中心城區(qū)高架橋雙節(jié)預制立柱拼裝技術(shù)

張學進 石初旭

1. 上海建工集團股份有限公司總承包部 上海 200080；2. 上海市基礎(chǔ)工程集團有限公司 上海 200433

傳統(tǒng)高架橋梁現(xiàn)澆立柱施工技術(shù)涉及腳手架搭設、鋼筋綁扎、模板支設、混凝土澆筑等諸多環(huán)節(jié)，做好一根立柱需要花費7～8 d，施工占地大、交通封交時間長、泥漿噪聲等污染嚴重。然而，現(xiàn)有高架工程大多地處中心城區(qū)要道，交通組織復雜，施工沿線居民區(qū)與企業(yè)較多導致施工環(huán)境極其復雜，需要解決施工擾民、運營影響、施工效率和施工安全風險等問題。高架橋梁預制裝配工藝運用先進的設計技術(shù)，突破現(xiàn)行施工規(guī)范，結(jié)合現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)管理模式，通過“工廠預制＋現(xiàn)場機械”的作業(yè)模式，實現(xiàn)了由傳統(tǒng)現(xiàn)場流水施工方式向現(xiàn)場施工與工廠預制并行施工方式的轉(zhuǎn)變，將現(xiàn)場工作效率提高了7倍，具有現(xiàn)場施工占地小、施工工期短、對現(xiàn)有交通影響小等優(yōu)點；同時，工廠化預制大幅減少了現(xiàn)場混凝土澆筑造成的環(huán)境污染[1]。

基于高架橋梁預制裝配施工技術(shù)的以上優(yōu)點，上海地區(qū)已在嘉閔高架、S3公路、國定路下匝道等高架橋梁工程中采用了該技術(shù)，以上工程中立柱均采用單節(jié)預制拼裝技術(shù)。然而，隨著高架橋梁立柱呈現(xiàn)出超長、超重等特點，受限于運輸線路、運輸限載和現(xiàn)場吊裝等因素，超長、超重單節(jié)立柱施工已不能適應新的施工需求，施工中必須對高架立柱采取小型化處理，國外甚至已經(jīng)有多節(jié)拼裝的成熟技術(shù)[2-4]。為此，本文結(jié)合北虹路立交超高、超重立柱施工實際需求，在已有預制立柱拼裝技術(shù)基礎(chǔ)上進行再創(chuàng)新，探索雙節(jié)預制立柱拼裝施工技術(shù)，不斷完善和創(chuàng)新中心城區(qū)高架橋梁預制裝配生產(chǎn)和施工工藝。

1 工程概況

北虹路立交作為上海北橫通道與中環(huán)線的全互通立交，其空間結(jié)構(gòu)為4層，預制立柱共72個，超長、超重是其顯著特點。立柱高度1.948～19.300 m，質(zhì)量20.26～ 200.72 t，截面形式分為方形和圓形（圖1）。其中，方形截面尺寸包括1.5 m×1.5 m、2.0 m×1.5 m、2.0 m×2.0 m、2.0m×2.5 m、2.5 m×2.5 m；圓形截面直徑尺寸包括φ1.5 m和φ2.0 m。立柱均采用C40高性能混凝土。

圖1 兩種立柱截面示意

2 施工難點與對策

北虹路立交地下與空中管線眾多，交通組織復雜且緊鄰周邊建筑物，導致立柱吊裝作業(yè)空間十分有限。同時，考慮立柱實際運輸線路、車輛載重及起重總量等的限制，因此需要解決超長、超重立柱分節(jié)、節(jié)段高精度安裝定位與拼接及連接難題，保證立柱節(jié)段精確拼接和拼裝完成后的結(jié)構(gòu)強度滿足工程需求[5-6]。

2.1 立柱分節(jié)

經(jīng)測算，北虹路立交立柱單節(jié)的高度需控制在10 m以內(nèi)，質(zhì)量需控制在120 t以內(nèi)。為此，立柱分為上下2節(jié)預制；綜合考慮制作、運輸、設備起吊能力，分節(jié)長度控制在10 m以內(nèi)；為保證拼接面壓應力及立柱整體穩(wěn)定性，采取上節(jié)長、下節(jié)短的原則。雙節(jié)立柱結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 雙節(jié)立柱結(jié)構(gòu)示意

2.2 安裝及定位技術(shù)

2.2.1 平面定位

立柱平面定位通過上下節(jié)立柱中分線對中進行控制，鑒于混凝土外觀尺寸誤差較大，下節(jié)立柱以外露鋼筋中心設置中央分隔線，上節(jié)立柱以灌漿套筒中心設置中央分隔線（圖3）。

圖3 雙向觀測點

2.2.2 垂直度控制

雙節(jié)立柱無法像單節(jié)立柱那樣利用承臺等設置調(diào)節(jié)裝置來調(diào)節(jié)垂直度，同時拼縫間隙又小。為此，采用墊片微調(diào)的方法完成垂直度調(diào)節(jié)。墊片選用強度高、硬度大的環(huán)氧墊片，配備1、2、3 mm三種厚度即可滿足調(diào)節(jié)需要。

2.3 立柱拼接技術(shù)

2.3.1 平整度控制

立柱平整度是控制立柱安裝精度及對接質(zhì)量的關(guān)鍵，因此采用匹配法預制技術(shù)。下節(jié)立柱直接作為上節(jié)立柱底模，最后通過高精度水準儀對拼接面復核，平整度偏差控制在3 mm以內(nèi)。

