客运专线转体桥球铰封固混凝土施工技术

杨自政

(中铁十二局集团第三工程有限公司,山西 030024)

1 工程概况

新建京石铁路客运专线滹沱河特大桥跨京广铁路(80.6+128+80.6)m预应力钢筋混凝土转体连续梁,单体主跨128 m，转体质量12 000 t,与京广铁路营运线交角28°17′。为减少桥梁上部结构施工对既有铁路行车安全的影响,采用“支架现浇、转体就位”的施工方法,即先在铁路两侧用支架现浇法浇筑梁体,然后通过平衡转体使主桥就位、调整梁体线形、封固球铰转动体系的上下盘,最后浇筑合龙段贯通全桥。

转体系统就位后,封固转动体系的球铰也就成为施工的关键,如何在保障合龙段施工工期的情况下快速完成球铰封堵混凝土的施工,且要保障上转盘、转台与下盘之间的封堵混凝土无空腔和缝隙,关系着封堵混凝土施工的成败。

2 方案论证

根据整个转体连续梁结构体系转换要求,转体完成后先将转体球铰封堵后,再进行合龙段的施工。因此施工方案既要保证及时浇筑封堵混凝土,又要能够及时施工边跨合龙段从而确保施工工期。就是在合龙段达到施工条件时,尽量缩短球铰封堵混凝土的施工时间。

因上转盘及转台底面都是水平面,在拐角处很容易形成空腔或者缝隙,方案中还应确保封堵混凝土施工的密实性。

3 方案比选

球铰封堵混凝土施工可以采用2种方案：一是封堵混凝土一次浇筑完成,二是分2次浇筑成型。对2种施工方案进行比较,方案一施工时间长需要5 d,且混凝土密实度不好,上转盘与转台拐角、转台与球缺拐角处会有空隙。方案二施工时间总共需要7 d,但第一次混凝土施工仅需要2 d,且第一次浇筑完成后不影响合龙段的施工,可以缩短合龙段施工时间,缓解工期压力,且通过灌浆和压浆可以保证混凝土内部不会留下空隙。因此球铰封堵混凝土拟采用方案二施工,混凝土浇筑方案见图1。

图1 球铰封堵混凝土施工示意

4 施工方法

因上转盘和转台底面都为水平面,故上转盘与转台、转台与球缺拐角处在浇筑混凝土时会留下空隙,钢撑脚与转台拐角处混凝土也会有空腔。对于产生的空腔和缝隙可以采用压浆的方法填满,因考虑到所留空腔会很大,故先用灌浆填满大部分空腔,剩余间隙再用真空辅助压浆填满。第一次浇筑转台以下部分的封堵混凝土,灌浆和压浆填满浇筑时留下的空隙后,再进行第二次封堵混凝土的施工,最后再灌浆和压浆密实。

4.1 钢撑脚的稳固

转体精调完成后,首先稳固钢撑脚。单个转体结构体系钢撑脚为6个,其中心离转体中心距离为4.5 m,在1.1 m宽的环形滑道上均匀布置,撑脚与滑道之间有20 mm间隙。转体精调完成后,清理干净滑道上的黄油,用钢楔块揳入撑脚与滑道之间的间隙,每个钢撑脚下用8个钢楔,4大4小,前后左右均匀布置,揳紧后将钢楔块、钢撑脚及滑道钢板焊接牢固,焊缝要饱满密实。焊好后在钢撑脚底部钢板周围立模,模板高于钢撑脚底部钢板顶面50 mm,用支座灌浆料灌满钢撑脚与滑道之间的空隙,并包住钢撑脚底部的钢板,施工中控制好支座灌浆料的配合比,保障其强度满足要求。

4.2 第一次封堵混凝土浇筑

第一次封堵混凝土浇筑转台以下,外侧千斤顶反力座(包含千斤顶反力座)以内部分的混凝土。转台直径为10.4 m,球缺直径为6 m,从球缺边缘到转台边缘宽2.2 m。因转台底面为水平面,所以在浇筑混凝土时钢撑脚后面及转台与球缺拐角处混凝土不能密实,会留下一定的空隙,为此需采用灌浆和压浆的办法来填满空隙。

具体方法是在转台底面一周,钢撑脚间隙之间均匀布置8根φ70 mm的波纹管,用膨胀螺栓和卡环固定于转台底面,膨胀螺栓打入转台内,下面焊接卡环固定波纹管,固定要牢固,保证在浇筑混凝土时波纹管不会移位和变形,前段离球缺侧面留50 mm左右距离,保证灌浆时灌浆料不会被堵塞,后端弯起高于第一次浇筑的混凝土面,以便采用重力灌浆法灌浆。波纹管前段距球缺的距离应掌握好,距离太小灌浆达不到效果,距离大了浇筑混凝土时容易被堵住。然后再布置2圈带有三通管的环形管道,并设有压浆孔道和出浆孔道伸出模板外,管道采用φ30 mm的塑料管,一圈位于转台与球缺交角处,一圈位于钢撑脚后面,遇到波纹管时绕过波纹管,其余位置也用膨胀螺栓和卡环固定于转台底面,一圈环形管道均匀布置12个三通管,管口朝上。有三通管的位置在转台底面凿10 cm深的孔洞,使三通管朝上深入孔洞内,以便压浆料从上管口溢出。详见图2和图3。

