李賽兵

中鐵二十四局集團上海鐵建工程有限公司 上海 200071

引言

一般橋梁梁部在預應力徐變、溫度變化、混凝土收縮、橋梁墩臺的沉降等因素影響下，長期將產(chǎn)生變形，使梁端產(chǎn)生空間位移。特別是高速鐵路橋梁在250～300km/h左右的速度下，對橋梁的沖擊荷載較大，同時高鐵橋梁采用耐久性混凝土設(shè)計，橋面采取全封閉、集中排水措施，為此對梁端伸縮縫的設(shè)計標準、施工質(zhì)量要求更高。本文結(jié)合滬杭高速鐵路松江特大橋橋面系施工情況，小結(jié)了TSSF型伸縮縫的施工工藝及質(zhì)量控制點。

圖1 伸縮縫構(gòu)造圖

1 TSSF伸縮縫的原理及特點

1.1 原理

TSSF型鐵路橋梁耐候鋼型鋼伸縮縫裝置，由耐候鋼型材、橡膠密封帶、錨固鋼筋等組成，伸縮裝置的構(gòu)造可以滿足其兩側(cè)梁體必要的順橋向、橫橋向和豎橋向位移以及轉(zhuǎn)動的需要。橋梁伸縮縫的異型型鋼與防水橡膠條之間的連接有一定的夾持性能，并保證在拉伸3倍伸縮量條件下，持荷15分鐘，夾持部位不脫離。防水膠條在注滿水24h后無滲漏。

1.2 特點

1.2.1 耐候鋼型材耐腐蝕性優(yōu)良?？紤]耐久性要求，伸縮裝置骨架型材選用耐腐蝕的耐候鋼，大大提高了型材的耐候性能。

1.2.2 耐候鋼型材采用整體熱軋加工成形，機械性能好，型鋼斷面尺寸準確，特別是型腔的尺寸精度高，對防水膠條的夾持性能優(yōu)良，防水性能可靠。

1.2.3 型材開口向上，便于防水膠條的安裝和更換。

1.2.4 橡膠條的抗老化性能優(yōu)良，考慮到防水橡膠條更換封閉交通很困難，采用耐臭氧老化性能極佳的三元乙丙橡膠制作膠條，同時增大了防水橡膠條斷面厚度，提高防水橡膠條的使用壽命。

1.2.5 防水橡膠條采用獨特的箱形結(jié)構(gòu)，在伸縮過程中防水橡膠條頂面始終與型鋼頂面平齊，即滿足伸縮性能，又能起到自動排碴作用，曲線上梁端間隙變化不能采用箱形結(jié)構(gòu)膠條時，采用帶式結(jié)構(gòu)膠條，滿足安裝需求。

1.2.6 高鐵橋梁伸縮裝置不承受車輪的直接作用，不考慮承載要求，TSSF型伸縮裝置構(gòu)造高度僅為38mm,可安裝在橋面保護層內(nèi)，不需要在梁體上安裝槽口，施工簡單方便。

1.3 結(jié)構(gòu)形式

TSSF橋梁伸縮縫結(jié)構(gòu)尺寸由伸縮量大小確定。表1列出了滬杭高速鐵路松江特大橋部分伸縮量對應的伸縮裝置結(jié)構(gòu)尺寸[1]。

表1 伸縮裝置結(jié)構(gòu)尺寸表

2 施工準備

第一，熟悉圖紙和安裝操作規(guī)程，預留槽口的先期調(diào)查。伸縮縫預留槽口由箱梁預留施工，由于滬杭高鐵箱梁采用在松江制梁場集中預制后經(jīng)架橋機安裝，或采用支架現(xiàn)澆而成，伸縮縫預留槽口的尺寸也不一致，如果預留槽口有較大缺陷，處理起來將費時費力，同時會嚴重影響伸縮縫施工進度，因此對槽口預留的尺寸情況進行實地核對一定要仔細、準確。松江特大橋有一現(xiàn)澆連續(xù)梁與預制箱梁銜接處，預留槽口的尺寸過大，曾由于現(xiàn)場核查疏忽，廠家沒有及時提供該型號的伸縮縫以致對工期略有影響。

