裝配式橋梁預(yù)制混凝土構(gòu)件UHPC連接安裝關(guān)鍵施工工藝

文/華天怡

1 工程概況

本工程新建立交匝道是在既有橋梁的基礎(chǔ)上增設(shè)往臨港主城區(qū)及科技城方向的兩根匝道，分別為T3、T6 匝道。T6 匝道分為兩段，總長約1.8km；橋梁標(biāo)準(zhǔn)寬度為9m。本方案主要針對T3、T6 匝道橋梁預(yù)制混凝土構(gòu)件的安裝，包括預(yù)制立柱、預(yù)制蓋梁。預(yù)制立柱1570m3；預(yù)制蓋梁約1072m3。其中承臺與立柱、立柱與蓋梁之間采用超高強度混凝土UHPC 進行連接。

2 UHPC 優(yōu)點、特點

UHPC 的主要成分包括：母材（核心技術(shù)）、細(xì)砂、石英、粉煤灰、水泥、高效減水劑、速凝劑、特制鋼纖維等，與普通混凝土的差異在于有更低的含水量，更少的粗骨料以及特定的顆粒級配，其強度可達至180MPa。其優(yōu)點如下：采用UHPC 接縫，鋼筋搭接長度≥10d，在標(biāo)準(zhǔn)組合內(nèi)力和承載能力組合內(nèi)力作用下基本處于彈性階段；UHPC 連接段的性能高于預(yù)制段，結(jié)構(gòu)破壞位于預(yù)制立柱部分，UHPC 連接段的性能滿足要求；鋼筋間距對構(gòu)件承載能力影響較小，鋼筋搭接施工誤差對構(gòu)件影響較?。籙HPC 連接預(yù)制拼裝具有良好的滯回耗能性能和抗震性能；經(jīng)200 萬次疲勞試驗后，在UHPC 與母材結(jié)合面處產(chǎn)生細(xì)微裂縫，但裂縫并未隨著疲勞次數(shù)的增加而發(fā)展；疲勞試驗后的純彎靜載試驗結(jié)果表明，構(gòu)件在破壞階段的變形能力和極限承載力并未降低。特點：鋼筋不焊接，搭接連接，施工快速、鋼筋定位要求低、適用于束筋布置（搭接長度適當(dāng)加長）。使用部位：墩柱與承臺連接處（空腔注漿、環(huán)縫連接）、墩柱與蓋梁連接處（空腔注漿、環(huán)縫連接）。

3 預(yù)制構(gòu)件安裝施工工藝

3.1 立柱安裝

立柱翻轉(zhuǎn)、起身,由于立柱為豎向澆筑和養(yǎng)生，水平運輸，待養(yǎng)生14d 且混凝土強度達到90%后，在立柱頂安裝吊架，立柱即可翻轉(zhuǎn)和起身。在翻轉(zhuǎn)與起身過程中，杯口處需墊防護墊。立柱安裝調(diào)整采用兩種工藝，一種為安裝牛腿千斤頂調(diào)整法，另一種為承臺平整度補償調(diào)整法[1]。

立柱運輸至吊裝現(xiàn)場并翻轉(zhuǎn)起身后，在立柱的4個面各焊接1 個鋼牛腿，作為千斤頂精調(diào)時的支撐點。每個鋼牛腿由1 塊40cm×13cm×2cm 預(yù)埋鋼板（立柱澆筑時預(yù)埋）、2 塊13cm×11cm×12cm 三角頂鐵、1 塊底座鋼板40cm×13cm×2cm 組成。承臺平整補償調(diào)整法,采用全站儀對承臺平面度進行測量，取立柱四個角點為測量控制點，使用不同規(guī)格的鋼墊片對承臺平整度補償找平找正，承臺平整度≤1mm；在下部工序試吊時，然后復(fù)測立柱垂直度，復(fù)核承臺平整度補償成果，直至立柱垂直度滿足要求。

