客運專線轉體橋球鉸封固混凝土施工技術

楊自政

(中鐵十二局集團第三工程有限公司,山西 030024)

1 工程概況

新建京石鐵路客運專線滹沱河特大橋跨京廣鐵路(80.6+128+80.6)m預應力鋼筋混凝土轉體連續梁,單體主跨128 m，轉體質量12 000 t,與京廣鐵路營運線交角28°17′。為減少橋梁上部結構施工對既有鐵路行車安全的影響,采用“支架現澆、轉體就位”的施工方法,即先在鐵路兩側用支架現澆法澆筑梁體,然后通過平衡轉體使主橋就位、調整梁體線形、封固球鉸轉動體系的上下盤,最后澆筑合龍段貫通全橋。

轉體系統就位后,封固轉動體系的球鉸也就成為施工的關鍵,如何在保障合龍段施工工期的情況下快速完成球鉸封堵混凝土的施工,且要保障上轉盤、轉臺與下盤之間的封堵混凝土無空腔和縫隙,關系著封堵混凝土施工的成敗。

2 方案論證

根據整個轉體連續梁結構體系轉換要求,轉體完成后先將轉體球鉸封堵后,再進行合龍段的施工。因此施工方案既要保證及時澆筑封堵混凝土,又要能夠及時施工邊跨合龍段從而確保施工工期。就是在合龍段達到施工條件時,盡量縮短球鉸封堵混凝土的施工時間。

因上轉盤及轉臺底面都是水平面,在拐角處很容易形成空腔或者縫隙,方案中還應確保封堵混凝土施工的密實性。

3 方案比選

球鉸封堵混凝土施工可以采用2種方案：一是封堵混凝土一次澆筑完成,二是分2次澆筑成型。對2種施工方案進行比較,方案一施工時間長需要5 d,且混凝土密實度不好,上轉盤與轉臺拐角、轉臺與球缺拐角處會有空隙。方案二施工時間總共需要7 d,但第一次混凝土施工僅需要2 d,且第一次澆筑完成后不影響合龍段的施工,可以縮短合龍段施工時間,緩解工期壓力,且通過灌漿和壓漿可以保證混凝土內部不會留下空隙。因此球鉸封堵混凝土擬采用方案二施工,混凝土澆筑方案見圖1。

圖1 球鉸封堵混凝土施工示意

4 施工方法

因上轉盤和轉臺底面都為水平面,故上轉盤與轉臺、轉臺與球缺拐角處在澆筑混凝土時會留下空隙,鋼撐腳與轉臺拐角處混凝土也會有空腔。對于產生的空腔和縫隙可以采用壓漿的方法填滿,因考慮到所留空腔會很大,故先用灌漿填滿大部分空腔,剩余間隙再用真空輔助壓漿填滿。第一次澆筑轉臺以下部分的封堵混凝土,灌漿和壓漿填滿澆筑時留下的空隙后,再進行第二次封堵混凝土的施工,最后再灌漿和壓漿密實。

4.1 鋼撐腳的穩固

轉體精調完成后,首先穩固鋼撐腳。單個轉體結構體系鋼撐腳為6個,其中心離轉體中心距離為4.5 m,在1.1 m寬的環形滑道上均勻布置,撐腳與滑道之間有20 mm間隙。轉體精調完成后,清理干凈滑道上的黃油,用鋼楔塊揳入撐腳與滑道之間的間隙,每個鋼撐腳下用8個鋼楔,4大4小,前后左右均勻布置,揳緊后將鋼楔塊、鋼撐腳及滑道鋼板焊接牢固,焊縫要飽滿密實。焊好后在鋼撐腳底部鋼板周圍立模,模板高于鋼撐腳底部鋼板頂面50 mm,用支座灌漿料灌滿鋼撐腳與滑道之間的空隙,并包住鋼撐腳底部的鋼板,施工中控制好支座灌漿料的配合比,保障其強度滿足要求。

4.2 第一次封堵混凝土澆筑

第一次封堵混凝土澆筑轉臺以下,外側千斤頂反力座(包含千斤頂反力座)以內部分的混凝土。轉臺直徑為10.4 m,球缺直徑為6 m,從球缺邊緣到轉臺邊緣寬2.2 m。因轉臺底面為水平面,所以在澆筑混凝土時鋼撐腳后面及轉臺與球缺拐角處混凝土不能密實,會留下一定的空隙,為此需采用灌漿和壓漿的辦法來填滿空隙。

具體方法是在轉臺底面一周,鋼撐腳間隙之間均勻布置8根φ70 mm的波紋管,用膨脹螺栓和卡環固定于轉臺底面,膨脹螺栓打入轉臺內,下面焊接卡環固定波紋管,固定要牢固,保證在澆筑混凝土時波紋管不會移位和變形,前段離球缺側面留50 mm左右距離,保證灌漿時灌漿料不會被堵塞,后端彎起高于第一次澆筑的混凝土面,以便采用重力灌漿法灌漿。波紋管前段距球缺的距離應掌握好,距離太小灌漿達不到效果,距離大了澆筑混凝土時容易被堵住。然后再布置2圈帶有三通管的環形管道,并設有壓漿孔道和出漿孔道伸出模板外,管道采用φ30 mm的塑料管,一圈位于轉臺與球缺交角處,一圈位于鋼撐腳后面,遇到波紋管時繞過波紋管,其余位置也用膨脹螺栓和卡環固定于轉臺底面,一圈環形管道均勻布置12個三通管,管口朝上。有三通管的位置在轉臺底面鑿10 cm深的孔洞,使三通管朝上深入孔洞內,以便壓漿料從上管口溢出。詳見圖2和圖3。