第二，施工機械準備，機械設(shè)備、小型機具配備齊全，尤其是提供施工車輛過往的過橋必須質(zhì)量堅固、數(shù)量充足，以保證施工順利進行。

第三，施工材料準備，配齊備足防止污染橋面的帆布、塑料布、膠帶等材料，配齊備足養(yǎng)護用的塑料薄膜、草苫子、運水工具等[2]。

表2 伸縮縫施工材料表

3 施工方法

3.1 施工步驟

3.2 施工工藝和方法

3.2.1 清槽及缺陷修復。①清槽主要是將槽區(qū)內(nèi)的混凝土、填料垃圾、構(gòu)造縫內(nèi)雜物、積水等清理干凈，技術(shù)含量不高，但需要較多的人力和時間。應注意保護好槽口邊沿，不要翹起；保證槽口邊沿的平整，為安裝提供良好的基準面。本環(huán)節(jié)最重要的是清槽后對槽口的檢查以及嚴重缺陷的修復。筆者認為這是整個伸縮縫安裝工程中的關(guān)鍵。因為沒有合格的槽口，下一工序安裝則無從談起，嚴重影響進度；同時槽口有較大缺陷，不處理必將嚴重影響安裝質(zhì)量。②理順、調(diào)整槽內(nèi)預埋筋，對漏埋或折斷的預埋筋應進行修復，統(tǒng)一采用植筋膠或環(huán)氧樹脂進行鋼筋補植，補植深度不小于15cm，補植后的鋼筋須請業(yè)主代表、監(jiān)理人員共同驗看，合格后才能進入下道工序的施工。③施工后產(chǎn)生的所有棄料必須及時清理干凈，確保施工現(xiàn)場整潔。

圖2 清洗安裝區(qū)圖

圖3 預埋鋼筋圖

3.2.2 縫體安裝

3.2.2.1 伸縮縫安裝之前，安裝時的實際氣溫與出廠時的溫度有較大出入時，須調(diào)整組裝定位空隙值，伸縮縫定位寬度誤差為±2mm，要求誤差為同一符號，不允許一條縫不同位置上同時出現(xiàn)正負誤差。

3.2.2.2 安裝時伸縮縫的中心線與梁端中心線應相重合。如果伸縮縫較長，需將伸縮裝縫分段運輸，到現(xiàn)場后再對接，對接時，應將兩段伸縮縫上平面置于同一水平面上，使兩段伸縮縫接口處緊密靠攏，并校直調(diào)正。用高質(zhì)量的焊條，逐條焊接，焊接時宜先焊接頂面，再焊側(cè)面，最后焊底面，要分層焊接，確保質(zhì)量，并及時清除焊渣。焊接結(jié)束后用手提砂輪機磨平頂面。

圖4 伸縮縫鋼筋焊接對接圖

3.2.2.3 伸縮縫的標高控制與固定，采用龍門吊架和10×10角鋼作定位角鋼，使伸縮縫上頂面比兩側(cè)砼面層的標高低約2～3mm，控制伸縮縫的標高，然后對伸縮縫的縱向直線度也進行調(diào)整。伸縮縫的標高與直線度調(diào)整到符合設(shè)計要求后，可進行臨時固定，固定時應沿橋?qū)挼囊欢讼蛄硪欢艘来螌⑸炜s縫邊梁上的錨固裝置與預留槽內(nèi)的預埋鋼筋每隔2～3個錨固筋焊一個焊點，兩側(cè)對稱施焊，以保證抄平后的伸縮縫不再發(fā)生變位，嚴禁從一端平移施焊，造成伸縮縫翹曲。

圖5 調(diào)平圖

3.2.2.4 伸縮縫的焊接，固定后應對伸縮縫的標高應再復測一遍，確認在臨時固定過程中未出現(xiàn)任何變形、偏差后，把異型鋼梁上的錨固鋼筋與預埋鋼筋在兩側(cè)同時焊牢，最好一次全部焊牢。如有困難，可先將一側(cè)焊牢，待達到預定的安裝氣溫時，再將另一側(cè)全部焊牢。注意焊點與型鋼距離不小于5cm，以免型鋼變形。在焊接的同時，應隨時用3m直尺、塞尺檢測異型鋼的平整度，平整度應控制在0～2mm范圍，否則很容易出現(xiàn)跳車現(xiàn)象。在固定焊接時，對經(jīng)常出現(xiàn)的預留槽內(nèi)預埋筋與異型鋼梁錨固筋不相符現(xiàn)象，要采用U形、L形、S形鋼筋進行加固連接，以確?？p體與梁體的牢固連接。連接處焊縫長度應不小于10cm，應按照規(guī)范要求，采用淺接觸，保證焊接長度。嚴禁出現(xiàn)點焊、跳焊、漏焊等現(xiàn)象。伸縮縫焊接牢固后，應盡快將預先設(shè)定的臨時固定卡具、定位角鋼用氣割槍割去，使其自由伸縮，此時應嚴格保護現(xiàn)場，防止車輛誤壓。

