论文部分内容阅读
摘 要：结合福厦铁路后溪特大桥（客运专线）施工实例，详细介绍了32m有碴轨道预应力预制箱梁预埋支座板空腹声的检测内容，检测方法，处理方法及实施，验证结果，并分析总结了施工经验。
关键词：客运专线桥梁；预制箱梁；支座板空腹声；经验
1 工程概况
新建铁路福厦线起点DK0+180，终点至鹰厦线厦门站出站端K695+500，正线长度263.628km。本标段为Ⅳ标段，包括福厦正线DK214+575.922～鹰厦线厦门站出站端K695+500（其中福厦正线不含后溪特大桥DK244+450～DK246+590区段下部墩台、现浇连续梁；鹰厦线增建二线的左、右线设计起点分别为LZDK672+800和YDK672+550）及厦深线引入厦门枢纽D1K246+590～D1K250+950段的相关配套工程，正线全长60.53Km。本梁场位于本标段内后溪特大桥20#墩～30#墩附近，主要承担后溪特大桥、西蔡特大桥、中亚城特大桥共104孔箱梁的预制和架设施工任务。该梁场在前期预制10孔32m箱梁全检过程中发现，每孔箱梁四块支座板空腹声普遍可见，如果让不合格的预制梁（产品）流入市场，将给社会和家庭带来沉重的灾难，如何处置在梁场内有缺陷的梁，并且预防制梁过程中支座板空腹声再次产生，引起了各位桥梁专家的高度重视。
2 存在原因的分析
通过对梁场箱梁预制过程进行全程跟踪调查发现，并经过多名参与现场预制箱梁实践的技术人员认真地分析和讨论，一致认为有以下几点：
2.1 钢筋方面
由于设计图纸中箱梁端部支座板钢筋密集，如支座板上处有两层钢筋网片，端部加厚腹板竖向蹬筋，端部底板横向筋以及底板上下层联系筋。施工中由于箱梁端部支座预埋板上方钢筋密集，为了提高钢筋工程的功效，施工单位通常在预先制作的胎膜具上进行梁体钢筋的绑扎，在绑扎时在支座板预埋套筒处均有预留孔洞，然后通过两台40T龙门吊机和专用吊具将钢筋整体吊装入台座上，这时在底模上已先安装好梁体预埋支座板和防落梁板，由于龙门吊方面存在操作不同步等原因，梁体钢筋整体难以精确落位，于是操作工人私自将端部支座处钢筋进行部分调整，造成预埋支座板四个套筒和中间处钢筋存在“空白”现象或梁体钢筋端部处直接落在支座板的上方，即造成预埋支座板上顶面与梁体钢筋密贴而无保护层的现象，导致梁体灌注混凝土时此处无混凝土填充。针对这一通病，设计方也沒有好方案能避开此类设计问题，满足现场施工便于操作的要求。
2.2 砼方面
①原材料：尤其是粗骨料，进场时没有严把质量关，存在粒径偏大超过25mm，在灌注砼时，支座板处密集的钢筋将粗骨料挡在上面，因此造成预埋支座板上方形成空洞或空腹。
②砼性能方面：砼拌制过程中，未按规范要求对砼拌合物的性能进行首盘测试，如坍落度、含气量、泌水率等，有时拌合站生产出不合格的砼就浇筑到梁体中，将会造成梁体质量缺陷现象。
③混凝土下料方面：布料机出口的混凝土直接放在箱梁的端部浇注，混凝土下料高度超过2m，造成混凝土部分离析现象。
2.3 人的因素
①混凝土振捣工责任心不强。
②灌注时放料速度过快，每层下料厚度超过30cm，最大量一次超过70cm。
③未及时振捣，且振动时间不够。
④底模与侧模接缝不够密，脱模后预埋支座板有明显的漏浆现象。
⑤将支座板处混凝土浆体挤走，造成石子堆垒现象。
⑥现场管理人员任心不强，没有严格把握钢筋整体吊装、入模和落位关。
3 处理的方案
3.1 对已预制待架梁的处理
①经过梁场技术人员查阅大量有关方面的技术资料，并通过多方讨论与研究，决定对该批梁支座板空腹声处采用操作简单、注浆处理的方案，将浆体填充支座板空腹声处上方的空隙，使其与支座板上方周围的砼有效的粘结在一起。
