預(yù)制箱梁支座空響及內(nèi)腔倒角裂紋的處理

李青云 中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司

1 工程概況

在鐵路工程中，其線路所經(jīng)地域形貌各異，逢山鑿洞，遇水則架橋，四季寒暑交替，列車往返馳騁，自然環(huán)境與列車運(yùn)行狀況無不考驗(yàn)鐵路橋梁的承受力，高速鐵路對橋梁的品質(zhì)要求尤甚。這就對橋梁的設(shè)計(jì)，制造工藝、材料、品質(zhì)提出了很高的要求。箱梁支座是鐵路橋梁的重要組成部分，它支撐著橋梁和過往列車的全部重量，以及列車的動荷能量，它在起到支撐和固定梁體的同時，還要起到梁體在受外力變形和受溫度變化而變形時的自由伸縮的調(diào)節(jié)作用，鐵路橋梁在運(yùn)營過程中，支座在列車荷載作用下，支座底面與橋墩支撐墊石均會受到巨大的動能沖擊。安全的鐵路橋梁組件是行車的安全保障，我國的鐵路橋梁制造工藝總體日臻成熟，但是在鐵路橋梁預(yù)制過程中還是有些難以祛除的通病，如：高鐵箱梁支座空響及內(nèi)腔倒角裂紋。作為鐵路工程技術(shù)人員，要查出癥結(jié)的所在，并找到解決方案與處理措施。

本工程的案例是中鐵十六局集團(tuán)有限公司連鎮(zhèn)二標(biāo)管段，全長50.35 km；其中，主要工程為漣水特大橋、淮安特大橋及漣水車站，工程總價(jià)26.08億元。主要工程量包括：樁基12 777根，墩臺身1 562個，預(yù)制架設(shè)箱梁1 402孔，現(xiàn)澆簡支箱梁12孔，連續(xù)梁12聯(lián)，CFG樁320 000 m，路基車站改良土填筑315 000 m3，混凝土總量約1 350 000 m3，設(shè)兩個梁場，線下四座拌和站，一座填料拌和站及八個集中鋼筋加工場。工程開竣工日期2015年9月1日～2018年7月31日，合同工期1064天。

在箱梁預(yù)制過程中存在個別支座空響及內(nèi)腔倒角產(chǎn)生淺細(xì)裂紋現(xiàn)象。橋梁支座板空響問題是鐵路橋梁預(yù)制時普遍存在的問題，雖然目前尚未發(fā)現(xiàn)支座板空響對梁體質(zhì)量造成的明顯危害，但如果不解決，對鐵路橋梁的使用壽命以及建成后的運(yùn)行速度肯定會造成影響。預(yù)制梁支座鋼板空響是指梁體澆灌制成后，用鈍器敲擊箱梁支座鋼板時，會發(fā)出"咚咚"的空響聲。預(yù)制梁支座板空響是因支座板與混凝土間的空洞引起的。此外，工程中項(xiàng)目部對梁場現(xiàn)場所有已吊裝的梁片，進(jìn)行了全面細(xì)致排查，排查顯示個別箱梁起吊孔與腹板倒角處存在裂紋。

2 預(yù)制箱梁支座空響產(chǎn)生的原因及預(yù)防、處理方法

2.1 預(yù)制箱梁支座空響的危害

鐵路大噸位箱梁施工中，經(jīng)常出現(xiàn)梁端支座處預(yù)埋鋼板空響。有支座預(yù)埋板空響的箱梁，在箱梁本身的自重和橋面鋪裝的重量以及列車沖擊荷載的作用下，容易造成支座預(yù)埋板變形甚至塌陷，對橋梁的使用壽命和安全產(chǎn)生極大的危害。

2.2 預(yù)制箱梁支座空響產(chǎn)生的原因

鐵路工程技術(shù)人員通過對鋼筋綁扎、混凝土澆筑、振搗等各個施工環(huán)節(jié)進(jìn)行全過程反復(fù)觀察、研究和試驗(yàn)，來發(fā)現(xiàn)致使支座板空響的病因。

