高速铁路预制箱梁支座板空鼓原因分析及预防处理措施.pdf

·桥涵工程· 收稿日期：２０１６ ０３ １６ 高速铁路预制箱梁支座板空鼓原因分析 及预防处理措施 杨维威 （中铁十九局集团有限公司 北京 １００１７６） 摘 要 虽然我国高速铁路发展迅猛，各项施工技术日益成熟，但是预制箱梁支座空鼓问题却始终存在，严重制约 了后续工作。结合兰新高铁疏勒河特大桥现场施工经验，对预制箱梁支座空鼓的原因进行了分析并提出相关预防 处理措施，保证了桥梁的耐久性和安全性。 关键词 高速铁路 预制箱梁 支座空鼓 中图分类号 Ｕ４４５．４７１ 文献标识码 Ｂ 文章编号 １００９ ４５３９ （２０１６）增１ ０１３４ ０２ Ｃａｕｓｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｐｌａｔｅ Ｈｏｌｌｏｗｉｎｇ ｏｆ Ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ Ｒａｉｌｗａｙ Ｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄ Ｂｏｘ Ｂｅａｍ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｍｅａｓｕｒｅｓ Ｙａｎｇ Ｗｅｉｗｅｉ （Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ １９ｔｈ Ｂｕｒｅａｕ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１７６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｌｔｈｏｕｇｈ ｔｈｅ ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙ ｄｅｖｅｌｏｐｓ ｒａｐｉｄｌｙ ｉｎ ｏｕｒ ｃｏｕｎｔｒｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ ｍａｔｕｒｅ，ｂｅａｒｉｎｇ ｈｏｌｌｏｗｉｎｇ ｏｆ ｐｒｅｃａｓｔ ｂｏｘ ｂｅａｍ ａｌｗａｙｓ ｅｘｉｓｔｓ，ｗｈｉｃｈ ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ ｒｅｓｔｒｉｃｔｓ ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｕｐ ｗｏｒｋ．Ｉｎ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｉｔｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｏｆ Ｓｈｕｌｅ Ｒｉｖｅｒ Ｂｒｉｄｇｅ ｉｎ ＬａｎｚｈｏｕＸｉｎｊｉａｎｇ Ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ Ｒａｉｌｗａｙ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎｓ ｏｆ ｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒ ｂｅａｒｉｎｇ ｈｏｌｌｏｗｉｎｇ ａｎｄ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｓ， ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙ；ｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒ；ｂｅａｒｉｎｇ ｈｏｌｌｏｗｉｎｇ １ 引言 桥梁工程，具有其特殊性，施工难度较大，使用年 限较长，在交通和生产生活中起到至关重要的作用。 桥梁的支座板是预埋在梁体内直接与支座相连的构 件，它的可靠程度直接影响桥梁结构的安全度和耐久 性［１］，但是由于我国的桥梁施工技术水平不够成熟， 再加上在施工过程中没有得到合理的工程质量管理， 也出现了很多的质量安全隐患，支座板空鼓现象就是 目前铁路箱梁均存在的共性问题，普遍存在。 ２ 工程概况 中铁十九局集团有限公司承建的疏勒河特大 桥位于疏勒河流域中上游、洪积倾斜平原区。大桥 全长２５ ５６３．０８ ｍ，为兰新高铁第一长桥，跨越疏勒 河主河槽、疏勒河湿地平原及连霍高速公路。