橋梁轉(zhuǎn)體支座后封混凝土壓漿質(zhì)量控制技術(shù)研究

崔鳳坤，苗 雷，許 亮，潘韶軍

(1.山東交通學(xué)院 交通土建工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250357；2.中建八局第二建設(shè)有限公司，山東 濟(jì)南 250022)

0 引 言

近年來，轉(zhuǎn)體橋梁越來越多地應(yīng)用于交通基礎(chǔ)設(shè)施工程項(xiàng)目建設(shè)中，但是由于其施工工藝的復(fù)雜性，在橋梁建設(shè)過程中產(chǎn)生了諸多不利于轉(zhuǎn)體橋梁承載的因素。其中轉(zhuǎn)體支座作為轉(zhuǎn)體過程中至關(guān)重要的結(jié)構(gòu)，其各方面性能對(duì)橋梁整體安全均存在著巨大的影響，主要表現(xiàn)為：轉(zhuǎn)體支座相比于其上下部分結(jié)構(gòu)尺寸較小，使得轉(zhuǎn)體橋梁存在結(jié)構(gòu)“頸縮”現(xiàn)象，易引起橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)應(yīng)力集中，因此轉(zhuǎn)體支座部位成為影響橋梁結(jié)構(gòu)整體安全性的一個(gè)薄弱位置。

為改善轉(zhuǎn)體橋梁施工工藝帶來的的缺陷，通常對(duì)轉(zhuǎn)體支座進(jìn)行封固，使橋梁轉(zhuǎn)體支座位置形成一個(gè)更加穩(wěn)定的整體，增加橋梁結(jié)構(gòu)的安全性。同時(shí)為了防止轉(zhuǎn)體支座銹蝕以及封固不密實(shí)等隱患，仍需對(duì)轉(zhuǎn)體橋梁轉(zhuǎn)體支座封固技術(shù)進(jìn)行必要的研究，但是目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)轉(zhuǎn)體橋梁支座后封混凝土壓漿技術(shù)研究鮮有報(bào)道。

本文依托跨京九鐵路立交橋項(xiàng)目，利用振動(dòng)傳感器對(duì)轉(zhuǎn)體橋梁支座后封混凝土壓漿質(zhì)量進(jìn)行研究，并對(duì)壓漿質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，保證了支座封固的密實(shí)性，可以增加橋梁結(jié)構(gòu)的整體性及安全性。

1 工程概況

董家口至梁山(魯豫界)公路寧陽(yáng)至梁山(魯豫界)段是山東省“九縱五橫一環(huán)七連”高速公路網(wǎng)中“橫四”線的一部分。本項(xiàng)目在山東省梁山縣楊營(yíng)鎮(zhèn)北與京九鐵路交叉，交叉處公路里程為K105+033.749，京九鐵路下行線里程為K502+323.0，交叉角度75.8°。擬建橋梁上跨鐵路聯(lián)全寬32.7 m，一般路段橋?qū)?6.5 m，平面線形為直線。

轉(zhuǎn)體橋梁下承臺(tái)尺寸為25.3 m×21.5 m×5 m，上承臺(tái)尺寸為14.6 m×14.6 m×3 m，上下承臺(tái)之間采用轉(zhuǎn)體支座進(jìn)行連接，橋梁轉(zhuǎn)體過程是通過連續(xù)張拉千斤頂拉動(dòng)錨固于橋墩的鋼絞線，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)橋梁梁體的轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)體完成后，再對(duì)轉(zhuǎn)體支座進(jìn)封固，完成橋梁的整體施工過程。

2 后封混凝土壓漿質(zhì)量控制系統(tǒng)

由于傳感器振幅大小與其周圍介質(zhì)的材料特性有關(guān)，當(dāng)傳感器位于不同介質(zhì)中時(shí)，傳感器的振幅也有所不同?；谏鲜鲈恚邪l(fā)了橋梁轉(zhuǎn)體支座后封混凝土壓漿質(zhì)量控制系統(tǒng)。質(zhì)量控制系統(tǒng)由主機(jī)、信號(hào)電纜、傳感器共同構(gòu)成，其中主機(jī)由信號(hào)激勵(lì)接收系統(tǒng)、主處理系統(tǒng)、電源管理系統(tǒng)、操作系統(tǒng)以及顯示系統(tǒng)組成，可以完成電源管理、人機(jī)交互、傳感器激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生、傳感器信號(hào)接收采集分析處理等功能；信號(hào)電纜連接主機(jī)和傳感器，可以作為主機(jī)與傳感器之間信號(hào)傳輸?shù)慕橘|(zhì)；傳感器對(duì)周圍介質(zhì)進(jìn)行測(cè)量并將測(cè)量信號(hào)傳輸給主機(jī)進(jìn)行分析處理。

