支座安裝平整牢固。圖2為梁底已安裝好支座的情形。

圖2 支座安裝后的圖片

3.5 支座安裝后檢查與刻度線標識

支座安裝后，固定支座上座板與下座板中心縱、橫錯動量，以及活動支座中心線橫向錯動量均不得大于3 mm;活動支座中心線的縱向錯動量與設計計算值的允許偏差之和為±3 mm。固定支座及活動支座下座板中心線的扭轉偏差為1 mm。即支座上下板的指針在水平方向應在0刻度的位置，在有坡度的情況下指針的刻度應在上述指標范圍內。

根據安裝的支座將支座中心線引到箱梁腹板的側邊和端部。梁前端端部和腹板外側引出支座中心線、梁后端部腹板外側引出支座中心線，以供落梁時判斷是否到位作為依據。

3.6 支座落位

準備就緒后，由運梁車把箱梁喂給架橋機，架橋機勻速落梁，距支承墊石頂面500 mm左右時，卷揚機制動，安裝支座下座板套筒錨固螺栓，然后啟動卷揚機徐徐落梁。距墩臺支座墊石頂面200 mm左右時，采用線錘對中引導、監(jiān)視并檢查支座中心的位移量。預留錨栓中心及對角線位置偏差不得超過10 mm。如發(fā)生偏差，必須取芯鉆孔以保證落梁及錨栓的保護層。距墩臺支座墊石上水泥砂漿面10 mm時，卷揚機制動，利用運架梁機吊裝橫梁縱、橫移裝置，微量調整箱梁落梁位置，使箱梁支座中心線和墩臺中心線重合，預留出橋梁伸縮縫，箱梁精確對位，然后起動卷揚機，徐徐落梁到臨時支撐千斤頂上，同時應保證每支點反力與4個反力平均值相差不超過±5%，并達到設計高程。在支座下底板與支撐墊石之間預留20～30 mm的空隙，用于重力自流平砂漿灌注。支座中心線及檢驗偏差符合有關規(guī)范要求。

4 自流平砂漿灌注

4.1 材料性能指標

自流平砂漿材料采用北京中巖灌漿材料，適用溫度范圍－15～40℃。28 d抗壓強度50 MPa，28 d彈性模量30 GPa，24 h抗折強度不應小于10 MPa，每批材料均根據廠家提供的配合比進行配制，漿體不得泌水，流動度不應小于260 mm，30 min后流動度不應小于230 mm;標準養(yǎng)護條件下漿體28 d自由膨脹率為0.02% ～0.1%。落梁要求漿體強度達到20 MPa。

4.2 材料儲存

自流平砂漿材料應用專用庫房存放，特別注意防潮。不得露天存放，搬移過程中不得拋擲，應按照材料類型和適應溫度分批堆垛，堆垛高度不宜高于10袋，常溫下臨時露天堆放時應上蓋下墊，冬季施工時不能在室外存放。

4.3 機具和人員分工

(1)15 kW發(fā)電機1臺(備用1臺)，由于路線長及移動方便，加工帶輪子的固定支架便于施工和轉移。

(2)漿體攪拌機1臺(備用1臺)。

(3)軟管加漏斗各2個。

(4)有標記的鐵桶4個。

(5)根據施工進度需要配置灌漿模具為:5000型自流平砂漿墊石模具2套共8個尺寸860 mm ×670 mm×50 mm，5500型模具2套共8個尺寸890 mm×700 mm×50 mm。6000型支座墊石模具1套共4個尺寸920 mm×740 mm×50 mm。模具為鋼模，一側是用螺栓固定的可拆卸端。

(6)攪拌1人;上料加水2人;灌漿4人(2個支座同時灌注，包括養(yǎng)護)。

4.4 自流平砂漿灌注前準備

墩臺支座墊石錨栓孔在灌漿前將其孔內的水、雜物等再次檢查清除;灌漿前，初步計算所需的漿體體積(包括試塊的體積在內)，灌注實用漿體數量不要與計算值產生過大誤差，漿體填充設計高度為20～30 mm之內，防止中間缺漿;檢查鋼模支護與墊石間有無間隙，若有用厚雙成膠進行墊高，防止?jié){體漏漿和污染墊石面。

4.5 自流平砂漿的攪拌

常溫下采用轉速高于700 r/min的高速攪拌機，根據廠家提供的理論配合比進行配制，每批材料都有各自不同的理論配合比，如水料比為0.155∶1或0.148∶1等。用溫水把攪拌機沖洗干凈同時濕潤軟管后，立即向攪拌機內倒入灌漿料，加溫水后進行攪拌，宜在3 min內攪拌均勻，拌和好的漿體應在攪拌機內靜置2 min，以排出攪拌過程中引入的氣泡。檢測漿體的流動性是否滿足要求。

4.6 自流平砂漿灌注

采用重力自流灌漿方式，攪拌機和灌注漿體位置相對高差不低于3 m，保證有足夠壓力，灌漿軟管應平順不應有直角彎，防止?jié){料壓力減小，達到漿體密實效果。模板中心線和支座中心線重合，保證砂漿墊石幾何尺寸規(guī)則，避免出現一邊寬一邊窄的現象。灌注支座下部及錨栓孔處空隙，灌漿過程從支座中心部位向四周注漿，在灌漿過程中適當用鐵鏟導流，直至從鋼模與支座底板周邊間隙觀察到灌漿材料全部灌滿為止，灌漿的高度應與支座板下板平齊。灌漿完畢，應對灌漿表面進行平整。圖3為自流平砂漿灌注后情形。