圖6 對接焊接圖

圖7 調(diào)整安裝高度圖

3.2.2.5 模板安裝，模板多采用纖維板、薄鐵皮等，滬杭高鐵伸縮縫模板多采用纖維板，模板應做的牢固、嚴密,能在砼振搗時而不出現(xiàn)移動，并能防止砂漿流入伸縮縫內(nèi)，以免影響伸縮。為防止砼從上部縫口進入型鋼內(nèi)側(cè)溝槽內(nèi)，在施工過程中采取型鋼的上面用膠布封好。

3.2.2.6 橋梁伸縮縫混凝土的施工會截斷橋梁兩側(cè)盲溝內(nèi)的水的排出，造成橋面鋪裝出現(xiàn)水損壞，宜通過塑料軟管將橋梁盲溝內(nèi)的水排出橋面外，在澆筑混凝土時將排水軟管埋設(shè)到位。

3.2.3 砼澆注。①砼振搗時應兩側(cè)同時進行，為保證砼密實，特別是型鋼下砼的密實，用振搗棒振至不再有氣泡為止。②砼振搗密實后，用抹板搓出水泥漿，分4～5次按常規(guī)抹壓平整為止。這道工序應特別注意平整度，砼面比橋梁面的頂面略低1～2mm為宜，過高或過低都會造成跳車現(xiàn)象。

3.2.4 養(yǎng)生。①水泥砼澆筑完成后，應覆蓋麻袋或草苫子，嚴格灑水養(yǎng)生，養(yǎng)生期不少于7天。養(yǎng)生期間嚴禁車輛通行。②經(jīng)過養(yǎng)生，水泥砼強度達到設(shè)計強度的80%以上后，可安裝橡膠密封條，安裝前必須把縫內(nèi)充當模板的泡沫板、纖維板、漏漿的砼硬塊全部掏干凈后，嵌入橡膠條。

3.2.5 環(huán)境保護。①嚴禁將生活設(shè)施置于橋面或者路面之上，不準將生活垃圾拋棄在路面上；②施工用的機具、設(shè)備必須采取嚴格措施，避免漏油污染路面[3]。

4 施工中遇到的問題

滬杭高鐵的TSSF型伸縮縫在施工中遇到過不少問題，就主要問題總結(jié)了六點，供探討和總結(jié)。

第一，由于安裝開口預留伸長量不足，橡膠條拉斷，出現(xiàn)因橋面雨水下漏支座等金屬結(jié)構(gòu)件銹蝕，臺背與梁頭處掉進雜物擠壞臺背和梁頭現(xiàn)象。

第二，由于臺背和梁頭預留鋼筋缺損，或是施工時運料車輛將預留錨固筋壓壞，造成伸縮縫的鋼筋與伸縮裝置預留的錨固筋連接不夠，澆混凝土后伸縮縫整體剛度不足。

第三，梁頭與臺背預留的混凝土縫隙伸縮量不夠，由于施工不認真，將梁或板澆長，臺背耳墻澆筑尺寸不合圖紙要求，使安裝的伸縮縫沒有足夠的伸縮空間。

第四，安裝伸縮縫后澆筑混凝土的側(cè)幫模板支護不牢固不合格，澆筑混凝土振搗時使梁頭與臺背實際預留的縫寬不足，安裝后伸縮縫不起作用。

第五，由于伸縮縫出廠時不知這些伸縮縫何時何溫度條件下進行施工安裝，因此這些伸縮縫在出廠時暫標定預留量都是按照該型號縫的1/2標定出廠。到工地安裝時施工人員不會計算也不做調(diào)整，當這些伸縮縫在高溫季節(jié)安裝，預留的伸縮量就明顯不夠，在低溫季節(jié)安裝預留量按型號標定值的1／2安裝就太小了。