桥体 采用矩形空心台，桥墩采用圆端形实体墩与圆端型空 心桥墩，钻孔桩基础。预制梁为时速２００ ｋｍ 及以上 铁路无砟轨道后张法预应力混凝土跨度３１．５ ｍ、跨 度２３．５ ｍ 简支箱梁（双线、线间距５．０ ｍ）。梁体混 凝土强度等级为Ｃ５０，封锚为Ｃ５０ 干硬性补偿收缩 混凝土，共计７７５ 孔。 ３ 支座板空鼓产生的原因分析 ３．１ 混凝土空洞 支座板处钢筋比较密集，混凝土流动性受阻， 振捣不密实，漏浆等形成支座板上方的混凝土空 １３４ 铁道建筑技术 ＲＡＩＬＷＡＹ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ２０１６（增１ ） ·桥涵工程· 洞，造成支座板空鼓［２］。另外，从现场情况看，箱梁 从制梁台座提梁时，敲击法判断无空鼓现象，结合 注浆措施通过注浆量、空响面积反算空鼓厚度看， 间隙都在０．２ ～０．５ ｍｍ 之间，混凝土空洞不是造成 支座板空鼓的主要原因。 ３．２ 支座板混凝土收缩 （１）预埋支座钢板表面光滑，且锚固筋少，仅 有９ 根１２ ｍｍ 圆钢，与混凝土之间的粘结力不 够，不能同步收缩而造成支座板空鼓。相比较防落 梁预埋钢板锚固筋较多，且普遍无空鼓。 （２）由于混凝土与金属支座板的热胀冷缩系数 和收缩性能不同，在混凝土浇筑完毕之后进行养护 以及张拉的过程中，由于温差较大随着混凝土龄期 的增大和强度的提高，支座板与混凝土之间会产生 相互平衡的约束内力，混凝土、支座板同时开始反 向收缩，形成缝隙［３］。在张拉的过程中由于混凝土 底板会产生约１４ ｍｍ 的压缩量，且在两端部位压缩 量所占份量较大，所以在支座板处混凝土会发生较 大的纵向位移，在预应力作用下产生的此位移会打破 原来未张拉前支座板与混凝土之间的平衡，从而会出 现一些局部性的空鼓现象。同样，在昼夜温差比较大 和存放时间比较长的情况下，在长时间的反复热胀冷 缩作用下混凝土和钢板之间产生缝隙，导致支座板空 鼓。混凝土收缩是支座空鼓的主要原因［４］。 ４ 支座板空鼓的预防措施 （１）浇筑混凝土时，先浇筑支座板处的混凝土。 （２）加强支座板位置混凝土的振捣，选用附着式 振捣器和３０ ｍｍ 强力振捣棒相结合的振捣方式。首 先利用３０ ｍｍ 振捣棒引捣，混凝土把支座板处的预 埋钢筋全部覆盖后，开动附着式振捣器进行振捣，附着 式振捣器采用间断开启，一般为９０ ｓ 左右，间停６０ ｓ， 待梁体倒角处混凝土灌满后，停开附着式振捣器。 图１ 加锚固钢筋 后的支座板 （３）支座板与混凝土加 强连接。在支座板中心处 增设６ 根２０ ｍｍ 竖向螺 纹锚固钢筋，以增加支座 钢板与混凝土粘结力面 积，增强钢板与混凝土之 间锚固力，如图１ 所示。 ５ 支座板空鼓处理方法 ５．１ 空鼓检查及判断空鼓范围 支座空鼓检查、判断主要采用小锤敲击支座钢板 底面，根据敲击回声判断［５］。如果出现“咚咚”声 响，表明支座钢板和梁体混凝土之间存在缝隙，如发 图２ 测量标记支座板 空鼓范围 出声音脆亮，整个钢板 上敲击声响无明显差 异，基本可判定支座钢 板与梁体混凝土密贴、 无空鼓。通过敲击判断 支座板空鼓范围，并进 行标记，如图２ 所示。 ５．２ 确定最佳注浆位置并钻孔 （１）根据标记的空鼓位置，通过分析空鼓范围， 找出最佳注浆点，以便一次完成注浆，消除空鼓。 （２）一般按１０ ～１５ ｃｍ 间距设置一个注入口， 根据空鼓面积确定钻孔数量，注入口位置尽量设置 在空鼓中部，根据空鼓大小在空鼓边缘留一个或多 个排气孔，以便注浆时空气能顺利排出。 （３）根据空鼓位置及面积用磁力电钻进行打孔 钻眼（一般采用６ ～８ ｍｍ 钻杆）。钻孔之前，在磁座 钻钻头上做略大于２０ ｍｍ 的深度标记，以免钻到梁体 混凝土。钻完孔后，用相应大小的丝锥进行攻丝，以 保证很好地与注浆机注浆口连接，避免漏浆［６］。 ５．３ 配料及注浆 ５．３．１ 配料 注浆材料选用北京华千新技术有限公司生产的 双组分ＹＪＳ４０１ 改性环氧灌浆树脂，甲乙组分按４∶１ 配比施工，也可在环氧树脂混合液中加入适量稀释剂 以降低树脂黏度，易于灌筑。一次性配合量以不超过 ５００ ｇ 为宜，随配随用，胶体质量应满足表１ 要求。 表１ 灌浆树脂性能ＭＰａ 胶 体 性 能 性能项目检测结果性能要求 钢－钢拉伸抗剪强度标准值１１．５ ≥１０ 抗拉强度２２．６ ≥２０ 受拉弹性模量１ ５２７ ≥１ ５００ 抗压强度６２．８ ≥５０ 抗弯强度３２．