②注浆用的材料及设备
③人员
共需要3人，技术指导1人，操作工人2人。
④支座板注浆处理施工步骤
第一步：技术人员检查梁体预埋支座板；
第二步：对支座板空腹声处作标记；
第三步：对支座板标记处进行钻孔；
第四部：安装进出浆嘴；
第五步：在电动高压注浆机储浆筒内拌浆；
第六步：电动高压注浆机注浆；
第七步：注浆饱满后，关闭进出浆阀；
第八步：清洗注浆设备。
⑤处理方法
用锤击后有明显空腹声梁的支座板先作出详细的记录，并在支座板空腹声的下方用红油漆作上标记，用38型磁座钻将支座板钻孔后，磁座钻钻孔方式详见图四，在预留孔眼后预埋注浆嘴进出各一个，然后采用电动高压注浆机将低分子聚酰胺树脂注入支座板处梁体砼中，待出浆口露出浆体后立即将出浆口封堵，注浆嘴继续保压，直到注浆饱满为止。
3.2 后期预制箱梁的支座板空腹声的预防措施
①同设计和监理沟通，在满足质量的前提下，将支座板上的"L"形钢筋由原来直角形朝上与支座板连接改为直角形朝上与支座板上焊接，并增加数量，其目的：一、方便梁体钢筋落入底模上；二、增强预埋"L"形钢筋与支座板上方砼的锚固效果。另外，在梁体钢筋落入底模时预埋支座板上方钢筋必须有足够的保护层，严格地说梁底预埋支座板与其上方钢筋必须保证有间隙，并派人专职人员严把质量关，否则不得进入下一道工序。
②调整了配合比中碎石粒径，使原来5～25mm连续级配调整到后来为5～20mm的连续级配，既保证了混凝土的施工质量，又能保证支座初混凝土与密集钢筋能够有效的结合在一起。
③严把材料进场关，粒径偏大，超过20mm粗骨料不得进行砼施工，实验人员和物资人员共同从材料源头抓起，多做实验，控制原材料是否满足施工要求。 ④加强人员培训，增强施工人员的责任心，已经加强砼的性能检验和砼的振捣，试验人员对砼的坍落度、含气量、泌水率均进行检测，确保合格砼进入梁体中，采用串筒辅助下料，每层下料厚度控制在30cm以内，控制振动时间为20-30秒以内，以砼表面泛浆并排出氣泡不再显著下沉为控制条件，派熟练的工人对支座板处砼进行振捣，并在梁端部每侧大致支座板高度处侧模口配置3台附着式震动器（共12台）在支座板下方的底模处各配置1台附着式震动器（共4台），以辅助支座板钢筋密集处的砼振捣密实。
4 对处理的箱梁的技术验证
4.1 直接法（敲击法）
对支座板已注浆作标记梁体，梁场质检人员用小铁锤对该处进行逐孔逐处敲击，均未听见空腹声。
4.2 静载试验验证
4.2.1静载梁选取方法
从梁场处理完空腹声的梁中选取原支座板空腹声很明显的梁（HX-31.5Q-003，表示后溪特大桥31.5m曲线003号梁）进行静载试验。
4.2.2试验准备
a试验支座采用简支梁设计图中相一致的盆式橡胶支座TGPZ-6000型。梁两端的支座高差不大于10mm，同一支座两侧或同一端两支座高差不大于2mm。支座安装后的实测梁跨度符合标准要求。
b根据梁跨，对支撑横梁测放纵、横向中心线，按梁跨测误差平均分配原则安放盆式橡胶支座。
c在梁体桥面顶找出加载中心线，并在每一加载点下铺上相应砂垫层及底板，底板用水平尺找平后固定好，每一加载点下移入1台250T千斤顶，千斤顶底座中心与加载中心线重合（偏差不大于10mm）。
d梁试验前，用10倍放大镜对梁体进行全面外观检查，并用带色铅笔在梁体混凝土上详细描出局部缺陷，加载时如出现裂纹则用另种颜色的笔标出。通过对HX-31.5Q-003箱梁梁体支座预埋板处进行重点查看，没有其他局部缺陷。