圖3 自流平砂漿灌注后圖片

4.7 拆除臨時支撐及養(yǎng)護

(1)同條件下做6組漿體試塊，其中2組用來試壓漿體強度值，作為是否拆除臨時支撐的依據。自流平砂漿常溫下2 h的強度采用自然養(yǎng)護，自然養(yǎng)護條件下要有預防大風、陽光暴曬、暴雨等相應措施?，F場一般采用回彈儀回彈數值進行粗略參考，達到20 MPa時通知試驗室進行試壓漿體試塊，另4組做為齡期強度參考值。

(2)漿體強度達到20 MPa后，拆除鋼模板，擰緊下支座板錨栓，松開上下支座板的連接螺栓，并將角鐵的螺絲也一并卸下，拆除臨時支撐千斤頂，安裝支座圍板。

(3)拆除臨時支撐后，用土工布覆蓋進行灑水養(yǎng)護保持持續(xù)濕潤，養(yǎng)護時間不低于15 d。

5 干縮裂紋分析

由于自流平砂漿早期強度高，所以水化熱相對大，不易散發(fā)，導致混凝土收縮，出現多條干縮裂紋;或者由于大風天氣引起的水分蒸發(fā)快導致的干縮裂紋?，F場采取灑水養(yǎng)護降低水化熱、持續(xù)濕潤等措施，可以解決此類問題。

6 自流平砂漿灌注冬季施工采取措施

由于工期緊，任務重，在保質量的前提下搶進度，東北嚴寒地區(qū)冬季長，自流平砂漿灌注既是關鍵工序，也是冬季施工質量控制的薄弱環(huán)節(jié)，是影響支座傳力的主要部位，所以冬季施工必須采取相應的措施，做好質量控制。

(1)常溫下用0℃的灌漿材料，冬季施工用－15℃的灌漿材料，冬季施工采用60℃以上熱水沖洗攪拌機、漏斗、鋼絲軟管，使其濕潤，自流平砂漿攪拌時采用40～60℃溫水進行攪拌，水溫不宜超過60℃。

(2)重力灌漿前，采用碘鎢燈或熱風機等方式對支座下底板、支座墊石頂面、錨栓孔進行加熱處理，使施工環(huán)境溫度在5℃以上時方可施工，拌和后漿體的溫度不能低于15℃方可出機，漿體的入模溫度應保持在10℃以上。

(3)應使自流平砂漿灌注在短時間內完成，灌注完成后，埋置好溫度監(jiān)控測點，立即用電熱毯圍裹模板和支座并通電，外層再用棉被包裹養(yǎng)護至24 h，應保證漿體芯部溫度24 h內持續(xù)溫度大于5℃以上，否則應暫停施工或采取其他保溫措施。

(4)在養(yǎng)護期間，分別對熱源、支座底板、模板、砂漿芯部溫度、試件芯部溫度進行持續(xù)24 h檢測，并記錄好數據。

(5)用薄膜進行包裹，保溫和保濕效果很好，外面再用棉被包裹進行防寒。

7 結語

(1)4個千斤頂支反力平均值不應超出5%，如果超出范圍，支座受力嚴重失衡，導致一端的一個支座承受力超過其承載力(落梁或運營時)，極可能導致支座嚴重損壞。

(2)墩頂支座墊石預留錨栓孔深度應滿足螺栓設計長度+(60 mm±20 mm)，如果在深度不夠時落梁，支座四角螺栓直接受力，形成箱梁支反力，導致四角翹起支座呈弧形損壞。

(3)漿體強度達到20 MPa，拆除千斤頂臨時支撐力時，松開支座上下板連接螺栓和角鋼，否則造成梁體可能產生內應力導致支座被損壞。

(4)支座砂漿灌注施工宜選擇在當日溫度較高的時間段內完成。

(5)凈漿拌和機拌和后靜停2 min，排出氣泡，然后灌注使?jié){體達到密實效果。

(6)自流平砂漿灑水養(yǎng)護必須達到持續(xù)濕潤，避免干縮裂紋的產生。

［1］鐵建設［2005］160號 客運專線鐵路橋涵工程施工質量驗收暫行標準［S］.北京:中國鐵道出版社，2005.

［2］鐵建設［2005］160號 鐵路混凝土工程施工質量驗收補充標準［S］.北京:中國鐵道出版社，2005.

［3］哈大鐵路客運專線有限公司.哈大鐵路客運專線橋梁工程質量控制手冊［R］.沈陽:哈大鐵路客運專線有限公司，2007.

［4］鐵道部科學技術司.鐵科技函［2004］120號 客運專線預應力混凝土預制梁暫行技術條件［S］.北京:中國鐵道出版社，2004.

［5］鐵道部科學技術司.科技基［2005］01號 客運專線橋梁盆式橡膠支座暫行技術條件［S］.北京:中國鐵道出版社，2005.