第六，伸縮縫安裝后澆筑的混凝土強度不夠，或是澆混凝土后養(yǎng)生不到位，使?jié)部p混凝土早期破壞。

5 質(zhì)量控制經(jīng)驗

就上面施工中遇到的問題，在工程實踐中摸索總結(jié)的基礎(chǔ)上形成了安裝控制經(jīng)驗。

第一，在施工之前一定要仔細、準確地對槽口預留的尺寸情況進行實地核對，對于不符合規(guī)范及設(shè)計要求的預留槽口，要及時地整改并應將其中的雜物、積水等清理干凈。

第二，在施工過程中要注意對臺背和梁頭等處的預留鋼筋的保護，嚴禁運料車輛碾壓。對漏埋或折斷的預埋筋應進行修復。

第三，在澆筑梁頭、臺背、臺背耳墻等處的砼之前，一定要仔細核對相應的尺寸，再滿足規(guī)范及設(shè)計要求后，方可澆筑砼，并在澆筑過程中，派專人負責監(jiān)督、指揮。

第四，對于伸縮縫后澆筑混凝土的側(cè)幫模板支護等薄弱環(huán)節(jié)一定要加強管理，首先在技術(shù)交底中應作為質(zhì)量控制的重點，其次在澆筑之前要仔細地檢查其模板的尺寸、穩(wěn)定性，再則在澆筑過程中，要派專人負責監(jiān)督、指揮。

第五，伸縮縫安裝季節(jié)的影響安裝季節(jié)不同伸縮縫預留富余量應有所不同。如果伸展變位為正，則混凝土收縮徐變引起的伸縮量始終為正，并在伸縮縫安裝初期發(fā)展較快，以后逐漸趨于穩(wěn)定常數(shù)，現(xiàn)設(shè)定該位移終值為30mm，如果伸縮縫安裝于夏季，此時是一年四季中溫度最高，暫不考慮一日之內(nèi)因溫度變化引起的伸縮變化，則在夏季之外的其他三個季節(jié)；梁體以伸縮為主，伸縮縫的變位以伸展為主，與混凝土徐變引起的變位是一致的。如果冬季時溫度降低而引起的梁體最大收縮量為20mm，則伸縮縫的最大伸展位移發(fā)生在混凝土收縮徐變?nèi)堪l(fā)生，為30mm+20mm=50mm。如伸縮縫安裝在冬季，則相對于冬季而言，其他三季內(nèi)結(jié)構(gòu)受平均溫度的升高而伸長，也即伸縮縫收縮，其與混凝土的收縮徐變引起的變位應反向，故伸縮縫的變位在（一20mm，30mm）范圍內(nèi)變化。當混凝土變位較小，而溫度變位最大時，伸縮縫收縮量最大。伸縮縫的最大伸縮變位為該收縮量與混凝土徐變變位絕對值之和。所以在實際的作業(yè)過程中，工程技術(shù)人員應結(jié)合安裝時的氣溫和所處的季節(jié)通過計算來選擇適宜的伸縮縫安裝富余量。

第六，應采用快凝高強膨脹混凝土，可以抵消錨固混凝土形成強度過程中產(chǎn)生的收縮裂縫，提高混凝土抗震抗?jié)B的密實度；混凝土澆筑應連續(xù)進行，小功率振搗密實，混凝土澆筑后覆蓋灑水養(yǎng)護7d達到強度后再開放交通。

6 結(jié)束語

為了保證橋面相接處的平整度，一方面要不斷改進伸縮縫的形式、材料。另一方面，伸縮縫的施工必須嚴格按照設(shè)計要求，施工隊伍必須有資質(zhì)和一定的經(jīng)驗。技術(shù)工種要持證上崗，有熟練的電焊工、鋼筋工及混凝土工等，專人統(tǒng)一管理，加強自檢，堅持按施工規(guī)范要求和成熟的工藝施工，才能確保伸縮縫的施工質(zhì)量。TSSF伸縮縫在滬杭高鐵的安裝過程中，積累了一定的經(jīng)驗，當然也存在著不足，但總體來講是可行的、質(zhì)量是可控的。