e测量梁体挠度在跨中及支座中心两侧各安放1个0～50mm百分表，安放百分表的支架牢固、稳定。
4.2.3 HX-31.5Q-003箱梁静载试验内容
对每次加载或卸载检查：
a梁端支点附近腹板上有无裂纹出现。
b梁体下翼有无裂缝出现。
c原有裂缝开展及闭合情况。
e梁体是否出现其它缺陷。
f梁体预埋支座板是否出现内陷。
4.2.4加载布置及试验方法
a对32m箱梁跨在加力架试验台座上加载点对称布置，如图所示：
P值为相等加载值，由计算确定。
b 加载方法，分两阶段进行，以加载系数K表示加载等级，程序如下：
1.第一循环：0→基数级→0.60→0.80→静活载级→1.00→静活载级→0.60基数级→0。
2.第二循环：0→基数级→0.60→0.80→静活载级→1.00→1.05→1.10→1.15→1.20→1.10→静活载级→0.60→基数级→0。
c每次分级加载需保持荷载的时间为3分钟，加载超过1.0级以后需保持荷载的时间为5分钟，但当第一阶段K=1.0时及第二阶段到达最大控制荷载K=1.20均持荷时间20分钟。
d 每次分级加载，均仔细检查梁体下翼缘有无裂纹出现，测量挠度变化。
e加载或卸载速度不得过快，以每秒钟不超过0.1MPa油压为度，并加载或卸载力率不大于3kN/s。油压千斤顶加载时，油压只允许由低到高加压，达到限定加载值，不允许油压超过加载值后由高向低减少油压达到加载值，因油压千斤顶存在反向摩阻，防止虚假加载值。
f 加载过程中，若发生油顶漏油，迫使停止加载或更换设备，均需按上述卸载程序分级卸到零，方能进行处理，修复后，再按加载程序要求，重新再作试验加载。梁体不得在荷载作用下保持过长时间，加载程序尽量一次连续完成，在规定保持荷载时间内，负责加载及油压读测人员不得离开岗位，密切注意油压变化，并随时予以校正。加载或卸载时，各个千斤顶同时进行。
g试验中详细记录各项资料，对试验中出现异常情况，均作记录，以便分析处理。
4.2.5试验结果
通过对HX-31.5Q-003梁进行静载试验后，其梁体刚度满足规范小于[f/l=1/3915]的要求；K=1.20加载等级下持荷20min，梁体下缘底面未发现受力裂缝；梁底预埋支座板均无内陷现象。
4.3 架完梁后的半年观察验证
对这些处理的梁架完后，通过运梁车驮运箱梁或架梁机通过这些梁后，派专人每隔半个月对梁体预埋支座板进行观察，并作上相应的记录，观察半年后，该预埋支座板均无内陷现象。
5 结语
通过对该梁场32m有碴轨道预制箱梁支座板空腹声进行研究，查明了原因，及时对其采取必要的措施，并对此类缺陷的梁进行了注浆处理，并得到验证，说明该箱梁能够满足活载的承载要求。在当时，该梁场生产箱梁得到部级取证专家组的充分肯定。目前，该梁场生产的早已架设完毕，已通车近四年了。另外，对其它梁场预防和处理支座板的空腹声提供了大量技术基础资料，并有一定的借鉴意义。
参考文献
[1] 《预应力混凝土铁路桥简支梁静载弯曲试验方法及评定标准》 2003年12月
[2] 《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》 2005年5月
[3] 《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》 2010年12月
[4] 《铁路混凝土工程施工质量验收标准》 2010年12月
[5]《有碴轨道后张法预应力混凝土简支箱梁（双线）》 通桥（2008）2221A-Ⅱ 铁道部经济规划研究院发布 2008年 6月
