整體預(yù)制橋梁墩柱后澆杯口法安裝施工技術(shù)

儲 根 法

(安徽省交通建設(shè)有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230031)

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整體預(yù)制橋梁墩柱后澆杯口法安裝施工技術(shù)

儲 根 法

(安徽省交通建設(shè)有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230031)

結(jié)合某大橋下部墩柱安裝工程實例，介紹了整體預(yù)制橋梁墩柱后澆杯口法的工藝原理，并從墩柱承臺施工、限位墩施工、空心墩柱預(yù)制等方面，闡明了施工操作要點，指出該工藝具有施工效率高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、節(jié)約材料等優(yōu)點。

橋梁，墩柱，承臺，剪力釘

1 工程概況

在橋梁施工中，橋梁墩柱施工大部分采用現(xiàn)澆施工，但在近幾年工程施工正朝標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化的趨勢發(fā)展。橋梁墩柱采取工廠化預(yù)制安裝能提高墩柱的質(zhì)量，縮短下部結(jié)構(gòu)施工周期。國內(nèi)外對該工藝進行了許多研究和嘗試，但預(yù)制墩柱與基礎(chǔ)的連接一直是橋梁墩柱工廠化預(yù)制安裝的難題[1-3]。

預(yù)制墩柱與基礎(chǔ)的連接既要方便預(yù)制墩的就位和臨時固定，又要求連接固定強度高，具有良好的抗震性能。結(jié)合濟祁高速公路項目開展墩柱預(yù)制安裝工藝研究，利用高標(biāo)號混凝土的特性，將實心墩柱改為空心墩施工，按照離心法原理預(yù)制保證了混凝土的密實。安裝時通過限位墩、纜風(fēng)繩保證了墩柱的臨時固定和定位；墩柱通過限位墩、剪力釘、后澆杯口與承臺連接，并在底部設(shè)置鋼護筒，保證了墩柱與基礎(chǔ)的連接強度，提高了結(jié)構(gòu)的抗震性能。將剪力釘分為預(yù)制墩內(nèi)、杯口內(nèi)兩段，兩段之間采用直螺紋套筒連接，方便了施工。

濟祁高速永城至利辛安徽段路基工程04標(biāo)段位于亳州渦陽縣單集林場，為全封閉、全立交、雙向四車道高速公路，主線設(shè)計車速120 km/h，路基寬度27 m，主線里程樁號為K34+000～K45+925.5，全長11.926 km。標(biāo)段內(nèi)共設(shè)特大橋1座、大橋1座、中小橋17座。其中大橋下部墩柱為預(yù)制空心墩，共計預(yù)制空心墩156個，安裝接頭C40混凝土463 m3，連接處C40混凝土200 m3。

本工程大橋下部墩柱采用離心整體預(yù)制橋梁墩柱后澆杯口法安裝。

2 技術(shù)原理

1)墩柱預(yù)制時充分利用高標(biāo)號混凝土的特性，將實心墩柱改為空心墩施工，按照離心法原理保證了混凝土的密實。

2)承臺頂部預(yù)留限位墩和杯口鋼筋，安裝時通過限位墩保證了墩柱的臨時固定和定位；預(yù)制墩柱底部預(yù)埋鋼護筒及剪力釘鋼筋(預(yù)制墩部分)和連接直螺紋套管，吊裝至承臺初步安裝固定后，預(yù)制墩柱吊裝就位后在鋼筋直螺紋套管內(nèi)安裝剪力釘鋼筋(杯口部分)，在其底部的外周支模澆筑混凝土形成后澆式杯口,結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

3)墩柱通過限位墩、剪力釘、后澆杯口與承臺連接，并在底部設(shè)置鋼護筒，保證了墩柱與基礎(chǔ)的連接強度，提高了結(jié)構(gòu)的抗震性能。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→墩柱承臺施工→限位墩施工→空心墩柱吊裝施工→剪力釘安裝施工→杯口鋼筋綁扎施工→杯口混凝土澆筑施工→橋梁上墩結(jié)構(gòu)施工。