檢測(cè)具體工作流程如下。

(1)將傳感器安裝到預(yù)留的檢測(cè)孔道內(nèi)，利用特定的信號(hào)電纜將傳感器與主機(jī)連接；

(2)在主機(jī)內(nèi)輸入工程基本參數(shù)，激發(fā)傳感器激勵(lì)信號(hào)，進(jìn)而激發(fā)傳感器振動(dòng)；

(3)傳感器產(chǎn)生的振動(dòng)頻率通過信號(hào)電纜傳輸?shù)街鳈C(jī)中，再通過主處理單元實(shí)現(xiàn)振動(dòng)頻率的數(shù)據(jù)分析與處理；

(4)在漿液開始澆筑后，重復(fù)步驟(2)和(3)，對(duì)檢測(cè)孔道內(nèi)的漿液情況進(jìn)行連續(xù)評(píng)價(jià)，并通過主機(jī)顯示系統(tǒng)上顯示的傳感器振幅及能量值判斷各個(gè)時(shí)刻壓漿液狀態(tài)及澆筑質(zhì)量。

(5)待壓漿飽滿且壓漿液達(dá)到一定的強(qiáng)度后，停止檢測(cè)并進(jìn)行模板拆除。

3 后封混凝土壓漿質(zhì)量控制現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施工藝

轉(zhuǎn)盤封固過程是采用壓漿設(shè)備，通過上承臺(tái)預(yù)留的孔道，將制備好的水泥漿灌注到封固區(qū)域；再通過測(cè)試儀器激發(fā)檢測(cè)孔道內(nèi)的傳感器振動(dòng)。傳感器處于不同的介質(zhì)中時(shí)，其振動(dòng)衰減頻率也會(huì)不同，利用測(cè)試儀器接收傳感器的振動(dòng)幅度，來判斷壓漿是否滿足飽滿。

3.1 后封混凝土壓漿工藝流程

(1)施工準(zhǔn)備

準(zhǔn)備施工所用的水、電以及相應(yīng)的材料等，檢查壓漿所用設(shè)備的安全性以及可使用性。在上下承臺(tái)之間進(jìn)行模板安裝，同時(shí)在設(shè)計(jì)位置預(yù)留壓漿飽滿度檢測(cè)孔道，而且必須注意檢測(cè)孔道位置準(zhǔn)確，有防止位移變形的可靠措施。

(2)設(shè)備安裝

在靠近上承臺(tái)四個(gè)邊角的封固區(qū)域位置安裝檢測(cè)孔道，并在孔道內(nèi)安裝傳感器，將其作為檢查工藝可靠性的手段和質(zhì)量監(jiān)督手段。檢測(cè)孔道的安裝有防止其位移的可靠措施，避免壓漿過程中孔道位置出現(xiàn)移動(dòng)，影響壓漿質(zhì)量檢測(cè)。

(3)漿液制備

漿液攪拌的投料順序：攪拌機(jī)中先加入全部拌和用水量→開動(dòng)攪拌機(jī)→均勻加入全部壓漿劑(料)均勻加人全部水泥→再攪拌2 min。

(4)漿液檢驗(yàn)

①攪拌均勻后，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行漿液質(zhì)量檢測(cè)，漿液技術(shù)指標(biāo)符合規(guī)范規(guī)定的要求，即可通過過濾網(wǎng)進(jìn)入儲(chǔ)料罐。漿液在儲(chǔ)料罐中應(yīng)繼續(xù)低速攪拌，以保持漿液的流動(dòng)性。

②漿液檢驗(yàn)方法常規(guī)試驗(yàn)可按《公路橋梁施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F90-2015)進(jìn)行試驗(yàn)。

(5)壓漿過程

①漿液壓入封固區(qū)之前，應(yīng)首先開啟壓漿泵，使?jié){液從壓漿嘴排出少許，以排除壓漿管路中的空氣，水和稀漿。當(dāng)排出的漿液流動(dòng)度和攪拌罐中的流動(dòng)度一致時(shí)，方可開始?jí)喝敕夤虆^(qū)內(nèi)。

②壓漿時(shí)，將四個(gè)預(yù)留孔道分為兩組，并依次進(jìn)行壓漿。同一組孔道的壓漿連續(xù)進(jìn)行，一次完成，且壓漿緩慢、均勻地進(jìn)行，不得中斷。