3.2 立柱試吊

試吊前需在承臺面上彈出立柱邊線，根據(jù)邊線位置安裝擋漿板，與承臺臨時固定不鎖死，并在杯口下安裝1cm 厚橡膠調(diào)節(jié)墊塊。擋漿模板采用10#槽鋼制作，擋漿模板與承臺采用膨脹螺栓固定，接觸面采用雙面膠止?jié){。立柱翻身后拎起立柱后緩慢水平旋轉(zhuǎn)至橋墩處進行立柱臨時拼裝。在牛腿下安裝手動液壓千斤頂，通過精調(diào)千斤頂來校正立柱垂直度，擋漿板位置也做相應(yīng)的調(diào)整。垂直度滿足要求后將立柱拎起，鎖死擋漿板，測量和記錄立柱4 個面的坐漿厚度。垂直度由二臺全站儀或經(jīng)緯儀在縱、橫面同時觀測進行控制，允許偏差詳見驗收要求表。

3.3 立柱吊裝施工

預(yù)制立柱的吊裝，對于立柱高度高，重量大（T62匝道圓弧段和標(biāo)準(zhǔn)段），選用350t 履帶吊吊裝；其他立柱吊裝選用200t 履帶吊或200t 汽車吊吊裝。預(yù)制蓋梁的吊裝，預(yù)制蓋梁重量均不大，選用200t 履帶吊或350t 汽車吊吊裝。吊裝時在履帶吊履帶下或汽車吊支腿下鋪設(shè)2×5m 厚20cm 的路基箱。

3.4 立柱與承臺的拼接

承臺與墩柱結(jié)合面處理,承臺澆筑完成，混凝土強度達到要求后，還要對承臺交接面進行鑿毛處理。原則上所有UHPC 交接面都要進行鑿毛處理，鑿毛時注意對杯口保護，鑿毛粗糙面凹凸深度不小于6mm。墩柱腔內(nèi)鑿毛標(biāo)準(zhǔn)：鑿毛不宜過深，以不超過2mm 為宜。構(gòu)件預(yù)制后，腔內(nèi)有錯臺的混凝土，高低混凝土需順坡鑿除。在腔內(nèi)部分注漿導(dǎo)管，割成與混凝土表面平順。預(yù)留鋼筋上混凝土過多的地方，需采用鋼絲刷進行表面處理。

安裝擋漿模板，鑿毛完成后，在承臺上先安裝擋漿模板，擋漿模板比墩身尺寸大1cm。

坐漿，在模板內(nèi)抹M40 水泥砂漿找平層，找平層寬度為預(yù)制墩柱底混凝土寬度，保證M40 水泥砂漿層四面水平高差不大于2mm。待找平層強度達到要求后，方可進行墩柱安裝施工。坐漿料的強度要求：砂漿墊層拌漿時制取試件，每個拼接部位不少于3 組。立柱與承臺接縫間的砂漿墊層，應(yīng)采用高強度低收縮砂漿，28d 抗壓強度應(yīng)不小于47.4MPa。砂漿墊層宜選用質(zhì)地堅硬、級配良好的中砂，系度模數(shù)應(yīng)不小于2.6，含泥量應(yīng)不大于1%，且不應(yīng)有泥塊存在。砂漿墊層初凝時間宜大于2h。

UHPC 混凝土灌漿工藝，拌制工藝流程：試攪拌：試機完畢后根據(jù)材料配合比進行試拌，根據(jù)攪拌出料的表觀、和易性、擴展度試驗等，確認(rèn)施工攪拌流程標(biāo)準(zhǔn)。

正式攪拌：每盤攪拌出料均需要進行擴展度實驗、對于擴展度不符要求的材料嚴(yán)禁使用，采用調(diào)整現(xiàn)場配合比的方法進行調(diào)整，如果仍然無法達到使用要求，做廢料處理；嚴(yán)禁使用不合格的攪拌料進行澆筑施工。擴展度不符合要求，現(xiàn)場配合比的調(diào)整方法，根據(jù)材料擴展度，試驗技術(shù)員通過調(diào)整液劑的添加量來進行調(diào)整。配合比中各種材料的允許偏差為±1%。