[6] 叶见曙 《结构设计原理》 人民铁道出版社 1999年9月
关键词：客运专线桥梁；预制箱梁；支座板空腹声；经验
1 工程概况
新建铁路福厦线起点DK0+180，终点至鹰厦线厦门站出站端K695+500，正线长度263.628km。本标段为Ⅳ标段，包括福厦正线DK214+575.922～鹰厦线厦门站出站端K695+500（其中福厦正线不含后溪特大桥DK244+450～DK246+590区段下部墩台、现浇连续梁；鹰厦线增建二线的左、右线设计起点分别为LZDK672+800和YDK672+550）及厦深线引入厦门枢纽D1K246+590～D1K250+950段的相关配套工程，正线全长60.53Km。本梁场位于本标段内后溪特大桥20#墩～30#墩附近，主要承担后溪特大桥、西蔡特大桥、中亚城特大桥共104孔箱梁的预制和架设施工任务。该梁场在前期预制10孔32m箱梁全检过程中发现，每孔箱梁四块支座板空腹声普遍可见，如果让不合格的预制梁（产品）流入市场，将给社会和家庭带来沉重的灾难，如何处置在梁场内有缺陷的梁，并且预防制梁过程中支座板空腹声再次产生，引起了各位桥梁专家的高度重视。
2 存在原因的分析
通过对梁场箱梁预制过程进行全程跟踪调查发现，并经过多名参与现场预制箱梁实践的技术人员认真地分析和讨论，一致认为有以下几点：
2.1 钢筋方面
由于设计图纸中箱梁端部支座板钢筋密集，如支座板上处有两层钢筋网片，端部加厚腹板竖向蹬筋，端部底板横向筋以及底板上下层联系筋。施工中由于箱梁端部支座预埋板上方钢筋密集，为了提高钢筋工程的功效，施工单位通常在预先制作的胎膜具上进行梁体钢筋的绑扎，在绑扎时在支座板预埋套筒处均有预留孔洞，然后通过两台40T龙门吊机和专用吊具将钢筋整体吊装入台座上，这时在底模上已先安装好梁体预埋支座板和防落梁板，由于龙门吊方面存在操作不同步等原因，梁体钢筋整体难以精确落位，于是操作工人私自将端部支座处钢筋进行部分调整，造成预埋支座板四个套筒和中间处钢筋存在“空白”现象或梁体钢筋端部处直接落在支座板的上方，即造成预埋支座板上顶面与梁体钢筋密贴而无保护层的现象，导致梁体灌注混凝土时此处无混凝土填充。针对这一通病，设计方也沒有好方案能避开此类设计问题，满足现场施工便于操作的要求。
2.2 砼方面
①原材料：尤其是粗骨料，进场时没有严把质量关，存在粒径偏大超过25mm，在灌注砼时，支座板处密集的钢筋将粗骨料挡在上面，因此造成预埋支座板上方形成空洞或空腹。
②砼性能方面：砼拌制过程中，未按规范要求对砼拌合物的性能进行首盘测试，如坍落度、含气量、泌水率等，有时拌合站生产出不合格的砼就浇筑到梁体中，将会造成梁体质量缺陷现象。
③混凝土下料方面：布料机出口的混凝土直接放在箱梁的端部浇注，混凝土下料高度超过2m，造成混凝土部分离析现象。
2.3 人的因素
①混凝土振捣工责任心不强。
②灌注时放料速度过快，每层下料厚度超过30cm，最大量一次超过70cm。
③未及时振捣，且振动时间不够。
④底模与侧模接缝不够密，脱模后预埋支座板有明显的漏浆现象。
⑤将支座板处混凝土浆体挤走，造成石子堆垒现象。
⑥现场管理人员任心不强，没有严格把握钢筋整体吊装、入模和落位关。
3 处理的方案
3.1 对已预制待架梁的处理
①经过梁场技术人员查阅大量有关方面的技术资料，并通过多方讨论与研究，决定对该批梁支座板空腹声处采用操作简单、注浆处理的方案，将浆体填充支座板空腹声处上方的空隙，使其与支座板上方周围的砼有效的粘结在一起。
