高速鐵路橋梁支座更換整治技術的探討

孫武鵬 上海鐵路局工務處

高速鐵路橋梁支座更換整治技術的探討

孫武鵬 上海鐵路局工務處

我國高速鐵路大量采用常用跨度預應力混凝土箱梁，部分運營高速鐵路橋梁支座存在安裝錯誤的情況，橋梁結構不能按設計規定方向變形伸縮，對線路平順性產生了一定影響，給高鐵運營安全帶來了安全隱患。結合滬寧城際唐家村大橋、杭甬高鐵柯橋特大橋支座更換整治的實例，研究解決運營高速鐵路橋梁支座更換整治方法和措施，為高速速鐵路無砟軌道橋梁支座更換整治積累資料和經驗。

無砟軌道；橋梁；支座；整治

我國高速鐵路大量采用常用跨度預應力混凝土箱梁，部分運營高速鐵路橋梁支座存在安裝錯誤的情況，對橋梁結構受力產生不利影響。經檢查發現，滬寧城際唐家村大橋有3個支座，杭甬高鐵柯橋特大橋紹興北站有12個支座存在安裝錯誤的情況，橋梁結構不能按設計規定方向變形伸縮，對線路平順性產生了一定影響，給高鐵運營安全帶來了安全隱患。根據上海鐵路局安排，上海高鐵維修段配合施工單位中鐵四局于2014年4月份順利完成滬寧城際唐家村大橋有3個支座更換整治任務，寧波工務段配合施工單位中鐵三局于2014年11月份順利完成杭甬高鐵柯橋特大橋紹興北站12個支座更換整治任務，均達到了預期效果。

1 概況

1.1 滬寧城際

滬寧城際唐家村大橋位于江蘇省鎮江市句容區下蜀鎮境內。全橋長143.42 m，孔跨布置為4-31.6 m箱梁，橋梁中心里程為K268+589.50，南京端臺尾里程為K268+661.21，上海端臺尾里程為K268+517.79。安裝錯誤分別2#梁南京端上下行支座各1個、4#梁上海端下行線支座1個，支座型號為PZ5500盆式橡膠支座。設計通過速度為280 km/h，軌道結構形式采用CRTSI型無砟軌道。

1.2 杭甬高鐵

柯橋特大橋紹興北站中心里程為K202+064.606，支座安裝錯誤的分別為5道446#墩（里程為K202+064.676），6道 440#墩（里程為K201+876.476），444#-445#墩（里程為K201+ 999.276-K202+031.976），452#墩（里程為K202+260.876），454#墩（里程為K202+310.276），共計12個支座。到發線設計通過速度為80 km/h，軌道結構形式為橋上到發線岔區軌枕埋入式無砟軌道，需要更換支座的橋梁位于CRTSI型雙塊式無砟軌道過渡段。

2 施工方案

2.1 施工方法

采用液壓千斤頂同步頂升箱梁的方法進行支座更換施工。由于更換支座的箱梁為簡支梁，兩端受力，橋梁頂升并不改變其橋梁結構狀態，只是支點位置發生變化；對橋墩基礎來說，沒有增加附加荷載。因此，橋墩基礎在頂升過程中不會出現附加受力和沉降，橋梁結構安全。

2.2 施工程序

施工準備→安裝調試千斤頂→安裝調試百分表→安裝臨時輔助支柱→松開支座錨固螺栓（無砟軌道松扣件）→同步頂升油箱→拆除待處理支座→找平支座砂漿→安裝支座（支座尺寸復核、更換）→按調整后高度落梁→安裝模板（無砟軌道緊扣件）→灌注支座砂漿→拆除臨時支座→拆除千斤頂→清理撤場。

2.3 技術要求

（1）頂梁、落梁過程中不能對橋梁結構產生損壞。頂梁位置應選擇在設計預留位置，并采用分布鋼板防止局部應力過大，混凝土破壞。

（2）采用液壓控制系統，確保控制同步頂升；采用百分表或千分表準確測量梁體頂升高度。

（3）頂升量控制。頂升高度：最大頂升量10 mm。頂升速率：頂升至5 mm和8 mm時各停止1 min-2 min（進行軌面實際抬高的觀測并做好記錄，分析梁部及軌道的安全性，確認結構安全），觀察頂升高度是否同步，發現不同步時及時進行調整，頂升到位后立即將千斤頂鎖定。

(4)軌道精調控制。應安排在合適季節進行施工，減少軌道精調作業量。根據高鐵無砟軌道無縫線路作業要求，測量作業軌溫，按實際鎖定軌溫計算最多連續松開扣件個數。

2.4 運輸條件

（1）放行列車條件。施工準備及封鎖施工前不限速；封鎖施工結束后，上下行第一列限速80 km/h，以后限速160 km/h至次日天窗結束，其后恢復常速。

（2）計劃每個天窗內更換1個支座，封鎖時間控制在240 min以內，具體見表1。

表1 單個支座更換時間分配表

2.5 油頂的選擇與施工布置

以滬寧城際唐家村大橋為例，梁體設計重量為466 t，按直線無聲屏障梁計算的二級恒載重量為218.42 t，每個支座平均受力為171.1 t，按2倍以上安全系數考慮，選用的油頂噸位為400 t，本橋為現澆園端形墩，油頂布置在各片梁的同一端的支座橫向軸心線，均布置在靠近支座墊石邊，中心處于同一直線上（詳見圖1-圖4）。