图2 波纹管及压浆管平面布置

图3 波纹管及压浆管立面布置(单位：cm)

管道布置好后,在外侧千斤顶反力座的外围立模,模板高程比转台底面略高,模板加固好后浇筑第一次封堵混凝土。立模前所有与新浇筑混凝土的接触面都要凿毛处理,凿出全部浮浆,露出新鲜混凝土面,并将渣子清理后用水冲洗干净。混凝土浇筑时,先用清水将各个混凝土面充分湿润,混凝土坍落度控制在200 mm左右。球缺底面为球面,振捣棒要深入其根部,振捣时辅以钢钎和溜槽,保证混凝土的密实。

混凝土凝固后,采用重力灌浆法往预埋的波纹管内灌注支座灌浆料,灌浆料采用TY-B型无收缩高强灌浆料,与水配合比为： 1∶0.0145。使用搅拌机搅拌均匀后用漏斗从上转盘顶面(灌浆高度3 m)顺着管道往下灌,灌满整个波纹管,只到砂浆面不再下沉为止。灌浆料在搅拌完成后40 min内必须灌注完成。

待灌浆料凝固后再采用真空辅助压浆法从布置的环形管道中压入M50压浆料。压浆材料为TY-A型预应力孔道灌浆剂,P.O 42.5水泥及水,三者比例为：0.1∶1∶0.35。先用真空泵将管道抽真空,待真空度达到-0.009～-0.006 MPa时,开始注浆,压浆时浆体从三通管顶口溢出填满缝隙,直到出浆孔出浓浆后关闭阀门,再持压一段时间保证浆体密实。

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时养生,达到强度后拆模,凿出与下次浇筑混凝土接触面的全部浮浆,清理干净杂物,按设计要求焊接好上下转盘之间的连接钢筋,绑扎剩余部分钢筋。在上转盘下面再布置波纹管及压浆管,方法同上面一样。立模后浇筑剩余部分混凝土。待混凝土凝固后再从波纹管灌注C50支座灌浆料,再从塑料管内压入M50砂浆确保缝隙被填满,完成封堵混凝土的施工。详见图4、图5。

图4 波纹管及压浆管立面布置

图5 波纹管及压浆管立面布置

为了保证混凝土的密实,浇筑上转盘时,先预留一部分φ100 mm通气孔,通气孔尽量接近上转盘和转台的拐角,更有利于后浇筑混凝土的密实。球铰封堵混凝土施工完成后再用混凝土把通气孔封闭。因是大体积混凝土,所以浇筑前要埋设冷却管,浇筑完后通冷水循环降温,加强养护,防止混凝土出现裂缝。灌浆和压浆用量见表1。

表1 球铰封堵材料用量 kg

4. 4 密实度检测

密实度是反映混凝土强度、耐久性的重要指标。利用超声波在均匀介质中传播的速度为常数的原理,进行超声波法检测混凝土密实性。检测结果表明封堵混凝土密实,无异常。

5 施工注意事项与控制要点

球铰封堵混凝土施工时注意事项与控制要点如下：

(1)球铰封堵混凝土施工前环形滑道上的黄油必须清理干净,各个混凝土接触面必须凿毛处理；

(2)浇筑混凝土时,坍落度控制在允许范围内的较大值,振捣要密实,不能漏振；

(3)灌浆料及压浆料必须严格按照配合比施工；

(4)大体积混凝土施工注意埋设冷却管,加强混凝土养护防止开裂。

6 存在的问题及对策

球铰封堵混凝土施工过程中也存在着一些问题,妥善处理好这些问题,才能保证封堵球铰混凝土满足要求。

(1)球缺根部的混凝土振捣不便,为此采用溜槽辅助振捣。将溜槽伸入球缺根部,振捣棒顺着溜槽振捣,保证混凝土振捣密实,不留死角。

(2)埋设管道不好固定,采用加密卡环和增加辅助钢筋的办法解决。通过打入的膨胀螺栓下焊接卡环固定管道,还可以通过增加钢筋支架固定管道。

(3)上转盘底面部位混凝土振捣不易密实,采用预留通气孔的办法,加强振捣,辅以灌浆和压浆保证密实。

(4)大体积混凝土容易产生裂缝。在施工时埋设冷却管,浇筑时控制好混凝土的坍落度和入模温度,浇筑完成后加强养护,冷却管通冷水循环降温。

7 结语

转体结构是转体桥梁主要承重结构和旋转结构,其质量的好坏是整个转体桥梁施工的关键,球铰又是转动体系的核心,球铰封堵混凝土施工的好坏直接关系到球铰的使用寿命,对转体结构体系封堵混凝土的施工工艺和控制措施的研究具有重要意义。通过严格的施工质量控制措施和组织管理,京石铁路客运专线滹沱河特大桥跨京广铁路转体连续梁已经完工,封堵混凝土各项指标均满足要求,为类似的桥梁施工积累了宝贵的经验。但超声波检测只能宏观评定混凝土的密实度,要想完全弄清楚混凝土内部情况还需要有效的检测方法。

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