模塊化預(yù)制及豎向翻轉(zhuǎn)橋梁立柱高精度安裝施工工藝研究

董志豐

（無(wú)錫交通建設(shè)工程集團(tuán)有限公司，江蘇 無(wú)錫 214100 ）

1 工程背景

國(guó)內(nèi)橋梁立柱施工多以現(xiàn)澆為主，危險(xiǎn)性大，效率低，施工工期長(zhǎng)，尤其在城市橋梁施工過(guò)程中，對(duì)交通、周邊環(huán)境及周圍居民生活影響較大，成品質(zhì)量也難有保證。模塊化預(yù)制+豎向翻轉(zhuǎn)橋梁立柱高精度安裝施工技術(shù)，則大大加快了施工進(jìn)度，保證了施工質(zhì)量。

2 工藝的詳細(xì)說(shuō)明及應(yīng)用

2.1 工藝特點(diǎn)

①在橋梁基礎(chǔ)施工同時(shí)，在預(yù)制場(chǎng)地預(yù)制橋梁立柱，然后現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)灌漿套筒和承臺(tái)預(yù)埋鋼筋連接安裝，立柱全工程化預(yù)制，安裝所需時(shí)間短，節(jié)省了大量模板的使用，保證了施工安全和質(zhì)量。

②預(yù)制橋梁立柱，結(jié)合數(shù)控技術(shù)和專用胎架，實(shí)現(xiàn)立柱預(yù)制施工的模塊化和標(biāo)椎化，使用套筒定位鋼板，先在胎架外制作套筒模塊，保證了預(yù)制拼裝灌漿連接套筒的精確定位，立柱外觀質(zhì)量、整體強(qiáng)度及平整度等符合要求。

③采用翻轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)備，將立柱或者立柱模板平移至翻轉(zhuǎn)臺(tái)，立柱可通過(guò)翻轉(zhuǎn)臺(tái)翻轉(zhuǎn)豎立，不需要吊具，降低了吊裝難度，保證了施工安全。

④在立柱吊裝就位過(guò)程中，在對(duì)應(yīng)承臺(tái)和立柱頂面安裝專用定位架，起到定位導(dǎo)向作用，激光垂直儀控制垂直度，并安置液壓式千斤頂輔助定位校正，立柱垂直度達(dá)到有效控制，安裝精度高。

2.2 工藝原理

①橋梁立柱預(yù)制原理

鋼筋通過(guò)數(shù)控下料加工，立柱鋼筋由底座、支架、掛片及定位板組成的專用胎架上加工制作，符合模塊化精加工的理念。使用套筒定位鋼板，先在胎架外制作套筒模塊，包括套筒、主筋及箍筋全部制作完成后，再整體吊入鋼筋籠胎架，然后采用可調(diào)節(jié)豎向支撐鋼管來(lái)支撐安裝立柱模板，將模板平移至翻轉(zhuǎn)架，安裝翻轉(zhuǎn)吊架和吊索具，可以直接翻轉(zhuǎn)模板使立柱豎立，不需要吊裝設(shè)備，調(diào)整后進(jìn)行混凝土澆筑，養(yǎng)護(hù)完成后，將立柱吊離澆筑臺(tái)座存放編號(hào)，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行后續(xù)施工。

②橋梁立柱安裝原理

預(yù)制立柱的同時(shí)，進(jìn)行橋梁基礎(chǔ)的施工，立柱承臺(tái)施工時(shí)預(yù)埋與立柱的連接鋼筋，拼裝前，在對(duì)應(yīng)承臺(tái)和立柱頂面安裝專用定位架，起到定位、導(dǎo)向以及提供千斤頂安裝底座的作用，然后立柱通過(guò)翻轉(zhuǎn)臺(tái)輔助吊裝，激光垂直儀控制垂直度，并在就位后安置四臺(tái)手動(dòng)頂升液壓桿和柱頂纜風(fēng)繩進(jìn)行輔助校正，校核無(wú)誤后進(jìn)行鋼筋連接套筒灌漿施工，完成立柱安裝，施工速度快，施工質(zhì)量得到有效控制。

3 工藝流程

施工操作流程圖如圖1 所示

圖1 裝配式橋梁立柱安裝施工流程圖

4 操作要點(diǎn)

4.1 立柱預(yù)制場(chǎng)地規(guī)劃

立柱預(yù)制場(chǎng)地采用封閉式管理，水路、電路統(tǒng)一規(guī)劃，線路相對(duì)固定，實(shí)現(xiàn)輸送線路最短化；半成品鋼筋、鋼筋骨架、成品立柱的流動(dòng)通道力求最短、流動(dòng)順暢、施工干擾?。涣⒅鶇^(qū)布置緊湊合理，按照預(yù)制立柱施工工藝流程進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，同時(shí)注意區(qū)內(nèi)交通、防洪排澇，環(huán)保設(shè)置合理；根據(jù)立柱施工工藝要求和移運(yùn)工序，合理布置預(yù)制區(qū)、存放區(qū)、運(yùn)輸便道，結(jié)合立柱數(shù)量和工期合理設(shè)置預(yù)制臺(tái)座和存放臺(tái)座數(shù)量；盡量做到人、車分流管理。