②注浆用的材料及设备
③人员
共需要3人，技术指导1人，操作工人2人。
④支座板注浆处理施工步骤
第一步：技术人员检查梁体预埋支座板；
第二步：对支座板空腹声处作标记；
第三步：对支座板标记处进行钻孔；
第四部：安装进出浆嘴；
第五步：在电动高压注浆机储浆筒内拌浆；
第六步：电动高压注浆机注浆；
第七步：注浆饱满后，关闭进出浆阀；
第八步：清洗注浆设备。
⑤处理方法
用锤击后有明显空腹声梁的支座板先作出详细的记录，并在支座板空腹声的下方用红油漆作上标记，用38型磁座钻将支座板钻孔后，磁座钻钻孔方式详见图四，在预留孔眼后预埋注浆嘴进出各一个，然后采用电动高压注浆机将低分子聚酰胺树脂注入支座板处梁体砼中，待出浆口露出浆体后立即将出浆口封堵，注浆嘴继续保压，直到注浆饱满为止。
3.2 后期预制箱梁的支座板空腹声的预防措施
①同设计和监理沟通，在满足质量的前提下，将支座板上的"L"形钢筋由原来直角形朝上与支座板连接改为直角形朝上与支座板上焊接，并增加数量，其目的：一、方便梁体钢筋落入底模上；二、增强预埋"L"形钢筋与支座板上方砼的锚固效果。另外，在梁体钢筋落入底模时预埋支座板上方钢筋必须有足够的保护层，严格地说梁底预埋支座板与其上方钢筋必须保证有间隙，并派人专职人员严把质量关，否则不得进入下一道工序。
②调整了配合比中碎石粒径，使原来5～25mm连续级配调整到后来为5～20mm的连续级配，既保证了混凝土的施工质量，又能保证支座初混凝土与密集钢筋能够有效的结合在一起。
③严把材料进场关，粒径偏大，超过20mm粗骨料不得进行砼施工，实验人员和物资人员共同从材料源头抓起，多做实验，控制原材料是否满足施工要求。 ④加强人员培训，增强施工人员的责任心，已经加强砼的性能检验和砼的振捣，试验人员对砼的坍落度、含气量、泌水率均进行检测，确保合格砼进入梁体中，采用串筒辅助下料，每层下料厚度控制在30cm以内，控制振动时间为20-30秒以内，以砼表面泛浆并排出氣泡不再显著下沉为控制条件，派熟练的工人对支座板处砼进行振捣，并在梁端部每侧大致支座板高度处侧模口配置3台附着式震动器（共12台）在支座板下方的底模处各配置1台附着式震动器（共4台），以辅助支座板钢筋密集处的砼振捣密实。
4 对处理的箱梁的技术验证
4.1 直接法（敲击法）
对支座板已注浆作标记梁体，梁场质检人员用小铁锤对该处进行逐孔逐处敲击，均未听见空腹声。
4.2 静载试验验证
4.2.1静载梁选取方法
从梁场处理完空腹声的梁中选取原支座板空腹声很明显的梁（HX-31.5Q-003，表示后溪特大桥31.5m曲线003号梁）进行静载试验。
4.2.2试验准备
a试验支座采用简支梁设计图中相一致的盆式橡胶支座TGPZ-6000型。梁两端的支座高差不大于10mm，同一支座两侧或同一端两支座高差不大于2mm。支座安装后的实测梁跨度符合标准要求。
b根据梁跨，对支撑横梁测放纵、横向中心线，按梁跨测误差平均分配原则安放盆式橡胶支座。
c在梁体桥面顶找出加载中心线，并在每一加载点下铺上相应砂垫层及底板，底板用水平尺找平后固定好，每一加载点下移入1台250T千斤顶，千斤顶底座中心与加载中心线重合（偏差不大于10mm）。
d梁试验前，用10倍放大镜对梁体进行全面外观检查，并用带色铅笔在梁体混凝土上详细描出局部缺陷，加载时如出现裂纹则用另种颜色的笔标出。通过对HX-31.5Q-003箱梁梁体支座预埋板处进行重点查看，没有其他局部缺陷。
e测量梁体挠度在跨中及支座中心两侧各安放1个0～50mm百分表，安放百分表的支架牢固、稳定。