2.3.2 拼接面施工

上下節(jié)立柱拼接面面積?。⒅孛妫捎贸Ｒ?guī)砂漿墊層濕接頭，存在拼縫間隙大、不密實、不美觀等顯著缺點?？紤]環(huán)氧黏結(jié)劑具有易成形、強度高、密封性好、干法施工等諸多優(yōu)點，因此將其作為雙節(jié)立柱拼接材料。

2.4 灌漿連接技術(shù)

灌漿套筒連接代替鋼筋連接是整個雙節(jié)立柱預裝拼裝技術(shù)的核心，而高強無收縮水泥灌漿料的施工則關(guān)系到灌漿連接技術(shù)的成敗。高強無收縮水泥灌漿料施工分為拌制及壓漿2個關(guān)鍵工序。

2.4.1 灌漿料拌制

灌漿料以高強度材料作為骨料，以水泥作為結(jié)合劑，水灰比僅0.12，因此灌漿料在拌制過程中異常黏稠，阻力很大，采用最高轉(zhuǎn)速425 r/min無級變速攪拌機，慢攪1 min，快攪3 min，保證漿料和易性及流動性（表1）。

表1 高強無收縮水泥灌漿料技術(shù)指標

2.4.2 灌漿料壓漿

高強灌漿料異常黏稠，對壓漿設備要求很高，常規(guī)設備很容易產(chǎn)生堵管、壓漿不密實、不連續(xù)等現(xiàn)象，采用吐漿均勻、連續(xù)，最大壓力為2.8 MPa的無級變速壓漿機，確保漿液的密實性和連續(xù)性。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 立柱預制節(jié)段高空拼裝作業(yè)

立柱預制節(jié)段拼裝操作平臺采用定型化附著式鋼平臺，為適應不同立柱截面，采用可拆卸組合式結(jié)構(gòu)，兼具美觀及施工方便諸多優(yōu)點。平臺通過立柱內(nèi)預留螺栓孔，采用高強螺栓連接在立柱上。

3.2 預制立柱節(jié)段安裝及質(zhì)量控制

3.2.1 節(jié)段吊裝前準備

節(jié)段吊裝前需對拼接面進行處理，保證拼接面干燥、無明水、無灰塵浮漿、無油污、無固化劑、無其他不利于黏合的污染物。

對節(jié)段預埋鋼筋露出部分表面進行打磨除銹，測量立柱頂面平整度。

3.2.2 立柱試吊

在攤鋪環(huán)氧黏結(jié)劑前，應先對立柱進行試吊，根據(jù)雙向測量的垂直度情況來進行墊板調(diào)整，邊測邊調(diào)，灌漿料壓漿孔道由人工輔助調(diào)節(jié)，最終平面位置誤差控制在1 mm，垂直度控制在0.02%H（H為立柱高度）。

3.3 環(huán)氧黏結(jié)劑施工

3.3.1 環(huán)氧黏結(jié)劑選擇

環(huán)氧黏結(jié)劑根據(jù)不同的工作溫度區(qū)間，選擇低溫、常溫、高溫三種型號。

3.3.2 環(huán)氧黏結(jié)劑攪拌

攪拌時先將A、B兩種包裝混合（A為環(huán)氧樹脂，B為固化劑），先用攪拌電頭人工拌和均勻后，再開啟拌頭，高速徹底攪拌3 min。

3.3.3 環(huán)氧黏結(jié)劑攤鋪

根據(jù)拼縫間隙決定環(huán)氧黏結(jié)劑攤鋪厚度，環(huán)氧黏結(jié)劑厚度四周比拼縫高，中間比四周高。攤鋪時可使用鏟子、刷子或戴手套直接用手涂抹，要確保拼接面被環(huán)氧黏結(jié)劑完全覆蓋。在膠體的可操作時間內(nèi)，將上下節(jié)立柱緊密地黏結(jié)在一起。擠壓結(jié)束后盡快清理掉從拼縫處擠出的黏結(jié)劑，拼縫處未擠出黏結(jié)劑的地方再進行補膠，以達到密封的效果。

3.4 高強灌漿料施工

高強灌漿料施工工藝流程如下：灌漿料倒入攪拌設備→計算水量并精確稱重→專業(yè)設備高速攪拌→灌漿料倒入儲漿設備→灌漿料倒入灌漿設備并連接壓漿口壓漿→出漿口出漿→持續(xù)出漿后停止壓漿并塞入止?jié){塞→下一個套筒。灌漿完成后及時清理殘留在立柱上的多余漿體。

4 工程實施應用效果

上海北橫通道北虹路立交工程超高雙節(jié)大型立柱施工成套技術(shù)的成功應用，有效解決了現(xiàn)場鋼筋加工精度低、模板與混凝土質(zhì)量易波動等問題，立柱外觀質(zhì)量優(yōu)，無明顯色差，光潔均勻；同時，立柱現(xiàn)場成品化預制拼裝，拼縫嚴密，節(jié)段對準誤差控制在2 mm之內(nèi)，灌漿連接接頭質(zhì)量可靠，一體化效果好（圖4）。

雙節(jié)立柱預制拼裝使得現(xiàn)場施工的效率呈幾何級數(shù)提升，節(jié)約了現(xiàn)場勞動力2/3以上，整個施工過程在不到1 h內(nèi)就完成。

圖4 雙節(jié)立柱拼裝完成效果

5 結(jié)語

雙節(jié)預制立柱拼裝技術(shù)在北橫通道新建工程Ⅰ標北虹路立交工程中成功應用，屬全國首創(chuàng)，標志著我國大型高架橋梁構(gòu)件預制小型化處理、現(xiàn)場多節(jié)段拼裝專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域又有新的突破，探索了橋梁預制裝配施工技術(shù)的發(fā)展方向。未來這一先進技術(shù)將在北橫通道天目路高架、上海S7公路等工程施工中廣泛應用。