鐵路預制箱梁支座板空響整治方法探討

谷士波 上海鐵路局南京鐵路樞紐工程建設指揮部

鐵路預制箱梁支座板空響整治方法探討

谷士波 上海鐵路局南京鐵路樞紐工程建設指揮部

高鐵預制箱梁采用工廠化集中生產，箱梁底部預埋支座鋼板與梁體一同澆筑，架梁時再將橋梁支座安裝于預埋支座板，由支座錨栓通過墊石上的錨栓孔經灌漿等方式固定于墊石，預制梁的自重、二期恒載及運營荷載均通過支座處傳遞至橋墩，若支座板處有空響，當支座板承載時，支座處可能形成內陷或徐變式內陷，對上部橋梁結構，交通安全以及梁體本身的穩定性產生不利影響，嚴重時會造成鐵路交通事故。因此研究預防和消除支座板空響的處理措施顯得尤為必要，采用環氧樹脂填充法進行處理消除支座板空響，效果顯著。

預制箱梁；支座板空響；環氧樹脂；填充；應用

1 支座板空響的描述

1.1 支座板空響

支座預埋鋼板（簡稱支座板）空響為鐵路預制箱梁一種常見病害，其外在表現為錘擊預埋支座板下表面時會發出空響的聲音。

1.2 產生原因

預制箱梁支座板設置在梁端處，鋼板厚度為20 mm，表面采用多元合金共滲+鈍化方式進行防腐處理，支座板上方除結構鋼筋外另設兩層（10×10）cm間距網片鋼筋，支座板空響的形成與支座處梁體混凝土澆筑不密實或支座板與梁體混凝土沒有形成有機粘結、存在空隙有關。具體原因如下：

1.2.1 混凝土振搗不到位

支座板屬集中受力點，鋼筋設計較密集，混凝土穿過性較差，澆筑時振搗棒不容易插到位，造成局部漏振，混凝土不能均勻密實，從而產生空隙。

1.2.2 支座板表面與混凝土粘接不良

由于支座板鋼材與混凝土材質不同，膨脹系數相差大；支座板表面防腐處理涂層光滑，導致混凝土和支座不能有機粘結，混凝土與支座板之間會形成物理分離，進而出現空隙，導致發生支座板空響現象。

1.2.3 混凝土收縮徐變和鋼板與混凝土膨脹系數相差大

混凝土收縮徐變易導致支座板和混凝土存在空隙；鋼板和混凝土膨脹系數相差大，隨著熱脹冷縮，也易導致支座板和混凝土存在空隙。

2 支座板空響的預防措施

2.1 加強振搗

為解決混凝土振搗問題，確保預制梁支座板周圍的混凝土能與鋼筋密實結合，采用直徑30 mm振動棒插入支座板處進行振搗，并與附著式振動器內外配合振動。

2.2 支座板表面處理

為解決混凝土和支座板不能有機粘結問題，提前在支座板上涂刷環氧樹脂，并均勻粘滿小碎石，所采用小碎石與梁體混凝土原材料一致，如此可解決混凝土和支座不能有機粘結的問題（見圖1）。

圖1 支座板表面涂刷環氧樹脂粘碎石

3 支座板空響處理方法

采取各種措施可以有效減少空響率，但梁體澆筑不可能在非常理想的條件下進行，支座板空響這種病害無法完全避免，對于已經產生支座板空響缺陷的情況，通過研究預制梁特點，并借鑒一些梁場的經驗，采用環氧樹脂填充法進行處理可有效消除支座板空響問題。

環氧樹脂作為整治橋梁病害的一種理想灌漿替代物質而得到廣泛應用，環氧樹脂是泛指分子中含有兩個或兩個以上環氧基團有機高分子化合物，其分子結構是以分子鏈中含有活潑的環氧基團為其特征，環氧基團可以位于分子鏈的末端，中間或成環狀結構，由于分子結構中含有活潑的環氧基，使它們可與多種類型的固化劑發生交聯反應后形成不溶水，具有三向網狀結構的高聚物。

