高速鐵路橋面系TSSF 伸縮縫安裝探討

李賽兵

中鐵二十四局集團上海鐵建工程有限公司 上海 200071

引言

一般橋梁梁部在預應力徐變、溫度變化、混凝土收縮、橋梁墩臺的沉降等因素影響下，長期將產生變形，使梁端產生空間位移。特別是高速鐵路橋梁在250～300km/h左右的速度下，對橋梁的沖擊荷載較大，同時高鐵橋梁采用耐久性混凝土設計，橋面采取全封閉、集中排水措施，為此對梁端伸縮縫的設計標準、施工質量要求更高。本文結合滬杭高速鐵路松江特大橋橋面系施工情況，小結了TSSF型伸縮縫的施工工藝及質量控制點。

圖1 伸縮縫構造圖

1 TSSF伸縮縫的原理及特點

1.1 原理

TSSF型鐵路橋梁耐候鋼型鋼伸縮縫裝置，由耐候鋼型材、橡膠密封帶、錨固鋼筋等組成，伸縮裝置的構造可以滿足其兩側梁體必要的順橋向、橫橋向和豎橋向位移以及轉動的需要。橋梁伸縮縫的異型型鋼與防水橡膠條之間的連接有一定的夾持性能，并保證在拉伸3倍伸縮量條件下，持荷15分鐘，夾持部位不脫離。防水膠條在注滿水24h后無滲漏。

1.2 特點

1.2.1 耐候鋼型材耐腐蝕性優良。考慮耐久性要求，伸縮裝置骨架型材選用耐腐蝕的耐候鋼，大大提高了型材的耐候性能。

1.2.2 耐候鋼型材采用整體熱軋加工成形，機械性能好，型鋼斷面尺寸準確，特別是型腔的尺寸精度高，對防水膠條的夾持性能優良，防水性能可靠。

1.2.3 型材開口向上，便于防水膠條的安裝和更換。

1.2.4 橡膠條的抗老化性能優良，考慮到防水橡膠條更換封閉交通很困難，采用耐臭氧老化性能極佳的三元乙丙橡膠制作膠條，同時增大了防水橡膠條斷面厚度，提高防水橡膠條的使用壽命。

1.2.5 防水橡膠條采用獨特的箱形結構，在伸縮過程中防水橡膠條頂面始終與型鋼頂面平齊，即滿足伸縮性能，又能起到自動排碴作用，曲線上梁端間隙變化不能采用箱形結構膠條時，采用帶式結構膠條，滿足安裝需求。

1.2.6 高鐵橋梁伸縮裝置不承受車輪的直接作用，不考慮承載要求，TSSF型伸縮裝置構造高度僅為38mm,可安裝在橋面保護層內，不需要在梁體上安裝槽口，施工簡單方便。

1.3 結構形式

TSSF橋梁伸縮縫結構尺寸由伸縮量大小確定。表1列出了滬杭高速鐵路松江特大橋部分伸縮量對應的伸縮裝置結構尺寸[1]。

表1 伸縮裝置結構尺寸表

2 施工準備

第一，熟悉圖紙和安裝操作規程，預留槽口的先期調查。伸縮縫預留槽口由箱梁預留施工，由于滬杭高鐵箱梁采用在松江制梁場集中預制后經架橋機安裝，或采用支架現澆而成，伸縮縫預留槽口的尺寸也不一致，如果預留槽口有較大缺陷，處理起來將費時費力，同時會嚴重影響伸縮縫施工進度，因此對槽口預留的尺寸情況進行實地核對一定要仔細、準確。松江特大橋有一現澆連續梁與預制箱梁銜接處，預留槽口的尺寸過大，曾由于現場核查疏忽，廠家沒有及時提供該型號的伸縮縫以致對工期略有影響。

第二，施工機械準備，機械設備、小型機具配備齊全，尤其是提供施工車輛過往的過橋必須質量堅固、數量充足，以保證施工順利進行。

第三，施工材料準備，配齊備足防止污染橋面的帆布、塑料布、膠帶等材料，配齊備足養護用的塑料薄膜、草苫子、運水工具等[2]。

表2 伸縮縫施工材料表

3 施工方法

3.1 施工步驟

3.2 施工工藝和方法

3.2.1 清槽及缺陷修復。①清槽主要是將槽區內的混凝土、填料垃圾、構造縫內雜物、積水等清理干凈，技術含量不高，但需要較多的人力和時間。應注意保護好槽口邊沿，不要翹起；保證槽口邊沿的平整，為安裝提供良好的基準面。本環節最重要的是清槽后對槽口的檢查以及嚴重缺陷的修復。筆者認為這是整個伸縮縫安裝工程中的關鍵。因為沒有合格的槽口，下一工序安裝則無從談起，嚴重影響進度；同時槽口有較大缺陷，不處理必將嚴重影響安裝質量。②理順、調整槽內預埋筋，對漏埋或折斷的預埋筋應進行修復，統一采用植筋膠或環氧樹脂進行鋼筋補植，補植深度不小于15cm，補植后的鋼筋須請業主代表、監理人員共同驗看，合格后才能進入下道工序的施工。③施工后產生的所有棄料必須及時清理干凈，確保施工現場整潔。