3.2 操作要點

3.2.1 施工前準(zhǔn)備

1)熟悉地質(zhì)報告、施工方案和施工進度計劃。2)技術(shù)人員熟悉設(shè)計圖紙，掌握地質(zhì)勘探資料、承臺截面尺寸、高度等相關(guān)參數(shù)。3)施工設(shè)備、材料進場，搭建臨時設(shè)施和安裝、調(diào)試設(shè)備，水電接通到位，并配備發(fā)電機組備用。

3.2.2 墩柱承臺施工

1)先進行承臺基坑開挖，基坑驗收合格后進行基礎(chǔ)墊層混凝土澆筑。當(dāng)墊層混凝土強度達到設(shè)計強度70%后，再綁扎承臺鋼筋。2)為了避免混凝土澆筑施工時的移位問題，綁扎承臺鋼筋時，所有交叉點均應(yīng)綁扎，承臺頂部根據(jù)設(shè)計圖紙預(yù)留杯口鋼筋及限位墩鋼筋，同時在承臺鋼筋底面和側(cè)面用混凝土預(yù)制塊作保護層。3)鋼筋骨架綁扎結(jié)束后，進行模板立設(shè)，嚴(yán)格控制其垂直度。采用型鋼、方木圍楞、對拉螺桿與基坑四周坑壁擠密、撐實。4)混凝土采用分批分層澆筑，上一層混凝土灌注應(yīng)在下一灌注層混凝土初凝前完成?；A(chǔ)混凝土澆筑至設(shè)計標(biāo)高后，及時灑水覆蓋養(yǎng)護，養(yǎng)護達到規(guī)定要求后即可進行模板拆除。5)承臺頂部預(yù)留限位墩鋼筋和杯口豎向鋼筋，墩柱未安裝前暫不焊接橫向箍筋，只對豎向鋼筋做臨時固定。現(xiàn)場施工如圖2所示。

3.2.3 限位墩施工

1)測量放樣：在承臺施工完成后，采用全站儀對限位墩的中心點進行精確放樣，利用墨斗彈出十字線且延長至承臺邊緣，同時做好標(biāo)記，以便后期預(yù)制墩柱吊裝的平面位置控制。2)鋼筋綁扎：鋼筋綁扎前對接觸面進行鑿毛處理，鋼筋綁扎根數(shù)及間距須嚴(yán)格按圖紙設(shè)計要求，并在內(nèi)部綁扎兩層鋼筋網(wǎng)片，鋼筋網(wǎng)片與承臺預(yù)留鋼筋綁扎成整體，經(jīng)監(jiān)理工程師驗收合格方可進行下道工序。3)模板安裝：模板由生產(chǎn)廠家圈制而成，采用兩個半圓5 mm厚鋼板，并設(shè)牛腿，接縫處采用螺栓連接。4)澆筑混凝土：采用C30混凝土進行澆筑。5)考慮到預(yù)制墩柱重量較重，砂漿容易壓碎，影響后期預(yù)制墩柱安裝及垂直度的校核等，因此采用細(xì)石子混凝土進行精平處理?，F(xiàn)場施工如圖3所示。

3.2.4 剪力釘加工

剪力釘根據(jù)設(shè)計規(guī)格要求預(yù)制，制作時直徑誤差應(yīng)控制在0.3 mm以內(nèi)。預(yù)制完成后，運抵施工現(xiàn)場，并存放在干燥、通風(fēng)的庫房。

剪力釘分為預(yù)制墩內(nèi)、杯口內(nèi)兩段，兩段之間采用直螺紋套筒連接。

3.2.5 空心墩柱預(yù)制

1)墩柱在工廠內(nèi)采用高強混凝土通過離心法成型，墩柱預(yù)制主要工藝流程：鋼筋籠成型、裝配(預(yù)埋鋼護筒及鋼筋直螺紋套管)→外模安裝→喂料→合?！x心法澆筑墩柱混凝土→停機→吊出管?！羝B(yǎng)護→拆模→灑水養(yǎng)護。