3.1 修補前準備工作

做好修補前的各項準備工作，認真學習相關規范和驗收標準，對施工技術人員、管理人員和操作人員進行培訓，提高作業人員的技術水平和安全操作技能，掌握修補施工有關要求和有關技術措施，以求全面地理解和落實支座板空響處理方案，確保工程質量，確保安全、文明施工，防止事故發生。

3.2 物資及設備需求

根據修補方案，做好物資準備工作。對現有施工設備進行檢查，確保機械運轉正常，嚴防各種機具設備事故的發生。主要材料及機具見表1。

表1 主要材料及機具表

3.3 修補方案

3.3.1 鉆孔

采用質檢錘仔細敲擊支座板所有區域，找到空響點后，逐漸向四周延伸檢查，通過不斷敲擊，準確畫出空響范圍，并根據空響范圍定出鉆孔位置。

鉆孔位置為空響范圍內距離最遠的兩點，以確保經一孔注漿，另一孔排出漿液時，空響范圍內均被漿液填充嚴實，保證注漿效果。

支座板鉆孔采用磁力鉆，根據注漿嘴尺寸選擇φ14mm鉆頭，安裝好專用鉆頭，并將鉆頭對準鉆孔位置，通電后磁性底座粘在支座板上，調試好鉆機，開始鉆孔，控制好鉆孔深度，以剛好鉆透支座板鋼板為準。

完成支座板鉆孔后，取下磁力鉆，利用普通手持電鉆沿支座板上小孔繼續鉆進3 cm左右，至此鉆孔全部完成（見圖2）。

3.3.2 注漿

先安裝1處注膠嘴，根據環氧樹脂說明書配方調好注漿料，倒入注漿機料杯桶內，先開動注漿機，看到漿液均勻流出后，再將牛油頭對準注漿嘴并旋緊鎖固螺母，確保不漏漿，注漿期間壓力宜穩定在1 MPa左右，邊注漿邊敲擊支座板，一是檢查注漿效果，二是促進漿液流動，待另一注漿孔有漿體均勻流出時，采用木塞臨時堵住洞口，注漿壓力到達2 MPa左右，停止注漿。

所有注漿工作完成，使用專用稀釋劑及時清理注漿機（見圖3）。

圖2 鉆孔示意圖

圖3 注漿示意圖

3.3.3 封堵

一個小時后，待漿體初凝，拔出木塞及注漿嘴，將環氧樹脂料塞于洞口，再采用20 mm長φ16 mm圓鋼強行打入，如果不能全部打入，則將冒頭部位用角磨機打磨平整，并涂刷防銹油漆3次。

3.3.4 注意事項

①不可盲目修補，防止因修補措施不當造成二次缺陷。

②修補作業應精雕細刻，不可急于求成，需要有耐心，細心和足夠的時間來保證。必須嚴格按照規定的工藝流程和操作方法進行修補作業。

③摻配修補料時應先進行試驗，經確定具有合格的方可采用，而且施工中嚴格按照摻配比例進行作業。

4 支座板空響檢查控制

每榀箱梁初張后由粱場總工、監理組長檢查；空響處理完由項目部總工、分管副總監復查，固定表格檢查復查人簽字、項目部監理站蓋章報建設單位備案，做到每榀箱梁支座板都得到檢查，存在問題全部得到處理，檢查、處理和復查全過程可追溯。

5 結束語

連鎮客專鐵路304.5 km，橋梁占89%，預制箱梁9081榀，截止2016年底已經預制2056榀，經全線12個粱場應用，都采用了支座板表面涂環氧樹脂粘碎石、加強振搗預防支座空響措施，支座空響率大幅度下降，發現空響采用環氧樹脂填充進行補救處理，復查未發現空響，有效地解決了支座空響病害，為鐵路橋梁安全運營提供了保障。

[1]《鐵路混凝土》TB/T3275-2011.

[2]《高速鐵路預制后張法預應力混凝土簡支梁》.TB/T3432-2016.

[3]《鐵路混凝土施工技術指南》鐵建設[2010]241號.

責任編輯：王華 張建強

來稿日期：2017-02-26