③漿液自拌制至壓入孔道的延續(xù)時(shí)間不應(yīng)超過40 min。漿液在使用前和在壓注過程中應(yīng)連續(xù)攪拌，對(duì)因延遲使用所致流動(dòng)性降低的水泥漿，不得通過額外加水增加其流動(dòng)度，必須廢棄。

④采用振動(dòng)阻尼傳感器對(duì)注漿質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，如有不實(shí)，及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)壓漿處理。壓漿過程中，應(yīng)制作不少于3組尺寸為40 mm×40 mm×160 mm的試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)，作為評(píng)定水泥漿質(zhì)量的依據(jù)。

⑤壓漿施工過程中應(yīng)對(duì)施工具體情況進(jìn)行記錄，同時(shí)采用孔道壓漿施工記錄儀對(duì)施工參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄。

⑥壓漿完成后，待漿液強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定值后方可進(jìn)行拆模處理。

3.2 工程應(yīng)用及監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

在轉(zhuǎn)體支座封固過程中，為了更好地監(jiān)測(cè)混凝土封固質(zhì)量，檢驗(yàn)質(zhì)量控制系統(tǒng)的有效性，必須設(shè)置合理的檢測(cè)孔道。依托跨京九鐵路立交橋轉(zhuǎn)體施工項(xiàng)目，在上下承臺(tái)之間支立模板，同時(shí)在靠近上承臺(tái)底面位置預(yù)留一定數(shù)量的監(jiān)測(cè)孔道，并對(duì)各孔道進(jìn)行編號(hào)。在壓漿過程中，通過對(duì)各個(gè)孔道內(nèi)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，判斷壓漿是否飽滿，而且通過對(duì)比各孔道漿液狀態(tài)，還可以判斷壓漿是否均勻。限于文章篇幅，本文僅以2#孔道為例，列出傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

由上述結(jié)果可以看出：如圖2(a)所示，監(jiān)測(cè)到傳感器振幅衰減較為緩慢，而且監(jiān)測(cè)儀器顯示能量值較大且能量條顯示為紅色，說明傳感器周圍介質(zhì)阻尼系數(shù)較小，傳感器處于空氣中，壓漿未飽滿；如圖2(b)所示，監(jiān)測(cè)到傳感器振幅衰減較之前加快，而且監(jiān)測(cè)儀器顯示能量值有所降低且能量條顯示為黃色，說明傳感器周圍介質(zhì)阻尼系數(shù)增加，傳感器處于壓漿液中，而且一段時(shí)間后，監(jiān)測(cè)到傳感器振幅沒有發(fā)生明顯變化，壓漿飽滿；如圖2(c)所示，監(jiān)測(cè)到傳感器振幅衰減較快，而且監(jiān)測(cè)儀器顯示能量值較小且能量條顯示為灰色，說明傳感器周圍介質(zhì)阻尼系數(shù)較大，壓漿液凝固。

圖2 2#檢測(cè)管實(shí)測(cè)振動(dòng)信號(hào)

不同階段2#檢測(cè)孔道感器振幅具有不同的特征，通過質(zhì)量控制系統(tǒng)可以準(zhǔn)確判斷壓漿是否飽滿，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)拆模后勘查發(fā)現(xiàn)，封固位置混凝土澆筑質(zhì)量良好，未發(fā)現(xiàn)有明顯缺陷位置，因此利用傳感器振動(dòng)的檢測(cè)方法對(duì)轉(zhuǎn)體支座后封混凝土壓漿質(zhì)量檢測(cè)具有較高的可靠性，可以滿足施工質(zhì)量要求。

4 結(jié) 語(yǔ)

轉(zhuǎn)體支座后封混凝土壓漿可以滿足施工要求，而且可以保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和整體穩(wěn)定性，有利于橋梁承臺(tái)上部荷載合理傳遞到基礎(chǔ)部分。

利用振動(dòng)傳感器進(jìn)行質(zhì)量控制，實(shí)踐證明轉(zhuǎn)體支座后封混凝土壓實(shí)度質(zhì)量良好，而且此方法可以有效滿足封固混凝土在強(qiáng)度和質(zhì)量等方面的要求，可以有效保證橋梁轉(zhuǎn)體支座的安全性和耐久性。

后封混凝土壓漿工藝及壓漿質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)可以大大提升結(jié)構(gòu)的整體性能，有效節(jié)約施工成本，減少傳統(tǒng)施工工藝帶來的施工風(fēng)險(xiǎn)，并且施工及檢測(cè)工藝簡(jiǎn)單。