橋梁轉體支座后封混凝土壓漿質量控制技術研究

崔鳳坤，苗 雷，許 亮，潘韶軍

(1.山東交通學院 交通土建工程學院，山東 濟南 250357；2.中建八局第二建設有限公司，山東 濟南 250022)

0 引 言

近年來，轉體橋梁越來越多地應用于交通基礎設施工程項目建設中，但是由于其施工工藝的復雜性，在橋梁建設過程中產生了諸多不利于轉體橋梁承載的因素。其中轉體支座作為轉體過程中至關重要的結構，其各方面性能對橋梁整體安全均存在著巨大的影響，主要表現為：轉體支座相比于其上下部分結構尺寸較小，使得轉體橋梁存在結構“頸縮”現象，易引起橋梁結構出現應力集中，因此轉體支座部位成為影響橋梁結構整體安全性的一個薄弱位置。

為改善轉體橋梁施工工藝帶來的的缺陷，通常對轉體支座進行封固，使橋梁轉體支座位置形成一個更加穩定的整體，增加橋梁結構的安全性。同時為了防止轉體支座銹蝕以及封固不密實等隱患，仍需對轉體橋梁轉體支座封固技術進行必要的研究，但是目前國內外學者對轉體橋梁支座后封混凝土壓漿技術研究鮮有報道。

本文依托跨京九鐵路立交橋項目，利用振動傳感器對轉體橋梁支座后封混凝土壓漿質量進行研究，并對壓漿質量檢測結果進行分析，保證了支座封固的密實性，可以增加橋梁結構的整體性及安全性。

1 工程概況

董家口至梁山(魯豫界)公路寧陽至梁山(魯豫界)段是山東省“九縱五橫一環七連”高速公路網中“橫四”線的一部分。本項目在山東省梁山縣楊營鎮北與京九鐵路交叉，交叉處公路里程為K105+033.749，京九鐵路下行線里程為K502+323.0，交叉角度75.8°。擬建橋梁上跨鐵路聯全寬32.7 m，一般路段橋寬26.5 m，平面線形為直線。

轉體橋梁下承臺尺寸為25.3 m×21.5 m×5 m，上承臺尺寸為14.6 m×14.6 m×3 m，上下承臺之間采用轉體支座進行連接，橋梁轉體過程是通過連續張拉千斤頂拉動錨固于橋墩的鋼絞線，進而實現橋梁梁體的轉動。轉體完成后，再對轉體支座進封固，完成橋梁的整體施工過程。

2 后封混凝土壓漿質量控制系統

由于傳感器振幅大小與其周圍介質的材料特性有關，當傳感器位于不同介質中時，傳感器的振幅也有所不同。基于上述原理，研發了橋梁轉體支座后封混凝土壓漿質量控制系統。質量控制系統由主機、信號電纜、傳感器共同構成，其中主機由信號激勵接收系統、主處理系統、電源管理系統、操作系統以及顯示系統組成，可以完成電源管理、人機交互、傳感器激勵信號產生、傳感器信號接收采集分析處理等功能；信號電纜連接主機和傳感器，可以作為主機與傳感器之間信號傳輸的介質；傳感器對周圍介質進行測量并將測量信號傳輸給主機進行分析處理。

檢測具體工作流程如下。

(1)將傳感器安裝到預留的檢測孔道內，利用特定的信號電纜將傳感器與主機連接；

(2)在主機內輸入工程基本參數，激發傳感器激勵信號，進而激發傳感器振動；

(3)傳感器產生的振動頻率通過信號電纜傳輸到主機中，再通過主處理單元實現振動頻率的數據分析與處理；

(4)在漿液開始澆筑后，重復步驟(2)和(3)，對檢測孔道內的漿液情況進行連續評價，并通過主機顯示系統上顯示的傳感器振幅及能量值判斷各個時刻壓漿液狀態及澆筑質量。

(5)待壓漿飽滿且壓漿液達到一定的強度后，停止檢測并進行模板拆除。

3 后封混凝土壓漿質量控制現場實施工藝

轉盤封固過程是采用壓漿設備，通過上承臺預留的孔道，將制備好的水泥漿灌注到封固區域；再通過測試儀器激發檢測孔道內的傳感器振動。傳感器處于不同的介質中時，其振動衰減頻率也會不同，利用測試儀器接收傳感器的振動幅度，來判斷壓漿是否滿足飽滿。

3.1 后封混凝土壓漿工藝流程

(1)施工準備

準備施工所用的水、電以及相應的材料等，檢查壓漿所用設備的安全性以及可使用性。在上下承臺之間進行模板安裝，同時在設計位置預留壓漿飽滿度檢測孔道，而且必須注意檢測孔道位置準確，有防止位移變形的可靠措施。