電能質(zhì)量國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEEE 1159-1995規(guī)定：一相或多相電壓瞬時(shí)跌落到0.1 p.u.以下的事件統(tǒng)稱為中斷[14](interruption)。其中，如果中斷時(shí)間持續(xù)半個(gè)周波至3 s稱為瞬間中斷(momentary interruption)；持續(xù)時(shí)間范圍在3 s至1 min的為瞬時(shí)中斷(temporary interruption)；如果中斷持續(xù)時(shí)間超過(guò)1 min的事件稱為持續(xù)中斷。

預(yù)制臺(tái)座基礎(chǔ)下采用預(yù)應(yīng)力管樁，管樁型號(hào)為 PHC-600（130）AB-C80-14，基礎(chǔ)采用C30 混凝土，龍門(mén)吊軌道采用條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)采用C30混凝土澆筑，基礎(chǔ)下采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁加固。

4.2 立柱預(yù)制加工

4.2.1 原材料進(jìn)場(chǎng)

鋼筋應(yīng)具備出廠質(zhì)量證明書(shū)，外觀驗(yàn)收合格后，按檢驗(yàn)批進(jìn)行試驗(yàn)，合格后方可使用。

4.2.2 鋼筋數(shù)控下料加工

鋼筋經(jīng)檢驗(yàn)合格后投入使用，箍筋下料加工采用數(shù)控全自動(dòng)鋼筋成型彎箍機(jī)進(jìn)行調(diào)直、剪切及彎配，采用盤(pán)制螺紋鋼可節(jié)約成本。預(yù)制加工廠內(nèi)配備數(shù)控全自動(dòng)彎箍機(jī)、數(shù)控彎曲剪切機(jī)、砂輪機(jī)、粗鋼筋鋸床、滾絲機(jī)等設(shè)備，確保下料長(zhǎng)度和加工精度嚴(yán)格控制在偏差±2mm 以內(nèi)，同時(shí)保證切割斷面平整光滑。加工運(yùn)輸過(guò)程中注意對(duì)半成品的保護(hù)。

4.2.3 鋼筋籠胎架制作

底座、支架、掛片及定位板是組成立柱鋼筋籠胎架的主要構(gòu)成部分。其中支架部分有伸出鋼筋端定位板支架、中間主筋掛片架立支架以及套筒端定位板支架。掛片部分有上下緣主筋掛片、左右緣主筋掛片、下緣箍筋掛片及手持式箍筋卡尺。在鋼筋籠胎架拼裝前，對(duì)于套筒定位板及定位框架、掛片開(kāi)槽等位置需要進(jìn)行更為精準(zhǔn)的測(cè)量，以確保各個(gè)部件驗(yàn)收復(fù)測(cè)合格。胎架底座的安裝應(yīng)保持水平位置，其安裝精度控制在±2mm 以內(nèi)。安裝完畢后，每個(gè)框架都保持同一條線。

4.2.4 鋼筋籠加工

在胎架上完成加工綁扎。為保證預(yù)制拼裝灌漿連接套筒的精確定位，使用套筒定位鋼板，先在胎架外制作套筒模塊，包括套筒、主筋及箍筋全部制作完成后，再整體吊入鋼筋籠胎架

4.2.5 模板安裝

先安裝軌道、臺(tái)車及翻轉(zhuǎn)架，再安裝底面模板和側(cè)面模板。安裝側(cè)面模板時(shí)，在模板安裝過(guò)程中采用可調(diào)節(jié)豎向支撐鋼管來(lái)支撐立柱模板，支撐設(shè)置間隔為1-2m 設(shè)置1 道，防止發(fā)生傾覆的危險(xiǎn)。接著安裝立柱鋼筋籠和頂面模板。而后將模板平移至翻轉(zhuǎn)架后進(jìn)行模板翻轉(zhuǎn)，拆除翻轉(zhuǎn)銷子，模板脫離翻轉(zhuǎn)架，將模板吊至澆筑臺(tái)座并固定，安裝操作平臺(tái)及拆除翻轉(zhuǎn)吊架后進(jìn)行砼澆筑作業(yè)。模板固定同時(shí)采用四邊纜風(fēng)繩及扳手葫蘆進(jìn)行固定及模板垂直度細(xì)微調(diào)整。

4.2.6 混凝土澆筑

預(yù)制立柱采用等級(jí)為C40 的高性能混凝土，通過(guò)立式澆筑工藝，一次性澆筑完成。澆筑前，混凝土運(yùn)輸車到場(chǎng)后須進(jìn)行30S 以上的高速自拌。澆筑過(guò)程中，由施工人員進(jìn)行放料，確保勻速不外溢，嚴(yán)格控制泵車上料速率，確保質(zhì)量；混凝土澆筑過(guò)程中采用30cm 左右的分層澆筑，利用50 型振搗棒進(jìn)行分層振搗密實(shí)，布棒間距不得超過(guò)50cm，每邊振搗點(diǎn)2 個(gè)交替錯(cuò)位向前振搗，每個(gè)點(diǎn)布料、振搗的時(shí)間應(yīng)達(dá)到1 分鐘以上的要求。施工時(shí)，需要由專業(yè)人員觀測(cè)混凝土的入模情況，及時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)施工狀況反饋給現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)人員?；炷翝仓_(dá)到收水面標(biāo)高時(shí)，需及時(shí)做好收水工作，嚴(yán)格控制縱橫向平整度。