１ ≥３０，且不得呈脆性 （破裂状）破坏 （下转第２５８ 页） 铁道建筑技术 ＲＡＩＬＷＡＹ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ２０１６（增１ ） １３５ ·隧道／地下工程· 注浆法的加固机理及效果分析［Ｊ］．岩石力学与工程 学报，２００５（６）：１０２６ －１０２７． ［６］ 杜嘉鸿，张崇瑞，何修仁，等．地下建筑注浆工程简明 手册［Ｍ］．北京：科学出版社，１９９８． ［７］ 陈孙强．小导管注浆在软弱围岩隧道进洞施工中的应 用［Ｊ］．福建建设科技，２０００（３）：１８ －１９． ［８］ 付晓健，韩雪刚，裴书锋，等．砂卵石地层地基注浆加固 关键技术研究［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１１（３）：７８ －７９． ［９］ 平树江，傅伟，李汉江，等．隧道超前小导管注浆工艺 的质量控制［Ｊ］．山东交通科技，２００４（２）：５５ －５６． ［１０］ 刘会勇，陆风国．浅谈隧道超前注浆堵水施工技术 ［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１１（３）：７７ －７８． ［１１］柳源，雍金柱，樵海国．浅谈监控量测在公路隧道中的 设计及实施［Ｊ］．公路交通科技，２０１２（３）：１９９ －２０３． ［１２］李河玉．小导管注浆技术及在隧道和地下工程中的应 用［Ｄ］．成都：西南交通大学， 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 ２００２． （上接第１３５ 页） ５．３．２ 注浆 注浆应选在终张拉后、架梁前进行［７］。浆体配 好后加入料筒中，注浆之前先将注浆机中的空气排 完，然后将注浆口缠上生胶带并与支座板上的进浆 口对接进行注浆。注浆过程中，应时刻注意注浆机 上的压力表，保证进浆压力。施工人员随时用榔头 轻轻敲击支座板，检查是否进浆和浆体是否已经充 图３ 施工人员检查 支座板是否已注满 盈缝隙，发现浆体充盈 后通知注浆人员，再保 压２ ～３ ｍｉｎ，如图３ 所 示。注浆完成后，再次 对支座板各处位置进行 检查，以保证支座板空 鼓完全消除。在支座板 空鼓处理完成后，对注 浆孔进行清理、打磨，并 涂刷防锈漆进行防锈处理。如果发现有个别位置 仍然空响，重复以上钻孔注浆操作［８ －９］。 ６ 施工注意事项 （１）钻孔位置要选准，最好选在空鼓范围的中 心处钻眼。 （２）注浆过程中要有耐心，注浆器灌浆时放压 要缓慢，保证浆体尽量不外溢［１０］。 （３）由于配置浆体所用材料均含有毒化学物 质，在施工作业现场人员必须戴橡胶手套，防止浆 液伤害皮肤。 （４）施工人员应注意对向外渗出、遗洒的原材 料及时进行清理［１１］；对设备渗出的油脂应及时清 理、掩埋；对喷射在支座板上的浆体进行冲洗。 （５）压浆中发现浆液难以注入，应及时查找原 因，必要时需更换位置重新打眼、重新注浆［１２］。 ７ 结束语 疏勒河特大桥作为兰新高铁的重点工程，通过 对预制箱梁支座板空鼓产生的原因进行研究分析， 施工过程采取有效的控制措施，对空鼓问题提出了 处理方法，圆满解决了因为梁体支座空鼓质量控制 不好带来的质量问题和处理困扰，提高了箱梁支座 板处混凝土的施工质量，确保了桥梁的安全性。 参考文献 ［１］ 李振山．墩台支撑垫石锚栓孔施工又一法———钢管埋 沙法［Ｊ］．铁道建筑技术，１９９４（２）：３４ －３５． ［２］ 李承根，高日．高速铁路桥梁减震技术研究［Ｊ］．铁道 建筑技术，２００９，１１（２）：８１ －８６． ［３］ 弭彬．高铁箱梁支座钢板空响的病害预防与补救研究 ［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１１（１２）：３１ －３２． ［４］ 梅启好，张琨，祝增学．浅谈预制梁支座空鼓的预防与 处理［Ｊ］．价值工程，２０１２，３１（３）：８４ －８４． ［５］ 顾红新．高速铁路９００ ｔ 预制箱梁支座板混凝土空洞防 治技术［Ｊ］．国防交通工程与技术，２０１１（３）：７４ －７６． ［６］ 郭万中，何志军．箱梁支座空响处理及预防措施［Ｊ］． 中国港湾建设，２０１２（４）：１０４ －１０６． ［７］ 周汉林，曾华．装配式预应力砼连续箱梁支座病害分 析［Ｊ］．现代交通技术，２００７（５）：４３ －４５． ［８］ 金志刚．现浇箱梁底板支座垫石空洞病害原因及治理 技术分析［Ｊ］．公路交通科技：应用技术版，２０１５ 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