2)鋼筋籠采取滾焊機滾焊成型。

3)鋼筋籠成型后，在墩柱底部安裝固定鋼護筒、剪力釘。鋼護筒用專用卷板機卷制而成，在鋼護筒壁上按照圖紙沖制剪力釘孔。安裝剪力釘，剪力釘套筒緊貼外側(cè)鋼護筒，預(yù)制墩內(nèi)部分點焊固定在鋼筋籠主筋上。擰開剪力釘杯口部分，將套筒外口用塑料套包裹嚴(yán)密，以防漏漿。

4)墩柱用大型離心設(shè)備預(yù)制成型。

5)出廠前由質(zhì)檢員對預(yù)制墩柱外觀質(zhì)量、尺寸、鋼筋保護層厚度以及混凝土強度等進行檢驗，并在橋墩任一端內(nèi)壁標(biāo)記生產(chǎn)日期、班別、管模編號、長度及質(zhì)量等級代號等，質(zhì)量檢驗合格后方可運至安裝現(xiàn)場?，F(xiàn)場堆放如圖4所示。

3.2.6 預(yù)制墩柱吊裝施工

1)預(yù)制墩柱卸車時用兩根帆布帶采用捆綁式起吊，吊放至平整的場地內(nèi)，預(yù)制墩柱底部墊設(shè)枕木。2)預(yù)制墩柱安裝前，清除承臺表面雜物，同時對承臺頂部的預(yù)留鋼筋、限位墩以及預(yù)制墩柱底部的剪力釘進行質(zhì)量檢查，檢驗合格后方可進行吊裝施工。3)預(yù)制墩柱采用可調(diào)高度式重型龍門吊或大型吊機起吊安裝，預(yù)制墩柱的平面位置及垂直度控制使用3臺全站儀同時觀測，高程使用水準(zhǔn)儀和鋼尺配合測放。4)吊裝應(yīng)嚴(yán)格遵守輕放的原則，嚴(yán)禁拋擲、嚴(yán)防碰撞、嚴(yán)禁滾落。5)預(yù)制墩柱起吊吊點應(yīng)符合設(shè)計要求。6)利用吊車進行預(yù)制墩柱安裝，吊裝時保證預(yù)制墩柱完全垂直時，緩緩移至承臺限位墩位置處進行安裝，如圖5所示。

3.2.7 平面位置、垂直度校核

1)預(yù)制墩柱吊裝完成后，由測量人員對其平面位置、垂直度進行校核：a.平面位置控制：在安裝前由測量人員放出墩柱中心線，用墨斗彈線并延長至承臺邊緣，同時在四周定出邊緣線作為預(yù)制墩柱邊緣控制點，平面位置允許誤差控制在±10 mm。b.垂直度控制：采用兩臺經(jīng)緯儀配合直尺控制垂直度。c.纜風(fēng)繩設(shè)置：垂直度局部存在偏差情況下，采用纜風(fēng)繩進行調(diào)整。在墩柱吊裝前，每根墩柱設(shè)置3根纜風(fēng)繩，纜風(fēng)繩一端固定在墩柱頂部的預(yù)留鋼筋上，另一端與地錨固定連接。

2)經(jīng)監(jiān)理工程師對預(yù)制墩柱平面位置、垂直度校核結(jié)果驗收合格后，方可進行下一道工序的施工。

3.2.8 剪力釘安裝施工

1)預(yù)制墩柱到場后成品按要求對外觀、強度、鋼筋保護層厚度進行再次驗收，合格后及時組織技術(shù)人員進行剪力釘?shù)陌惭b施工。2)剪力釘安裝前，應(yīng)先清除表面的銹斑、氧化皮、灰塵等雜物，且檢驗剪力釘規(guī)格和鋼筋直螺紋套管的規(guī)格應(yīng)一致，并確保絲扣干凈、完好無損。3)安裝剪力釘時應(yīng)對正軸線將剪力釘擰入預(yù)制墩柱預(yù)埋套管內(nèi)，然后用力矩扳手?jǐn)Q緊，力矩扳手的精度為±5%，擰緊值應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)定的力矩值，不得超擰，擰緊后的剪力釘應(yīng)作上標(biāo)記，防止漏擰。

