早强、高强支座灌浆砂浆施工工艺研究

习勇超

摘 要：本文通过总结京沪高铁、津秦客专、吉图珲客专箱梁架设过程灌浆工艺中早强、高强支座砂浆的使用方法，介绍了简支箱梁支座砂浆灌注施工的过程控制、工艺流程、施工工艺等。

关键词：早强；高强；支座灌浆；施工工艺

一、概述

900吨预应力混凝土简支箱梁支座灌浆是将箱梁落至事先布置在墩台垫石内侧的临时支撑千斤顶上，通过调整四个千斤顶油缸的伸缩量，使各支座反力与四个支座反力的平均值相差不超过±5%，支座底平面与垫石顶面的间隙为20～30mm后，采用重力方式向垫石锚栓孔内注入无收缩早强高强支座灌浆料，使箱梁通过支座与垫石连成一体。

产品特征：具有良好的流动性，自流找平，不需振捣、抹压、无收缩、具有微膨胀性能的一种高品质聚合物改性水泥基复合材料，施工速度快、方便快捷，具有良好的抗裂性。根据在不同的施工温度下2个小时抗压强度即可达到20Mpa，具有非常高的小时强度，抗折强度高。完工后表面光滑平整，克服了传统砂浆所产生的不平整、开裂、剥落起粉等缺陷。有早强、高强、抗裂、高充盈等特点。能够适应冬季低温和夏季高温条件的施工。

适用范围：主要用于铁路轨道、支座填充、固定。也适用于各种工程抢修、加固工程、预制简支箱梁或现浇连续梁支座灌浆工程等。

二、支座灌浆工艺

早强、高强支座灌注砂浆，在高速铁路架梁工程施工使用中，经过工程施工人员多次试验、论证。摸索、总结出一套完整的施工工艺及流程图。由于目前还没有方便、准确检测砂浆层是否存在质量问题的方法，且对内部存在质量问题的砂浆层修复非常困难。因此，必须选择由铁道部建筑材料试验室推荐的，且信誉好、质量过硬的产品。

（一）主要性能指标表：

（二）主要施工工具。在施工过程中需要许多辅助工具，主要机具如下：立轴砂浆搅拌机2台，最大搅拌量100升～120升为宜。灌浆导流软管，以钢丝波纹管为宜。根据支座的型号及施工数量，可制作2套钢制模板，其中1套32m箱梁用模板，1套

24m、 20m箱梁共用钢制模板。磅秤、水桶、储料桶、水舀或小桶。喷雾器一只，用于支座下部混凝土上加湿喷水。燃气喷灯4台、两千瓦热水器两个，用于冬季低温时（0℃以下），加热伴和水使用。

（三）灌浆施工工艺流程

（1）准备工作。1）水灰比选定。每批砂浆进场时，产品合格证上均有一个水灰比，由于所处地域不同、施工时气温、温度、湿度差异，该水灰比往往不能很好的满足当时施工要求。此时，需要对该水灰比进行修正。为方便选择合适的水灰比，将最近7天内施工时所采用的水灰比及当时施工时的气温、温度等参数如实记录，根据施工时的气象参数选择相近的水灰比，并现场进行流动度测试。2） 砂浆及水称量。 支座灌浆料对水的质量要求较高，需达到饮用水的标准，砂浆、水称量需精确至0.1kg。3） 支座垫石凿毛。凿毛支座就位部位的支座垫石表面时，清除预留锚拴孔中的杂物，除去浮灰，油迹，杂物等不利于粘结的物质。用喷雾器将支承垫石表面浸湿，预埋螺栓预留孔内不得有积水。4） 模板安装。模板安装时，须在模板底部加一层橡胶条用来密封，调整模板与支座的相对位置，使模板与支座的距离为50mm。（2）砂浆搅拌。用伴和水湿润搅拌机及导流管，多余积水应排出。用磅秤、水桶称量砂浆和拌合水，砂浆称量完毕后先将砂浆倒入搅拌机内干搅2～3分钟，然后边搅边加水。当加水至80%时，停止加水并继续搅拌3～5分钟，最后加入剩余20%的水，全部加入完毕后，搅拌4分钟。将搅拌均匀的砂浆静置4分钟方能灌浆。砂浆搅拌时，要注意砂浆搅拌的时间，从开始加水搅拌至灌注完毕不能超过30min。（3）支座灌浆。搅拌机应放置梁端支座上方位置，安装砂浆导流管，将导管一端与搅拌机连接，另一端的塑料软管塞入支座底板下中部。灌浆前用少量清水对灌浆管进行清洗湿润，冲去管内壁的杂物。墩台垫梁石与支座底板之间缝隙很小，灌注时应使浆料缓缓流入，不能过快。搅拌机的放浆速度，以下部软管内浆料及时流出为宜。砂浆通过导流管浇注入支座空隙中，软管不得折叠、扭曲。直至从钢模与支座底板周边间隙观察到灌浆材料全部灌满为止，且砂浆不得高于支座底板5mm。（4）砂浆层养护。灌浆料灌注完毕后需要及时的进行养护。养护前，需要对砂浆料的凝固情况进行观察。养护时间夏天一般在灌注完毕后的5～10分钟，冬天一般在灌注后的10～20分钟，且冬天使用热水进行养护，并用棉被进行保温。（5）拆模。试验砂浆强度达到20MPa后，拆除钢模板，拧紧下支座板预埋锚拴，并拆除各支座的上下支座连接角钢及螺栓，拆除临时支承千斤顶，安装支座钢围板。拆模时，需小心谨慎，防止磕碰砂浆层表面。拆模后，对砂浆层表面进行清理。