圖2 波紋管及壓漿管平面布置

圖3 波紋管及壓漿管立面布置(單位：cm)

管道布置好后,在外側千斤頂反力座的外圍立模,模板高程比轉臺底面略高,模板加固好后澆筑第一次封堵混凝土。立模前所有與新澆筑混凝土的接觸面都要鑿毛處理,鑿出全部浮漿,露出新鮮混凝土面,并將渣子清理后用水沖洗干凈。混凝土澆筑時,先用清水將各個混凝土面充分濕潤,混凝土坍落度控制在200 mm左右。球缺底面為球面,振搗棒要深入其根部,振搗時輔以鋼釬和溜槽,保證混凝土的密實。

混凝土凝固后,采用重力灌漿法往預埋的波紋管內灌注支座灌漿料,灌漿料采用TY-B型無收縮高強灌漿料,與水配合比為： 1∶0.0145。使用攪拌機攪拌均勻后用漏斗從上轉盤頂面(灌漿高度3 m)順著管道往下灌,灌滿整個波紋管,只到砂漿面不再下沉為止。灌漿料在攪拌完成后40 min內必須灌注完成。

待灌漿料凝固后再采用真空輔助壓漿法從布置的環形管道中壓入M50壓漿料。壓漿材料為TY-A型預應力孔道灌漿劑,P.O 42.5水泥及水,三者比例為：0.1∶1∶0.35。先用真空泵將管道抽真空,待真空度達到-0.009～-0.006 MPa時,開始注漿,壓漿時漿體從三通管頂口溢出填滿縫隙,直到出漿孔出濃漿后關閉閥門,再持壓一段時間保證漿體密實。

4.3 剩余部分的混凝土封堵

第一次封堵混凝土施工完成后及時養生,達到強度后拆模,鑿出與下次澆筑混凝土接觸面的全部浮漿,清理干凈雜物,按設計要求焊接好上下轉盤之間的連接鋼筋,綁扎剩余部分鋼筋。在上轉盤下面再布置波紋管及壓漿管,方法同上面一樣。立模后澆筑剩余部分混凝土。待混凝土凝固后再從波紋管灌注C50支座灌漿料,再從塑料管內壓入M50砂漿確保縫隙被填滿,完成封堵混凝土的施工。詳見圖4、圖5。

圖4 波紋管及壓漿管立面布置

圖5 波紋管及壓漿管立面布置

為了保證混凝土的密實,澆筑上轉盤時,先預留一部分φ100 mm通氣孔,通氣孔盡量接近上轉盤和轉臺的拐角,更有利于后澆筑混凝土的密實。球鉸封堵混凝土施工完成后再用混凝土把通氣孔封閉。因是大體積混凝土,所以澆筑前要埋設冷卻管,澆筑完后通冷水循環降溫,加強養護,防止混凝土出現裂縫。灌漿和壓漿用量見表1。

表1 球鉸封堵材料用量 kg

4. 4 密實度檢測

密實度是反映混凝土強度、耐久性的重要指標。利用超聲波在均勻介質中傳播的速度為常數的原理,進行超聲波法檢測混凝土密實性。檢測結果表明封堵混凝土密實,無異常。

5 施工注意事項與控制要點

球鉸封堵混凝土施工時注意事項與控制要點如下：

(1)球鉸封堵混凝土施工前環形滑道上的黃油必須清理干凈,各個混凝土接觸面必須鑿毛處理；

(2)澆筑混凝土時,坍落度控制在允許范圍內的較大值,振搗要密實,不能漏振；

(3)灌漿料及壓漿料必須嚴格按照配合比施工；

(4)大體積混凝土施工注意埋設冷卻管,加強混凝土養護防止開裂。

6 存在的問題及對策

球鉸封堵混凝土施工過程中也存在著一些問題,妥善處理好這些問題,才能保證封堵球鉸混凝土滿足要求。

(1)球缺根部的混凝土振搗不便,為此采用溜槽輔助振搗。將溜槽伸入球缺根部,振搗棒順著溜槽振搗,保證混凝土振搗密實,不留死角。

(2)埋設管道不好固定,采用加密卡環和增加輔助鋼筋的辦法解決。通過打入的膨脹螺栓下焊接卡環固定管道,還可以通過增加鋼筋支架固定管道。

(3)上轉盤底面部位混凝土振搗不易密實,采用預留通氣孔的辦法,加強振搗,輔以灌漿和壓漿保證密實。

(4)大體積混凝土容易產生裂縫。在施工時埋設冷卻管,澆筑時控制好混凝土的坍落度和入模溫度,澆筑完成后加強養護,冷卻管通冷水循環降溫。

7 結語

轉體結構是轉體橋梁主要承重結構和旋轉結構,其質量的好壞是整個轉體橋梁施工的關鍵,球鉸又是轉動體系的核心,球鉸封堵混凝土施工的好壞直接關系到球鉸的使用壽命,對轉體結構體系封堵混凝土的施工工藝和控制措施的研究具有重要意義。通過嚴格的施工質量控制措施和組織管理,京石鐵路客運專線滹沱河特大橋跨京廣鐵路轉體連續梁已經完工,封堵混凝土各項指標均滿足要求,為類似的橋梁施工積累了寶貴的經驗。但超聲波檢測只能宏觀評定混凝土的密實度,要想完全弄清楚混凝土內部情況還需要有效的檢測方法。

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