预制箱梁支座板空响情况的处理与防治

洪志军

摘要：预制箱梁支座板空响是指用钝器对箱梁的支座预埋板进行敲击时，会发出“咚咚”的空响声。支座板空响是大吨位箱梁预制中的常见“症状”，一直困扰着铁路客运专线和高速铁路桥梁生产。结合银西铁路客运专线乾县制梁场的工程实际情况，通过认真分析、科学实践和严格检查，找出支座板空响的原因，在施工中加以控制，为同类工程提供借鉴和经验。

关键词：高速铁路;预制箱梁;支座板;空响

中图分类号：U445.469

文献标识码：A

DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2019.09.055

1 概述

随着经济的快速发展，高速铁路在我国的道路建设中得到广泛应用[1]。高速铁路客运专线桥梁结构众多，但双线简支箱梁以其结构抗扭刚度大、建成后期养护工作量小等优点受到了人们的青睐[2]。简支箱梁的工厂化预制因其便于很好地控制其质量及不受气候等的影响在现代铁路桥梁建设中得到了广泛的应用，但预制箱梁支座板空响的质量通病一直困扰着铁路客运专线和高速铁路桥梁生产。所谓预制箱梁支座板空响，是指用钝器对箱梁的支座预埋板进行敲击时，会发出“咚咚”的空响声，这是由于支座与梁体混凝土之间存在空洞而导致。通常当现浇预制梁出现支座板空响的病害时，处理该病害的方法一般是在预制梁体中找到发生空响的空洞位置，然后把凝结不结实的混凝土清理掉，注入与梁体混凝土等级相同的水泥沙浆，便可以解决该类问题[3]。但是对于一些不便于清理的梁体位置，该方法便不可以使用。尽管在短时间内看来支座板空响的问题对预制箱梁的质量影响不大，但就使用寿命为100年的高速铁路来说，此问题对桥梁仍是一个安全隐患[4]，所以对预制箱梁支座板空晌病害的研究具有一定的实际意义。

银西铁路客运专线乾县制梁场承担银西站前3标406跨箱梁的预制任务，梁场在生产初期，技术人员对移出台位的箱梁支座板进行锤击检查时发现，有约30%左右的支座板存在空响现象，空响的支座板其空响范围比较大，说明支座空响病害普遍存在于预制箱梁结构中，因而对该问题的研究与解决显得尤为迫切。

2 原因分析

针对预制箱梁支座板空响的质量通病，梁场专门成立了技术攻关小组，该小组对现场施工的钢筋绑扎、混凝土浇筑、振捣和养护等各个环节进行全过程的监控，通过研究对支座板空响问题的原因有了一定的认识。从支座板空响出现的时间段来分析，支座板空响分为两个方面，即混凝土灌注时振捣不密实引起的空响和随混凝土强度的增长而发展的缝隙引起的空响。

2.1 混凝土灌注时振捣不密实引起的空响

混凝土灌注时振捣不密实引起的空响，主要与混凝土原材料的质量和施工振捣质量有关。混凝土原材料的质量直接影响混凝土的相关技术参数，支座板处混凝土的粘聚性、流动性、保水性与支座板空响息息相关。在混凝土振捣时由于支座板上方处的钢筋密度大，容易造成振捣不到位，导致局部漏振。另外支座处的钢材与混凝土材质不同会引起二者不能有机粘结病害，混凝土浇灌时会余留空气。

2.2 随混凝土强度增长而发展的缝隙引起的空响

混凝土强度的增长引起的裂缝所导致的空响产生原因较多，主要原因如下：①支座板所处的位置为梁端预应力锚固区，锚下混凝土在张拉预应力后产生压缩变形，压缩变形量以锚具中心区为最大，因此会导致支座板和混凝土间产生较大的剪力，使二者之间产生相对位移和裂缝。②支座板处钢材和混凝土的收缩率不同，在养护和储存过程中，支座板与梁体混凝土之间的温差会引起钢板与混凝土间产生细微缝隙。③混凝土收缩徐变导致裂缝的产生和支座板与混凝土不密贴。④支座板采用达可乐涂层，与混凝土粘接效果较差。