三、施工中容易发生的质量问题、原因及采取的措施

（一）易发生的问题、原因及采取的措施。（1）冬季施工砂浆强度增长缓慢。经过技术人员的多次观察、试验发现：主要原因是施工环境温度低、水及浆料未加热及灌浆后的低温养护不当引起的。经过查阅大量的资料与实验发现。施工时气温在-5℃—10℃时，此温度范围为存在负温但主要为正温的温度条件，在此温度范围内，会影响砂浆强度的发展速度，但不会出现冰冻现象；主要采取加热伴和水及加强保温养护措施即可达到要求。进入冬季施工应提前做好各种防冻措施。关注天气预告，每天记录气温变化。施工时气温在-10℃—5℃时，此温度范围为存在负温而且主要为负温的温度条件，在此温度范围内，气温不仅会影响砂浆强度的发展速度，而且还可能造成桨体发生冰冻现象；应采取加热伴和水、物料、等预加热措施和保温加热养护措施。施工时气温在-20℃—-5℃时，此温度范围完全负温的温度条件，在此温度范围内，会严重影响支座砂浆2小时强度及后期强度的增长，并且造成桨体冻融，导致达不到设计规定的强度。此种情况应采伴和水、物料加热措施，支座预加热措施和保温加热养护措施。无论采取何种加热措施物料及伴和水均不得过分加热、一般水温不应超过60°在40°～60°为宜。冬季新浇筑的砼的养护应采取搭设专用保温棚、或采取1到2千瓦的电暖气保暖养护。每个支座放置两台两侧对程放置，保证环境温度大于15°。一旦发现砼出现冻融现象立即将整个支座灌注砼凿除重新灌浆。在各种条件下施工，砼试件应在同温度条件下养护成型，浇注2小时后或者适当延长时间，测试试件的抗压强度是否满足20MPa。必须在强度达到20MPa后，方可拆除临时千斤顶。否则需要继续进行加热养护。

（二） 夏季施工砂浆在支座中的流动速度缓慢，并有堵管现象。此种现象的出现一般是：环境气温高、垫石表面没有提前用水湿润，导流管及砂浆搅拌机本身也吸收一部分桨体水分。搅拌机内储存的砂浆在高温环境中桨体中水分损失较快，损失一部分水分，在灌浆过程中，桨体中的部分水分被垫石吸收造成砂浆的流动度变小，初凝时间加快。部分砂浆在导流管中快速凝结造成堵管。因此在夏季高温环境中施工，需要采取降温措施。或适当加大水料比。一般气温高于35°时，需要采取降温措施。在搅拌时，搭置遮阳伞，避免搅拌机及其它搅拌设备、CM-W-11砂浆材料等温度过高；必要时，现场准备冰柜，制备冰水作为拌合水。也可以将搅拌机和材料放在箱梁内部，进行搅拌和浇注。在高温时施工，可先灌注4个锚拴孔，灌注高度与混凝土垫石基本持平或略低即可，然后再灌注支座剩余部分，直至达到施工要求。当环境气温在30°左右时为防止水分流失过快，可适当加大水料比，但CM-W-11砂浆材料对水料比十分敏感，CM-W-11砂浆配合比为：拌合水：CM-W-11砂浆=13：100，即水料比0.13。水料比过大砂浆流动度大凝固时间长，且影响后期砼强度的增长。水料比过小砂浆凝固快，易堵塞导流管且支座与垫石之间缝隙很小（设计规定支座底部与垫梁石之间的厚度不小于20㎜不大于30㎜）不易达到密实，拆模后砼表面不充盈等。根据多次现场总结及试验，周围温度在15-25°水料比定为0.125为宜。高于25°时可适当加大水料比至0.13，灌注前应把垫梁石表面湿润。

（三） 砂浆2小时前强度达不到20Mpa，但延长一段时间后强度达到，拆模后砼表面出现水泡。原因施工时水料比大，特别是雨季墩台垫梁石已吸水达到饱和，或者预留孔内的雨水未清理干净。如果此时还按照0.13的配合比施工，砂浆的流动度加大，浆料过希，使砂浆达到20Mpa的抗压强度时间延长。所以雨后施工应适当减小水料比，用海绵将预留空内的水分吸附干净。

（四）拆模后砼表面气泡多。原因是：砼灌注前的静置时间不足，砂浆灌注预留孔后气泡不易溢出。砂浆搅拌后必须静置几分钟，否则砂浆中气泡多，灌注完毕后支座下部的气泡不易溢出。灌注前的砂浆静置时间一般不少于4分钟，使气泡在搅拌机里充分溢出，观察气泡不往上翻即可，根据现场实践一般静置3-4分钟砂浆中起气泡本排完。也可用附着式震动器辅助气泡溢出。

综上所述，砂浆层主要用来支撑箱梁，砂浆层灌注质量的好坏直接关系到箱梁的稳定性及列车运行安全，因此支座灌浆应作为900吨箱梁架设的关健工序。由于采用无收缩早强高强灌浆料，属于采用新材料、新工艺，目前，还没有很成就的灌注工艺及检测方法，需要不断完善支座灌浆施工工艺及养护措施，特别是低温、高温养护措施。

参考文献：

[1] 《辅助导梁式架桥机架设工艺》作者：刘中天 由中国铁路出版社出版 出版日期：2006.6.1

[2] 《秦沈客运专线箱梁和轨道工程施工新技术》作者： 吴信然、杨启兵 由中国铁路出版社出版 出版日期：2003.11.25

[3] 《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》作者：中国中铁总公司 由中国铁路出版社出版 出版日期：2005.9.17

[4] 《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》作者：中国中铁总公司 由中国铁路出版社出版 出版日期：2005.9.22