圖1 千斤頂平面布置

圖2 千斤頂立面布置

圖3 臨時支撐塊平面布置

圖4 臨時支撐塊立面布置

2.6 灌注砂漿

（1）根據試驗結果，砂漿在常溫狀態2 h即能超過20 MPa的抗壓強度，滿足施工要求。另外通過不同水膠比的試驗表明水的摻量對砂漿2 h強度的影響很大，拌合時配備稱量設備，精確至0.1 kg，控制水灰比為0.15，拌合水采用飲用水，從駐地用塑料桶拉至現場拌合采用高速攪拌機，確保拌合出的砂漿質量滿足灌注要求。

（2）支座砂漿的灌注采用重力式灌漿法。灌漿的尺寸為每側比支座底板寬5 cm，灌注前計算所需要的漿體的體積，備料充足，一次灌滿。在支座的四周立好模板，模板與墊石的縫隙、模板之間縫隙采用玻璃膠封堵、防止漏漿，詳見圖5。灌漿從一側灌注，同時考慮排除空氣。

圖5 灌漿示意圖

（3）根據試驗結果，灌注2 h后，砂漿強度滿足承載要求，可以對油頂卸載和拆除保險墊塊，卸載時，4個油頂同步地回油，并觀測記錄百分表指針發生的位移。待分表指針回到初始位置后，將油頂完全卸載，拆除油頂等施工器械并吊離施工現場。

2.7 梁體及軌道狀態監控

（1）測量器材準備。徠卡1201全站儀2臺，配套棱鏡10個，照明燈4個。

（2）將四塊20×20 cm厚度3 mm的鋼板用A.B膠黏貼在梁底，布置大樣見圖6，將四個棱鏡分別用膠水粘貼在鋼板上作為監測點，建站點和后視點選用在梁底不影響施工位置，在地面上埋設2點，埋設的鋼棒為測量專用。儀器選用徠卡1201，儀器精確到1秒，每臺儀器配套棱鏡5個。在油頂卸載之后，梁體落到支座，再測量一次每個棱鏡的坐標。通過三次數據比較，可得知梁體的狀態變化。在測量結束后，將粘貼在梁底的鋼板剝離。

圖6 鋼板粘帖位置圖

（3）在梁體落到支承砂漿墊層后，設備管理單位人員檢查軌道狀態，施工單位測量員對梁體進行監控，將測量數據報設備管理單位相應人員審核，分析是否對線路的運營造成影響。對梁體的允許位移量暫設為±0.5 mm，在完成處理后繼續觀察24 h，校核是否發生位移量增加及對行車的影響。

3 施工措施和注意事項

（1）施工前要對油頂、油泵、高壓油管和接頭等頂升設備進行必要檢校，保證設備狀態良好。油頂底部位置的墩頂和系梁要用角磨機打磨平整，使墩頂與臨時輔助支撐鋼板齊平，保證油頂底部在同一水平面。

（2）根據需要對需安裝的支座下板螺栓孔進行擴孔處理，支座擴孔尺寸以及對支座強度和剛度產生影響，由設計單位或生產單位檢算確定。

（3）為節省夜間天窗時間，需安裝的支座必須預先擺放在指定位置。在封鎖前1 h，要使用預先制作好的鋼條將待處理支座的上板、下板連接牢固。

（4）支座施工前要進行橋梁試頂，根據試頂情況修正油表理論讀數，施工中按修正后油表讀數進行控制。

（5）實施頂升時，嚴格按照預定步驟指揮作業，在每一階段均要仔細檢查油壓情況、百分表的位移量，油頂鎖定時油表的壓力不應小于計算數值的95%。

（6）施工完成后，必須對相鄰墩臺支座情況進行檢查，在施工前各相鄰支座劃上一條基準線，施工結束后，查看支座是否發生變化。

（7）嚴禁采用現場未經檢驗的地表水拌合砂漿。砂漿灌注可采用直徑5 cm的帶鋼絲軟管，將一個15 L的漏斗與軟管相連，在箱梁箱室內搭設一個灌注平臺，使灌注壓力能滿足要求。砂漿灌注超出支座底板1 cm。為確保砂漿強度能夠滿足要求，砂漿灌注之后采用薄膜覆蓋，若溫度發生較大變化，則采取棉布覆蓋保溫。

4 結論

通過這兩處更換支座整治施工，驗證在運營高速鐵路240 min夜間天窗內，可以有效地解決橋梁支座安裝錯誤問題，消除橋梁結構變形對軌道結構平順性的不利影響，為高速速鐵路無砟軌道橋梁支座更換整治積累更多的經驗。

責任編輯：宋飛 龔佩毅

來稿時間：2015-02-04