4.2.3 HX-31.5Q-003箱梁静载试验内容
对每次加载或卸载检查：
a梁端支点附近腹板上有无裂纹出现。
b梁体下翼有无裂缝出现。
c原有裂缝开展及闭合情况。
e梁体是否出现其它缺陷。
f梁体预埋支座板是否出现内陷。
4.2.4加载布置及试验方法
a对32m箱梁跨在加力架试验台座上加载点对称布置，如图所示：
P值为相等加载值，由计算确定。
b 加载方法，分两阶段进行，以加载系数K表示加载等级，程序如下：
1.第一循环：0→基数级→0.60→0.80→静活载级→1.00→静活载级→0.60基数级→0。
2.第二循环：0→基数级→0.60→0.80→静活载级→1.00→1.05→1.10→1.15→1.20→1.10→静活载级→0.60→基数级→0。
c每次分级加载需保持荷载的时间为3分钟，加载超过1.0级以后需保持荷载的时间为5分钟，但当第一阶段K=1.0时及第二阶段到达最大控制荷载K=1.20均持荷时间20分钟。
d 每次分级加载，均仔细检查梁体下翼缘有无裂纹出现，测量挠度变化。
e加载或卸载速度不得过快，以每秒钟不超过0.1MPa油压为度，并加载或卸载力率不大于3kN/s。油压千斤顶加载时，油压只允许由低到高加压，达到限定加载值，不允许油压超过加载值后由高向低减少油压达到加载值，因油压千斤顶存在反向摩阻，防止虚假加载值。
f 加载过程中，若发生油顶漏油，迫使停止加载或更换设备，均需按上述卸载程序分级卸到零，方能进行处理，修复后，再按加载程序要求，重新再作试验加载。梁体不得在荷载作用下保持过长时间，加载程序尽量一次连续完成，在规定保持荷载时间内，负责加载及油压读测人员不得离开岗位，密切注意油压变化，并随时予以校正。加载或卸载时，各个千斤顶同时进行。
g试验中详细记录各项资料，对试验中出现异常情况，均作记录，以便分析处理。
4.2.5试验结果
通过对HX-31.5Q-003梁进行静载试验后，其梁体刚度满足规范小于[f/l=1/3915]的要求；K=1.20加载等级下持荷20min，梁体下缘底面未发现受力裂缝；梁底预埋支座板均无内陷现象。
4.3 架完梁后的半年观察验证
对这些处理的梁架完后，通过运梁车驮运箱梁或架梁机通过这些梁后，派专人每隔半个月对梁体预埋支座板进行观察，并作上相应的记录，观察半年后，该预埋支座板均无内陷现象。
5 结语
通过对该梁场32m有碴轨道预制箱梁支座板空腹声进行研究，查明了原因，及时对其采取必要的措施，并对此类缺陷的梁进行了注浆处理，并得到验证，说明该箱梁能够满足活载的承载要求。在当时，该梁场生产箱梁得到部级取证专家组的充分肯定。目前，该梁场生产的早已架设完毕，已通车近四年了。另外，对其它梁场预防和处理支座板的空腹声提供了大量技术基础资料，并有一定的借鉴意义。
参考文献
[1] 《预应力混凝土铁路桥简支梁静载弯曲试验方法及评定标准》 2003年12月
[2] 《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》 2005年5月
[3] 《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》 2010年12月
[4] 《铁路混凝土工程施工质量验收标准》 2010年12月
[5]《有碴轨道后张法预应力混凝土简支箱梁（双线）》 通桥（2008）2221A-Ⅱ 铁道部经济规划研究院发布 2008年 6月
[6] 叶见曙 《结构设计原理》 人民铁道出版社 1999年9月