市政橋梁預(yù)制拼裝施工技術(shù)

高昇偉

上海市浦東新區(qū)建設(shè)（集團）有限公司 上海 201206

近年來上海裝配式建筑設(shè)計施工迅速發(fā)展，S6嘉閔高架、S3公路（羅山路—周鄧公路）先期實施段、濟陽路快速化改造、軍工路高架等橋梁工程中均已廣泛應(yīng)用裝配式施工技術(shù)進行建造[1-4]。由于橋梁施工工期要求越來越嚴格，特別是城市高架橋施工會對地面交通造成影響，極大地減弱了道路通行能力。為了提高施工效率，降低橋梁施工對道路通行的影響，龍東大道改建工程高架橋承臺以上部位，采用預(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)，預(yù)制拼裝率超過90%，全部實現(xiàn)工廠制作，現(xiàn)場吊裝。

應(yīng)用預(yù)制裝配式施工技術(shù)進行城市高架橋的施工，可縮短施工時間，減少勞動力，降低對交通的影響[5-8]，降低施工事故發(fā)生風(fēng)險，是非常重要的橋梁快速施工技術(shù)，具有重要的實際意義。

1 工程概況

龍東大道（羅山路—G1503）改建工程4標樁號為K12＋ 150～K14＋400，全長2 250 m。龍東大道位于浦東新區(qū)，主線等級為快速路，高架采用雙向六車道規(guī)模，設(shè)2對出入口，位于凌空路兩側(cè)。橋梁立柱、蓋梁箱梁均采用工廠預(yù)制，現(xiàn)場吊裝的方式施工。

標準段結(jié)構(gòu)采用先簡支后連續(xù)小箱梁結(jié)構(gòu)，標準跨徑4 30 m，梁高1.6 m，標準段橋?qū)?5 m，3～4跨一聯(lián)。主線上跨凌空路和紅星河節(jié)點高架采用（48＋48＋62＋51） m全鋼結(jié)構(gòu)連續(xù)箱梁，橋面等寬25 m，梁高2.5～3.5 m，橫向分為4個箱梁，斜腹式形式。

標準段結(jié)構(gòu)橋墩采用雙立柱蓋梁形式，蓋梁結(jié)構(gòu)中心線處結(jié)構(gòu)高度2.5 m，縱橋向厚1.9 m，橫橋向全寬23.988 m，采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。立柱采用有四周倒圓角的矩形斷面，斷面尺寸為1.6 m（順橋向）×1.6 m（橫橋向）。標準段結(jié)構(gòu)橋墩采用矩形承臺，承臺尺寸為7.9 m 9.6 m，厚2.4 m，應(yīng)保證承臺頂面至路面的埋深不小于1.5 m。

平行式匝道橋墩為單立柱接蓋梁形式，蓋梁結(jié)構(gòu)中心線處結(jié)構(gòu)高度2.2 m，縱橋向厚2.4 m，橫橋向全寬6.9 m，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。立柱采用有四周倒圓角的矩形斷面，斷面尺寸為1.6 m（順橋向）×2.0 m（橫橋向）。平行式匝道橋墩采用矩形承臺，承臺尺寸為5.8 m 3.8 m，厚2.2 m。樁基均采用φ800 mm鉆孔灌注樁。

2 工程重點、難點

2.1 構(gòu)件預(yù)制安裝精度要求高

項目立柱、蓋梁采用灌漿套筒連接的預(yù)制拼裝施工工藝，構(gòu)件形狀復(fù)雜，模板材料大量采用數(shù)控等離子切割下料，精度由設(shè)備保證。

模板的拼接在型鋼搭設(shè)的平臺上進行，平臺安裝必須用水準儀進行測量，保證整個平臺表面的平面度誤差在1 mm之內(nèi)。

預(yù)制構(gòu)件鋼筋籠及套裝的安裝精度必須控制在2 mm范圍之內(nèi)，故而采用全工廠預(yù)制生產(chǎn)，后運至工程現(xiàn)場采用大型吊機安裝的方式。

2.2 地下管線眾多，保護要求高

工程地下管線眾多，除四大管線外，另有2條重要管線（合流污水箱涵、航油管）需要原位保護，對施工交通組織及構(gòu)件吊裝均需提早合理籌劃，采取有針對性的安全保護措施。

2.3 預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量大，起重吊裝安全要求高

立柱、蓋梁選用大型履帶吊吊裝，質(zhì)量最大蓋梁達240 t，履帶吊選用需要根據(jù)現(xiàn)場構(gòu)件質(zhì)量及最不利工況考慮，同時需要滿足相應(yīng)起重吊裝規(guī)范要求。