圖2 清洗安裝區圖

圖3 預埋鋼筋圖

3.2.2 縫體安裝

3.2.2.1 伸縮縫安裝之前，安裝時的實際氣溫與出廠時的溫度有較大出入時，須調整組裝定位空隙值，伸縮縫定位寬度誤差為±2mm，要求誤差為同一符號，不允許一條縫不同位置上同時出現正負誤差。

3.2.2.2 安裝時伸縮縫的中心線與梁端中心線應相重合。如果伸縮縫較長，需將伸縮裝縫分段運輸，到現場后再對接，對接時，應將兩段伸縮縫上平面置于同一水平面上，使兩段伸縮縫接口處緊密靠攏，并校直調正。用高質量的焊條，逐條焊接，焊接時宜先焊接頂面，再焊側面，最后焊底面，要分層焊接，確保質量，并及時清除焊渣。焊接結束后用手提砂輪機磨平頂面。

圖4 伸縮縫鋼筋焊接對接圖

3.2.2.3 伸縮縫的標高控制與固定，采用龍門吊架和10×10角鋼作定位角鋼，使伸縮縫上頂面比兩側砼面層的標高低約2～3mm，控制伸縮縫的標高，然后對伸縮縫的縱向直線度也進行調整。伸縮縫的標高與直線度調整到符合設計要求后，可進行臨時固定，固定時應沿橋寬的一端向另一端依次將伸縮縫邊梁上的錨固裝置與預留槽內的預埋鋼筋每隔2～3個錨固筋焊一個焊點，兩側對稱施焊，以保證抄平后的伸縮縫不再發生變位，嚴禁從一端平移施焊，造成伸縮縫翹曲。

圖5 調平圖

3.2.2.4 伸縮縫的焊接，固定后應對伸縮縫的標高應再復測一遍，確認在臨時固定過程中未出現任何變形、偏差后，把異型鋼梁上的錨固鋼筋與預埋鋼筋在兩側同時焊牢，最好一次全部焊牢。如有困難，可先將一側焊牢，待達到預定的安裝氣溫時，再將另一側全部焊牢。注意焊點與型鋼距離不小于5cm，以免型鋼變形。在焊接的同時，應隨時用3m直尺、塞尺檢測異型鋼的平整度，平整度應控制在0～2mm范圍，否則很容易出現跳車現象。在固定焊接時，對經常出現的預留槽內預埋筋與異型鋼梁錨固筋不相符現象，要采用U形、L形、S形鋼筋進行加固連接，以確保縫體與梁體的牢固連接。連接處焊縫長度應不小于10cm，應按照規范要求，采用淺接觸，保證焊接長度。嚴禁出現點焊、跳焊、漏焊等現象。伸縮縫焊接牢固后，應盡快將預先設定的臨時固定卡具、定位角鋼用氣割槍割去，使其自由伸縮，此時應嚴格保護現場，防止車輛誤壓。

圖6 對接焊接圖

圖7 調整安裝高度圖

3.2.2.5 模板安裝，模板多采用纖維板、薄鐵皮等，滬杭高鐵伸縮縫模板多采用纖維板，模板應做的牢固、嚴密,能在砼振搗時而不出現移動，并能防止砂漿流入伸縮縫內，以免影響伸縮。為防止砼從上部縫口進入型鋼內側溝槽內，在施工過程中采取型鋼的上面用膠布封好。

3.2.2.6 橋梁伸縮縫混凝土的施工會截斷橋梁兩側盲溝內的水的排出，造成橋面鋪裝出現水損壞，宜通過塑料軟管將橋梁盲溝內的水排出橋面外，在澆筑混凝土時將排水軟管埋設到位。

3.2.3 砼澆注。①砼振搗時應兩側同時進行，為保證砼密實，特別是型鋼下砼的密實，用振搗棒振至不再有氣泡為止。②砼振搗密實后，用抹板搓出水泥漿，分4～5次按常規抹壓平整為止。這道工序應特別注意平整度，砼面比橋梁面的頂面略低1～2mm為宜，過高或過低都會造成跳車現象。

3.2.4 養生。①水泥砼澆筑完成后，應覆蓋麻袋或草苫子，嚴格灑水養生，養生期不少于7天。養生期間嚴禁車輛通行。②經過養生，水泥砼強度達到設計強度的80%以上后，可安裝橡膠密封條，安裝前必須把縫內充當模板的泡沫板、纖維板、漏漿的砼硬塊全部掏干凈后，嵌入橡膠條。