(2)設備安裝

在靠近上承臺四個邊角的封固區域位置安裝檢測孔道，并在孔道內安裝傳感器，將其作為檢查工藝可靠性的手段和質量監督手段。檢測孔道的安裝有防止其位移的可靠措施，避免壓漿過程中孔道位置出現移動，影響壓漿質量檢測。

(3)漿液制備

漿液攪拌的投料順序：攪拌機中先加入全部拌和用水量→開動攪拌機→均勻加入全部壓漿劑(料)均勻加人全部水泥→再攪拌2 min。

(4)漿液檢驗

①攪拌均勻后，現場進行漿液質量檢測，漿液技術指標符合規范規定的要求，即可通過過濾網進入儲料罐。漿液在儲料罐中應繼續低速攪拌，以保持漿液的流動性。

②漿液檢驗方法常規試驗可按《公路橋梁施工技術規范》(JTG F90-2015)進行試驗。

(5)壓漿過程

①漿液壓入封固區之前，應首先開啟壓漿泵，使漿液從壓漿嘴排出少許，以排除壓漿管路中的空氣，水和稀漿。當排出的漿液流動度和攪拌罐中的流動度一致時，方可開始壓入封固區內。

②壓漿時，將四個預留孔道分為兩組，并依次進行壓漿。同一組孔道的壓漿連續進行，一次完成，且壓漿緩慢、均勻地進行，不得中斷。

③漿液自拌制至壓入孔道的延續時間不應超過40 min。漿液在使用前和在壓注過程中應連續攪拌，對因延遲使用所致流動性降低的水泥漿，不得通過額外加水增加其流動度，必須廢棄。

④采用振動阻尼傳感器對注漿質量進行實時監測，如有不實，及時進行補壓漿處理。壓漿過程中，應制作不少于3組尺寸為40 mm×40 mm×160 mm的試件，標準養護28 d，進行抗壓強度和抗剪強度試驗，作為評定水泥漿質量的依據。

⑤壓漿施工過程中應對施工具體情況進行記錄，同時采用孔道壓漿施工記錄儀對施工參數進行監測和記錄。

⑥壓漿完成后，待漿液強度達到規定值后方可進行拆模處理。

3.2 工程應用及監測結果分析

在轉體支座封固過程中，為了更好地監測混凝土封固質量，檢驗質量控制系統的有效性，必須設置合理的檢測孔道。依托跨京九鐵路立交橋轉體施工項目，在上下承臺之間支立模板，同時在靠近上承臺底面位置預留一定數量的監測孔道，并對各孔道進行編號。在壓漿過程中，通過對各個孔道內的監測數據分析，判斷壓漿是否飽滿，而且通過對比各孔道漿液狀態，還可以判斷壓漿是否均勻。限于文章篇幅，本文僅以2#孔道為例，列出傳感器監測數據。

由上述結果可以看出：如圖2(a)所示，監測到傳感器振幅衰減較為緩慢，而且監測儀器顯示能量值較大且能量條顯示為紅色，說明傳感器周圍介質阻尼系數較小，傳感器處于空氣中，壓漿未飽滿；如圖2(b)所示，監測到傳感器振幅衰減較之前加快，而且監測儀器顯示能量值有所降低且能量條顯示為黃色，說明傳感器周圍介質阻尼系數增加，傳感器處于壓漿液中，而且一段時間后，監測到傳感器振幅沒有發生明顯變化，壓漿飽滿；如圖2(c)所示，監測到傳感器振幅衰減較快，而且監測儀器顯示能量值較小且能量條顯示為灰色，說明傳感器周圍介質阻尼系數較大，壓漿液凝固。

圖2 2#檢測管實測振動信號

不同階段2#檢測孔道感器振幅具有不同的特征，通過質量控制系統可以準確判斷壓漿是否飽滿，經現場拆模后勘查發現，封固位置混凝土澆筑質量良好，未發現有明顯缺陷位置，因此利用傳感器振動的檢測方法對轉體支座后封混凝土壓漿質量檢測具有較高的可靠性，可以滿足施工質量要求。

4 結 語

轉體支座后封混凝土壓漿可以滿足施工要求，而且可以保證橋梁結構的安全性和整體穩定性，有利于橋梁承臺上部荷載合理傳遞到基礎部分。

利用振動傳感器進行質量控制，實踐證明轉體支座后封混凝土壓實度質量良好，而且此方法可以有效滿足封固混凝土在強度和質量等方面的要求，可以有效保證橋梁轉體支座的安全性和耐久性。

后封混凝土壓漿工藝及壓漿質量檢測技術可以大大提升結構的整體性能，有效節約施工成本，減少傳統施工工藝帶來的施工風險，并且施工及檢測工藝簡單。