3 預(yù)制拼裝方案

立柱橋墩采用雙立柱形式，立柱最大高度11.55 m（LD28#墩），單根吊裝質(zhì)量約126.8 t（LD26#墩），整根預(yù)制，現(xiàn)場與蓋梁及承臺采用灌漿套筒連接。蓋梁標準段寬度的雙立柱蓋梁，結(jié)構(gòu)質(zhì)量約240 t，采取整體預(yù)制的施工方式，現(xiàn)場在立柱頂采用灌漿套筒與立柱連接。變寬段結(jié)構(gòu)橋墩構(gòu)造尺寸及立柱布置隨立柱高度、橋面寬度的不同而進行相應(yīng)變化。

橋墩結(jié)構(gòu)地面車道布置，橫橋向門式結(jié)構(gòu)。三立柱蓋梁采用橫向分為2段預(yù)制，現(xiàn)場安裝到立柱上后現(xiàn)澆濕接段連接成整體的方式。四立柱蓋梁橫向斷面布置成分幅，沉降縫設(shè)置在中分帶附近。

4 主要施工工藝流程

立柱承臺拼接工藝流程：拼接縫測量→鋪設(shè)擋漿模板→調(diào)節(jié)墊塊找平→充分濕潤拼接縫表面→鋪設(shè)砂漿墊層→立柱吊裝就位→調(diào)節(jié)設(shè)備安放→垂直度、標高測量→調(diào)節(jié)立柱垂直度→灌漿套筒連接或金屬波紋管連接。

立柱與承臺拼接前應(yīng)進行匹配拼裝，同時應(yīng)對外露鋼筋進行除銹處理。

立柱安裝施工工藝流程：墩柱運輸→墩柱翻轉(zhuǎn)→匹配安裝→插筋處理→承臺鑿毛、清理濕潤→安裝牛腿、調(diào)節(jié)墊塊→安裝擋漿模板→墊層坐漿→墩柱精調(diào)→套筒灌漿→安裝完畢。

蓋梁安裝施工工藝流程：匹配安裝→插筋處理→立柱清理濕潤→安裝調(diào)節(jié)墊塊→安裝擋漿模板→墊層坐漿→蓋梁精調(diào)→套筒灌漿。

5 施工關(guān)鍵工序

5.1 拼接面施工

承臺清理：在吊裝作業(yè)前應(yīng)進行準備工作，鑿毛承臺面及立柱端面。使用由柜式空壓機、儲氣罐、氣動鑿毛機等設(shè)備組成的氣動成套設(shè)備，對承臺面及立柱端面進行鑿毛作業(yè)。

對承臺鑿毛面進行清理，清理步驟為：先采用高壓水槍將承臺鑿毛面進行清塵及濕潤，再采用高壓氣管將表面多余水清除，最后確保承臺面不留水跡。

安裝擋漿板：在承臺面上彈出立柱的邊線，根據(jù)邊線位置安裝擋漿模板（圖1）。擋漿模板采用槽鋼制作，各邊應(yīng)比立柱尺寸大6 cm。擋漿模板與承臺接觸面采用雙面膠止?jié){。

承臺與立柱間的砂漿墊層采用C60砂漿，配合比為干料∶水＝100∶（17～18），一般取17.5。拌漿設(shè)備采用科尼樂立軸行星式攪拌機或自制攪拌機，攪拌時間為3 min。砂漿料攪拌完成后，將攪拌桶直接傾倒于承臺鑿毛面，用鐵板刮平墊層砂漿。

鋪漿完成后，在每根承臺預(yù)留鋼筋上套上止?jié){環(huán)（圖2），止?jié){環(huán)略高于漿液面。

圖1 承臺面擋漿板安裝

圖2 止?jié){環(huán)安裝

墊層坐漿施工技術(shù)要求：立柱與蓋梁的連接采用高強砂漿濕接縫連接的形式。在拼接縫位置，承臺拼接面鋪設(shè)擋漿木塊。承臺上布置調(diào)節(jié)墊塊，材質(zhì)采用不銹鋼，調(diào)節(jié)墊塊總高度控制在3 cm。調(diào)節(jié)設(shè)備采用普通千斤頂，根據(jù)測量要求調(diào)整立柱垂直度，牛腿通過螺栓與立柱進出漿口連接。

砂漿墊層施工的技術(shù)要點：

1）砂漿墊層拌漿時制取試件，1、3、5、7 d各制作1組，28 d制作2組。

2）立柱與承臺接縫間的砂漿墊層，應(yīng)采用高強低收縮砂漿，28 d抗壓強度應(yīng)不小于60 MPa，且不小于被連接構(gòu)件的強度等級，28 d彈性模量應(yīng)不小于30 GPa，28 d豎向膨脹率應(yīng)控制在0.02%～0.10%。

3）砂漿墊層宜選用質(zhì)地堅硬、級配良好的中砂，其細度模數(shù)應(yīng)不小于2.6，含泥量應(yīng)不大于1%，而且不應(yīng)有泥塊存在。