3.2.9 杯口鋼筋、混凝土施工

1)由于空心墩柱底部已安裝剪力釘，在預(yù)制墩柱吊裝前綁扎杯口箍筋會與剪力釘相沖突，不利于預(yù)制墩柱的安裝就位，所以選擇在預(yù)制墩柱安裝就位后再綁扎杯口箍筋，如圖6所示。

2)根據(jù)設(shè)計要求，在預(yù)制墩柱底部的外周進行支設(shè)鋼模，模板支設(shè)范圍需確保澆筑的混凝土杯口能完全裹覆預(yù)留鋼筋，如圖7所示。模板安裝好后，現(xiàn)場技術(shù)員進行自檢，模板、各連接鋼構(gòu)件上的污垢應(yīng)清理干凈，經(jīng)監(jiān)理工程師驗收合格后方可澆筑混凝土。

3)杯口混凝土采用C40商品混凝土，罐車運輸，泵送混凝土連續(xù)澆筑。

4)混凝土澆筑完畢后，對杯口混凝土面應(yīng)及時進行修整、收漿抹平，待定漿后混凝土稍有硬度，再進行二次抹面。

5)杯口混凝土初凝后，根據(jù)規(guī)定進行灑水養(yǎng)護。

4 工藝特點

預(yù)制墩柱采用高標(biāo)號混凝土離心法整體預(yù)制，保證了墩柱的強度和混凝土的密實性；同時預(yù)制墩柱采用空心設(shè)計，大量節(jié)約了施工材料。在承臺頂面設(shè)置限位墩，在墩柱頂設(shè)置纜風(fēng)繩，對墩柱定位和臨時固定，且垂直度、位置調(diào)整校核方便。在預(yù)制空心墩柱底部設(shè)置鋼護筒并在外圍布設(shè)剪力釘，在承臺預(yù)留杯口鋼筋，外側(cè)支模澆筑混凝土形成杯口式墩壁，提高墩柱與后澆式杯口的整體性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。 將剪力釘分為預(yù)制墩內(nèi)、杯口內(nèi)兩段，兩段之間采用直螺紋套筒連接，保證了剪力釘?shù)倪B接強度且施工方便。

5 結(jié)語

通過對整體預(yù)制橋梁墩柱后澆杯口法安裝施工技術(shù)的技術(shù)原理、施工流程及操作要點的介紹，為預(yù)制橋梁墩柱安裝提供了新方法。該工法具有施工速度快、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、整體受力性能好、節(jié)約材料、施工環(huán)保等優(yōu)點，具有較好的經(jīng)濟和社會效益。

[1] 朱治寶,劉 英.跨海大橋大型預(yù)制墩柱的施工技術(shù)[J].橋梁建設(shè),2004(5):50-52.

[2] 閆明吉,殷天軍,卞蜀陵,等.上海長江大橋工程墩柱分節(jié)預(yù)制安裝施工技術(shù)[J].中國港灣建設(shè),2010(3):39-44.

[3] 魏鴻標(biāo).后澆接縫工藝在橋梁施工中的應(yīng)用[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊,2013(13)：8-9.

Based on the cup method centrifugal prefabricated bridge pier installation technology

Chu Genfa

(AnhuiProvinceCommunicationsConstructionCompanywithLimitedLiability,Hefei230031,China)

Combining with bridge bottom pier-column installation engineering example, the paper introduces the technological principles of integral prefabricated bridge pier-column post-pouring rim method, describes its construction operation points from aspects of pier-column cushion cap construction, limiting pier construction and hollow pier prefabrication, and finally points out its advantages, such as high construction efficiency, stable structure and material saving and so on.

bridge, pier, cushion cap, shear nails

1009-6825(2016)11-0163-03

2016-01-20

儲根法(1973- )，男，高級工程師

U445

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