3 改進措施

针对支座板空响问题产生的各种原因，梁场在施工中采取了以下措施：①在箱梁预制时严禁使用不合格的原材料，对粒径、含泥量等参数超标的粗、细骨料一律清退。②严格控制支座板处混凝土的塌落度在180 - 220 mm范围，以便振捣密实。③在支座板处加强混凝土的振捣，调整支座板处的钢筋间距使混凝土更好地振捣密实。推荐使用附着式振动器或者插入式振捣棒进行振捣。④规范钢筋绑扎，在钢筋绑扎的过程中，在每块支座板上方腹板内由桥面至支座板位置安放一根直径70 mm钢管，钢管以深入到距支座板30 cm位置为宜，灌注支座板处混凝土时，振动棒通过钢管内腔深入到支座板上方振捣，振捣完成后将钢管抽出，如图1所示。⑤在支座板背面按照15 - 20 cm的间距横向加焊φ12的螺纹钢，增加支座板与梁体混凝土的接触面积，从而增大支座板与梁体混凝土之间的锚固力，能有效防止支座板与混凝土之间细微裂缝的开展，如图2所示。⑥在施工时支座板与混凝土内部空气气泡产生裂缝也是导致支座空响的原因，所以在施工时在支座板的中间位置钻φ15的圆孔，方便支座板和混凝土夹缝内的余留空气排出。⑦在箱梁初张拉前，解除支座板与底模板之间的定位螺栓，保证张拉过程中，支座板能自由移动，避免支座板与混凝土之间因变形不同步而产生细微缝隙。⑧当支座板施工结束后应对其覆盖保护，防止因天气、涂膜剂等污染支座板表面。

4 空响处理

为了确保预制箱梁支座板与梁体混凝土之间无空响现象，对已预制的箱梁逐一进行了检查，检查中有部分箱梁存在空响情况，对于出现空响的支座板采取注胶的方法处理，具体方法如下。

4.1 钻孔

用直径16 - 18 mm钻头，由梁底面往上钻透支座板预埋钢板，每处空响部位在空响范围边缘处或成对角线位置钻两个孔，如图3所示。

4.2 注胶

在钻孔位置处将压胶器具的螺帽焊接在支座板预埋钢板上，要求螺帽与钢板焊接牢固、密实，螺帽焊接好后将压胶器具拧紧，如图4所示。注胶时，胶液通过注胶嘴向空响处注胶，直至排气孔流出胶液后，先对排气孔封堵，再次注胶后，快速封堵注胶孔。

4.3 封堵

待胶体固结后，将焊接的螺帽卸掉，凿出钢板厚度范围内孔内固结胶体，打人短钢筋，将钢筋与钢板面焊接平顺用磨光机磨平，进行防腐处理。

5 结语

施工过程中采取上述改进措施后，攻关小组对移出台座的箱梁支座板进行了逐一敲击检查，空响率由以前的30%降至了5%左右，出现空响的支座板空响范围也明显缩小，只有局部空响。对于注胶处理的空响支座板，注胶后用榔头敲击，均未发现空响现象。

支座板空响是高速铁路和客运专线预制箱梁中常见的质量通病，直接关系到梁体的施工质量和后期维修的费用，本文通过乾县制梁场256跨箱梁的施工控制研究，总结处理支座板空响和防治箱梁支座板空响的经验和方法，为今后的高铁客专桥梁预制施工积累了经验。

参考文献：

[l]姜俊平.我国发展高速铁路快件运输的探索研究[J].黑龙江交通科技，2019，42 （1）： 176-178.

[2]李华强.横向拼装波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁关键技术[J].北方交通，2019（3）：23-26.

[3]郭万中，何志军.箱梁支座空响处理及预防措施[J].中国港湾建设，2012 （4）： 104-106.

[4]周亚军.箱梁支座板空响的预防与处理方法[J].山西建筑.2018， 44（ 6）： 170-171.