4）砂漿墊層初凝時間宜大于2 h。

5.2 立柱施工

立柱安裝前放置中心墊塊、安裝止?jié){環(huán)及4個方向的調(diào)節(jié)千斤頂，清理拼接面，下方采用200 mm 200 mm 21.4 mm橡膠墊塊；上方根據(jù)測量的承臺上方立柱中心標高確定鋼板厚度，預(yù)制立柱節(jié)段質(zhì)量小于60 t的采用厚5 mm的鋼板，質(zhì)量大于60 t的采用厚10 mm的鋼板；止?jié){環(huán)下方應(yīng)先插上橡膠環(huán)，再安上止?jié){環(huán)，止?jié){環(huán)位置應(yīng)在插筋以下約30 cm。

攤鋪砂漿完成，進行第2次下放立柱，立柱沿四周倒角限位板下放，并復(fù)測下口中線，中線墊塊未受力前可再次進行微調(diào)。

中線墊塊受力后，分級卸力，復(fù)測立柱上口中線，微調(diào)千斤頂，進行最終精調(diào)工作。下放過程中確保四周都有漿液擠出，保證坐漿密實。將擠出的砂漿清理干凈，并將砂漿面與擋漿板抹平。

立柱最重構(gòu)件為LD24，質(zhì)量為126.8 t。預(yù)制立柱采用截面形式為2.6 m 2.2 m的方形立柱形式，高9.24 m。采用1臺300 t履帶吊吊裝，吊機主臂長度為30 m。

吊裝時履帶吊極限工況為：300 t，主臂長度為30 m，作業(yè)半徑為10 m。在該工況下，履帶吊額定起重量為191.0 t，吊鉤質(zhì)量為2.8 t，吊索具質(zhì)量為0.5 t，履帶吊的實際起重量為130.1 t＜191 t，符合吊裝要求。

地基處理：吊機工作區(qū)域要保證地基穩(wěn)固，對基坑邊緣進行回填處理，回填需密實，邊坡距離吊車邊緣不得小于3 m，確保吊裝作業(yè)半徑滿足要求，吊機作業(yè)時履帶范圍鋪設(shè)路基箱板，滿足吊裝要求。若吊裝區(qū)為開挖過或地質(zhì)較差的地基，則需要采用磚渣換填處理，換填厚度為50 cm，并利用壓路機分2層碾壓壓實，壓實度滿足94%，頂面高程與施工便道一致，并在履帶下方鋪設(shè)2排路基箱板，路基箱規(guī)格6.0 m 1.6 m 0.2 m，有效受力寬度按照2.0 m計算。

5.3 灌漿連接工藝流程

本工程的灌漿連接工藝流程主要如下：灌漿料倒入攪拌設(shè)備→計量水量并精確稱重→水灰初拌（不少于30 s）→專用設(shè)備高速攪拌（不少于5 min）→漿料倒入儲漿裝置→漿料倒入灌漿設(shè)備并連接壓漿口壓漿→出漿口出漿或端部出漿→持續(xù)出漿后（不少于2 s）停止壓漿并塞入止?jié){塞→下一個套筒或金屬波紋管壓漿。

5.4 蓋梁施工

1）蓋梁與立柱之間的坐漿施工需使用登高車，坐漿料拌制好以后直接使用登高車在立柱頂面進行鋪漿，鋪漿做法與立柱承臺面相同。

2）蓋梁下落到橡膠墊板時，坐漿料應(yīng)在模板框的上方溢出，保證蓋梁底部坐漿飽滿。然后馬上使用高壓水槍對立柱表面進行清洗，避免污染立柱。

3）蓋梁吊裝前對立柱頂面進行清理濕潤，在立柱頂安裝擋漿模板。擋漿模板采用角鋼制作，模板與立柱接觸面采用泡沫條止?jié){（圖3）。

圖3 立柱安裝施工

蓋梁吊裝工況：蓋梁質(zhì)量236.64 t，使用350 t履帶吊進行吊裝。履帶吊主臂長36 m，作業(yè)半徑6 m。在該工況下，履帶吊額定起重量為282 t，吊鉤質(zhì)量為3.50 t，吊索具質(zhì)量為1.00 t，實際起重量為241.14 t＜282 t，負荷率85.5%，滿足要求。

6 結(jié)語

經(jīng)過現(xiàn)場立柱蓋梁吊裝施工檢驗，在工程進度、質(zhì)量、安全、社會效益和經(jīng)濟效益等方面都取得了良好的結(jié)果，驗證了預(yù)制拼裝施工技術(shù)的可靠性、可行性。

同時，通過立柱預(yù)制拼裝施工技術(shù)的工程實際應(yīng)用，培養(yǎng)了一批工程技術(shù)人員，在市政交通工程建設(shè)領(lǐng)域起到了一定的借鑒及推廣作用。但在擋漿板安裝、立柱就位過程中，坐漿料厚度控制、操作熟練程度等還應(yīng)進行進一步的完善。