（1）支座預(yù)埋板處于梁端位置，梁端處鋼筋比較密集，且支座處加強(qiáng)鋼筋比較多，鋼筋與鋼筋之間的空隙較小。這樣造成混凝土澆筑過程中混凝土填充鋼筋、模板之間的空隙不飽滿且不易振搗密實(shí)，形成空洞、間隙造成支座空響；

（2）當(dāng)混凝土初凝后，產(chǎn)生收縮，造成混凝土與支座預(yù)埋板不密貼，有縫隙，造成支座空響。

（3）混凝土灌注時粗骨料難以下落，石子過少，水泥漿偏多，偏厚，造成該處混凝土收縮過大。

（4）支座鋼板與混凝土收縮和膨脹系數(shù)有差異，造成收縮，膨脹不同步，導(dǎo)致混凝土和支座鋼板之間存在微小的縫隙。

（5）支座板上方混凝土振搗時，間隙內(nèi)空氣排不出去，在支座板頂面存在較大或較多氣泡。

（6）支座鋼板表面太光滑，且錨固筋少，僅有9根12 mm圓鋼，與混凝土之間粘結(jié)力不夠。

（7）混凝土澆筑時，作業(yè)人員操作不夠細(xì)致，責(zé)任心不強(qiáng)，混凝土未完全振搗到位造成不密實(shí)。

2.3 支座預(yù)埋板空響的預(yù)防

（1）加強(qiáng)支座預(yù)埋板處混凝土的振搗。首先，在梁端腹板與底板倒角處（即支座預(yù)埋板下方），安裝一臺附著振搗器，加強(qiáng)支座處混凝土的振搗；其次，內(nèi)腔混凝土振搗，安排技術(shù)熟練，責(zé)任心強(qiáng)的振搗工人專門負(fù)責(zé)箱梁梁端的振搗工作。配備兩臺φ30振搗棒，當(dāng)澆筑梁端部位時，特別是支座預(yù)埋板部位時，采用φ30振搗棒進(jìn)行混凝土振搗，確保振搗棒能夠從鋼筋空隙插入到支座預(yù)埋板處，確?；炷琳駬v密實(shí)。

（2）在箱梁鋼筋籠吊裝入模前，將支座預(yù)埋板上涂刷一層環(huán)氧樹脂，約1 mm～2 mm厚，然后在上面撒上一層石子，石子直徑5 mm～20 mm，石子調(diào)配均勻比例。能夠有效防止混凝土收縮引起的支座預(yù)埋鋼板與混凝土不密貼問題。

（3）加強(qiáng)現(xiàn)場質(zhì)量監(jiān)督與管理工作，由總工程師負(fù)責(zé)對現(xiàn)場技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)及技術(shù)交底工作，嚴(yán)格管理保證每道工序施工符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

2.4 支座預(yù)埋板空響的處理

如果在箱梁施工澆筑完成后，產(chǎn)生了支座預(yù)埋板處空響，需在箱梁架設(shè)到橋位前，在梁場進(jìn)行“壓漿”處理。具體步驟如下：（1）用磁力鉆在支座預(yù)埋板空響處鉆一小孔，孔眼直徑14 mm，深度根據(jù)支座預(yù)埋板厚度確定（穿過預(yù)埋板，深入混凝土1 mm～2 mm即可）；（2）用高壓灌注機(jī)將環(huán)氧樹脂壓入支座預(yù)埋板空響處，直至環(huán)氧樹脂注滿混凝土空隙。（3）壓漿完成后，待環(huán)氧樹脂填補(bǔ)縫隙凝固后，再次用列檢錘進(jìn)行檢測，若仍有空響存在重復(fù)上述步驟，直至空響現(xiàn)象消除為止。

3 梁端內(nèi)腔倒角裂紋產(chǎn)生原因及預(yù)防、處理措施

本工程中，梁場個別箱梁起吊孔與腹板倒角處普遍存在淺表性細(xì)小裂紋，裂縫寬度0.1mm～0.3mm，深度0.5cm～2.5cm。

3.1 箱梁起吊孔與腹板倒角裂紋產(chǎn)生的原因分析

（1）箱梁倒角處，設(shè)計(jì)上為非應(yīng)力區(qū)，在提梁的過程中，應(yīng)力集中于箱梁起吊孔與腹板倒角處，形成拉應(yīng)力，造成混凝土開裂，產(chǎn)生裂紋。