3.2.5 環境保護。①嚴禁將生活設施置于橋面或者路面之上，不準將生活垃圾拋棄在路面上；②施工用的機具、設備必須采取嚴格措施，避免漏油污染路面[3]。

4 施工中遇到的問題

滬杭高鐵的TSSF型伸縮縫在施工中遇到過不少問題，就主要問題總結了六點，供探討和總結。

第一，由于安裝開口預留伸長量不足，橡膠條拉斷，出現因橋面雨水下漏支座等金屬結構件銹蝕，臺背與梁頭處掉進雜物擠壞臺背和梁頭現象。

第二，由于臺背和梁頭預留鋼筋缺損，或是施工時運料車輛將預留錨固筋壓壞，造成伸縮縫的鋼筋與伸縮裝置預留的錨固筋連接不夠，澆混凝土后伸縮縫整體剛度不足。

第三，梁頭與臺背預留的混凝土縫隙伸縮量不夠，由于施工不認真，將梁或板澆長，臺背耳墻澆筑尺寸不合圖紙要求，使安裝的伸縮縫沒有足夠的伸縮空間。

第四，安裝伸縮縫后澆筑混凝土的側幫模板支護不牢固不合格，澆筑混凝土振搗時使梁頭與臺背實際預留的縫寬不足，安裝后伸縮縫不起作用。

第五，由于伸縮縫出廠時不知這些伸縮縫何時何溫度條件下進行施工安裝，因此這些伸縮縫在出廠時暫標定預留量都是按照該型號縫的1/2標定出廠。到工地安裝時施工人員不會計算也不做調整，當這些伸縮縫在高溫季節安裝，預留的伸縮量就明顯不夠，在低溫季節安裝預留量按型號標定值的1／2安裝就太小了。

第六，伸縮縫安裝后澆筑的混凝土強度不夠，或是澆混凝土后養生不到位，使澆縫混凝土早期破壞。

5 質量控制經驗

就上面施工中遇到的問題，在工程實踐中摸索總結的基礎上形成了安裝控制經驗。

第一，在施工之前一定要仔細、準確地對槽口預留的尺寸情況進行實地核對，對于不符合規范及設計要求的預留槽口，要及時地整改并應將其中的雜物、積水等清理干凈。

第二，在施工過程中要注意對臺背和梁頭等處的預留鋼筋的保護，嚴禁運料車輛碾壓。對漏埋或折斷的預埋筋應進行修復。

第三，在澆筑梁頭、臺背、臺背耳墻等處的砼之前，一定要仔細核對相應的尺寸，再滿足規范及設計要求后，方可澆筑砼，并在澆筑過程中，派專人負責監督、指揮。

第四，對于伸縮縫后澆筑混凝土的側幫模板支護等薄弱環節一定要加強管理，首先在技術交底中應作為質量控制的重點，其次在澆筑之前要仔細地檢查其模板的尺寸、穩定性，再則在澆筑過程中，要派專人負責監督、指揮。

第五，伸縮縫安裝季節的影響安裝季節不同伸縮縫預留富余量應有所不同。如果伸展變位為正，則混凝土收縮徐變引起的伸縮量始終為正，并在伸縮縫安裝初期發展較快，以后逐漸趨于穩定常數，現設定該位移終值為30mm，如果伸縮縫安裝于夏季，此時是一年四季中溫度最高，暫不考慮一日之內因溫度變化引起的伸縮變化，則在夏季之外的其他三個季節；梁體以伸縮為主，伸縮縫的變位以伸展為主，與混凝土徐變引起的變位是一致的。如果冬季時溫度降低而引起的梁體最大收縮量為20mm，則伸縮縫的最大伸展位移發生在混凝土收縮徐變全部發生，為30mm+20mm=50mm。如伸縮縫安裝在冬季，則相對于冬季而言，其他三季內結構受平均溫度的升高而伸長，也即伸縮縫收縮，其與混凝土的收縮徐變引起的變位應反向，故伸縮縫的變位在（一20mm，30mm）范圍內變化。當混凝土變位較小，而溫度變位最大時，伸縮縫收縮量最大。伸縮縫的最大伸縮變位為該收縮量與混凝土徐變變位絕對值之和。所以在實際的作業過程中，工程技術人員應結合安裝時的氣溫和所處的季節通過計算來選擇適宜的伸縮縫安裝富余量。

第六，應采用快凝高強膨脹混凝土，可以抵消錨固混凝土形成強度過程中產生的收縮裂縫，提高混凝土抗震抗滲的密實度；混凝土澆筑應連續進行，小功率振搗密實，混凝土澆筑后覆蓋灑水養護7d達到強度后再開放交通。

6 結束語

為了保證橋面相接處的平整度，一方面要不斷改進伸縮縫的形式、材料。另一方面，伸縮縫的施工必須嚴格按照設計要求，施工隊伍必須有資質和一定的經驗。技術工種要持證上崗，有熟練的電焊工、鋼筋工及混凝土工等，專人統一管理，加強自檢，堅持按施工規范要求和成熟的工藝施工，才能確保伸縮縫的施工質量。TSSF伸縮縫在滬杭高鐵的安裝過程中，積累了一定的經驗，當然也存在著不足，但總體來講是可行的、質量是可控的。