攪拌流程：超高性能混凝土（UHPC）拌和采用立軸行星式快速攪拌機；項目經(jīng)理負(fù)責(zé)組織定期對攪拌設(shè)備進行檢修、保養(yǎng)、調(diào)試。粉料、鋼纖維材料、水準(zhǔn)備到位，空轉(zhuǎn)設(shè)備檢查設(shè)備運轉(zhuǎn)是否正常。拌和前，應(yīng)根據(jù)當(dāng)日天氣、溫度、濕度、風(fēng)速適當(dāng)調(diào)整拌和用水，并做好記錄。每日拌和前應(yīng)對攪拌機水計量裝置進行校準(zhǔn)，攪拌機內(nèi)壁應(yīng)濕潤且無明水殘留。攪拌應(yīng)按試驗規(guī)定的攪拌程序進行，攪拌程序為：A 啟動攪拌機—B 投入粉料（攪拌30s）—C 加水—D 攪拌240s（觀察物料狀態(tài)）—E 投入纖維、攪拌180s（觀察物料狀態(tài)）—F 出料。每盤投料時間為1.5min，攪拌時間為7.5min，卸料2min，每盤從投料攪拌到卸料合計為11min。攪拌加料過程，試驗員必須對粉料、鋼纖維、水的添加量、鋼纖維投料時間和速度嚴(yán)格控制。攪拌完成后，不得往成品UHPC 濕料中添加任何水或者外加劑?；炷翉臄嚢钑r間起至澆筑結(jié)束，一般要求在1h內(nèi)完成[2]。

灌漿前強度要求：試驗檢測，擴展度檢測要求是在攪拌完成時進行第一次擴展度檢測，需大于設(shè)計值700mm；一小時后(第二次)擴展度檢測，大于設(shè)計值600mm 才符合指標(biāo)要求，達到灌注條件。注漿方式，根據(jù)施工進度提供2 種泵送方式。

試驗段施工，橋墩高度低，采用固定式細(xì)石混凝土泵進行泵送灌漿。存在問題是，泵管按照需要搭設(shè)支架固定，泵管拆卸清洗困難，注漿時間長。

正式大規(guī)模施工，考慮到墩柱高度較高、泵管拆接困難，擬采用吊斗進行注漿，吊斗為自落式料斗。具體做法為用叉車將吊斗運至灌注橋墩位置，再用吊車將吊斗吊至注漿孔附近（承臺位置注漿的，吊斗放置在地面；承臺頂注漿的，吊斗放置在承臺頂面），然后吊車撤離。利用吊斗內(nèi)UHPC 良好的流動性，通過重力作用自動灌漿。大規(guī)模施工期間，可通過多配置料斗縮短施工時間。

UHPC 灌漿，選取1 個為灌漿孔，旁邊2 個為觀察孔，對面一個為冒漿孔。注漿時，采用插入式振搗棒振搗密實。4 個灌漿孔均應(yīng)進行插入振搗，插入深度約90cm；每個灌漿孔插入振搗時間為60～90s。振搗分兩次，第一次振搗時間為灌漿高度到達25cm 時；第二次為灌漿高度到達45cm 時。當(dāng)觀察到漿液基本充滿觀察孔時，封閉可采用土工布堵塞觀察口、用多層塑料膜進行封口。用6L 小桶在冒漿孔位置收漿。收漿時注意控制泵速。接料完畢后，進行擴展度測試。采用灌漿方量和冒漿雙重控制標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)灌漿方量（首件用、試驗用、損耗）達到，冒漿孔接收漿料完成后，可停止注漿。

養(yǎng)護，UHPC 澆筑完成后，應(yīng)立即封閉注漿孔及冒漿孔進行保濕養(yǎng)護。保濕養(yǎng)護持續(xù)時間不得少于7d。其中前3d 需要靜置養(yǎng)護；至少3d 后方可進行下道工序施工。

3.5 立柱與蓋梁拼接

蓋梁與墩柱結(jié)合面處理，蓋梁與墩柱結(jié)合面處理和墩柱與承臺結(jié)合面處理一樣，不再贅述。

坐漿，與承臺面坐漿一致。

UHPC 混凝土灌漿工藝，與立柱與承臺連接一致。

4 結(jié)語

隨著橋梁拼裝施工技術(shù)的普及和大量預(yù)制構(gòu)件的出現(xiàn)，橋梁施工逐步走向產(chǎn)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和規(guī)模化。對于預(yù)制柱的現(xiàn)場安裝，上述施工工藝可以方便快捷地完成預(yù)制柱的現(xiàn)場安裝，相較于上一代灌漿套筒連接技術(shù)，不僅提高了預(yù)制柱的安裝效率，縮短了施工周期，而且提高了安裝質(zhì)量，降低了安全風(fēng)險，對促進城市高架橋建設(shè)產(chǎn)業(yè)化具有良好的推廣應(yīng)用價值。