（2）箱梁梁端變截面較多，鋼筋安裝過程中難度較大，不易操作，致使鋼筋位置定位不準(zhǔn)確，產(chǎn)生局部部位保護(hù)層過大，出現(xiàn)局部部位素砼現(xiàn)象，在箱梁起重吊裝過程中，砼在拉應(yīng)力作用下極易出現(xiàn)縱向細(xì)淺裂紋。

（3）春夏交際，天氣溫度較低，移梁時梁片砼強(qiáng)度及彈性模量均達(dá)到設(shè)計(jì)的90%左右，提梁時箱梁起吊孔與腹板倒角處容易產(chǎn)生裂紋。

3.2 預(yù)防措施

（1）嚴(yán)格控制倒角處保護(hù)層厚度，滿足設(shè)計(jì)要求的35mm.

（2）加強(qiáng)倒角處混凝土振搗，確?；炷撩軐?shí).

（3）嚴(yán)格控制初張拉時混凝土強(qiáng)度，盡可能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時再張拉.

（4）移梁時間盡量晚，保證移梁時的混凝土強(qiáng)度.

（5）提梁機(jī)提升箱梁時，用最低速度提升.

（6）加強(qiáng)內(nèi)腔混凝土養(yǎng)護(hù)，一是在梁端用帆布封住，防止過堂風(fēng)，二是在內(nèi)腔蓄水、噴淋養(yǎng)護(hù)，保證內(nèi)腔濕度.

（7）振搗時，振搗棒不要碰觸鋼筋，防止鋼筋移位，造成鋼筋保護(hù)層過大.

（8）在梁端變截面倒角處設(shè)置倒角加強(qiáng)鋼筋,加強(qiáng)后，觀察、統(tǒng)計(jì)裂紋數(shù)量及長度，與未加強(qiáng)的進(jìn)行對比，看能否達(dá)到減少裂紋的目的。

3.3 對已有裂紋的處理措施

（1）裂縫清理：由于吊裝孔處裂紋較淺，寬度較小，采用密封膠的方式進(jìn)行修補(bǔ)。沿裂縫兩邊約5 cm的混凝土表面，用濕布擦去塵土，避免縫內(nèi)進(jìn)水。

（2）配注膠液：在容器中分別倒入TK型注縫膠甲液和乙液，按重量比甲液∶乙液=2∶1混合均勻備用。

（3）注膠：用補(bǔ)縫器吸取注膠液，插入注膠咀，用手推動補(bǔ)縫器活塞，使?jié){液通過注膠咀壓入裂縫，當(dāng)相鄰的咀中流出漿液來時，就可以拔出補(bǔ)縫器。水平縫，從一端向另一端逐個注膠。如果裂縫較細(xì)時，可以使用補(bǔ)縫器上的彈力裝置對漿液自動加壓。

（4）二次注膠：為了保證漿液飽滿，在注膠后約半個小時，可以對每個注膠咀再次補(bǔ)漿。

（5）全部裂縫注完后，第二天就可鏟去注膠咀和封縫材料，清理裂縫表面。

（6）檢查：對注膠后的吊裝孔裂紋進(jìn)行檢查，如果沒有注滿則重復(fù)上述過程。

4 結(jié)束語

文章著重討論了高鐵箱梁支座鋼板空響及內(nèi)腔倒角裂紋的預(yù)防及補(bǔ)救措施，對鐵路工程箱梁支座預(yù)埋鋼板產(chǎn)生空響的原因與可能引致的危害進(jìn)行逐一深入分析，研究預(yù)防與補(bǔ)救高鐵箱梁支座鋼板發(fā)生空響可行措施。為完善我國的鐵路橋梁制造技術(shù)工藝建言獻(xiàn)策。