4.2.7 立柱存放及保護(hù)

澆筑養(yǎng)生結(jié)束后須在場(chǎng)內(nèi)臨時(shí)存儲(chǔ)，采用豎立存儲(chǔ)，與澆筑狀態(tài)基本一致，運(yùn)輸采用廠內(nèi)大型龍門(mén)吊進(jìn)行豎向起吊至存梁區(qū)，豎立存儲(chǔ)。豎向吊點(diǎn)采用立柱頂預(yù)留的2 處鋼絞線吊索進(jìn)行，吊索在混凝土澆筑前預(yù)埋，錨固深度滿足受力要求。預(yù)制立柱從預(yù)制完畢后再預(yù)制場(chǎng)存放時(shí)間不得小于14 天，且砼強(qiáng)度及彈性模量應(yīng)達(dá)到100%。

4.3 立柱成品運(yùn)輸

預(yù)制過(guò)程中應(yīng)在表面明細(xì)位置進(jìn)行編碼標(biāo)識(shí)，包括工程名稱、施工單位名稱、監(jiān)理單位名稱、構(gòu)件編號(hào)、使用部位、生產(chǎn)日期等信息。產(chǎn)品出廠前，需對(duì)立柱的外形尺寸、外露鋼筋、鋼套筒、預(yù)埋件、外觀表面等進(jìn)行復(fù)檢，驗(yàn)收合格后方能貼標(biāo)出廠。

采用場(chǎng)內(nèi)大型龍門(mén)吊和翻轉(zhuǎn)臺(tái)來(lái)實(shí)施，先將立柱吊裝至翻轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)，然后利用翻轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)至水平位置，放倒過(guò)程中采用大方木或腳墊等進(jìn)行適當(dāng)抄墊，并設(shè)置好高強(qiáng)度尼龍吊帶，再通過(guò)龍門(mén)吊和尼龍吊帶進(jìn)行立柱的水平運(yùn)輸和裝車。立柱的裝運(yùn)選用6 軸重型平板半掛車。

4.4 承臺(tái)凹槽座漿

在立柱預(yù)制的同時(shí)，進(jìn)行橋梁基礎(chǔ)和立柱承臺(tái)的施工。將承臺(tái)蓄漿槽混凝土進(jìn)行鑿毛清理，將其表面浮塵、油污、松動(dòng)顆粒等清理干凈，并用水充分潤(rùn)濕，但不得存在積水。鑿毛要輕微細(xì)致，深度控制在10mm 即可以達(dá)到要求效果，同時(shí)把混凝土表面浮漿及松軟層全部剔除掉，大部分露出粗骨料，骨料外露75%即可。在基礎(chǔ)承臺(tái)面上劃出立柱安裝的十字中心線，測(cè)量承臺(tái)面標(biāo)高。根據(jù)立柱頂標(biāo)高及立柱預(yù)制立柱長(zhǎng)度，調(diào)整柱底鋼板和橡膠墊塊標(biāo)高，確保立柱安裝后，柱頂標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求。

4.5 定位裝置安裝

在對(duì)應(yīng)的承臺(tái)和立柱頂面上安裝專用定位架，起到平面定位、導(dǎo)向裝置以及千斤頂安裝底座的作用，為了保證現(xiàn)場(chǎng)拼裝無(wú)差錯(cuò)，在預(yù)制廠內(nèi)設(shè)置了安裝試驗(yàn)臺(tái)，構(gòu)件運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)拼裝前先在廠內(nèi)進(jìn)行試拼裝。預(yù)制立柱與承臺(tái)的拼接面應(yīng)進(jìn)行匹配施工，采用專用定位裝置保證預(yù)埋鋼筋的定位匹配。同一承臺(tái)上的兩立柱要同時(shí)安裝，兩柱柱頂之間設(shè)置定位設(shè)備。

4.6 立柱吊裝

立柱吊裝點(diǎn)為雙點(diǎn)預(yù)制吊環(huán)，采用φ70mmHPB300 鋼筋。吊裝設(shè)備選型按預(yù)制件中重量最大的預(yù)制立柱考慮，采用吊機(jī)配合翻轉(zhuǎn)臺(tái)將立柱翻轉(zhuǎn)豎立，在承臺(tái)面上劃出立柱安裝的十字中心線，放置立柱定位框架并固定，在定位框架的斜鍥槽內(nèi)安放擋塊。立柱起吊后對(duì)準(zhǔn)定位框架，沿定位框架擋塊，在定位框架內(nèi)緩緩下落，直至吊裝到位。

4.7 套筒灌漿連接

灌漿前，檢查套筒，確保腔內(nèi)通暢無(wú)雜物，立柱灌漿作業(yè)應(yīng)采取壓漿法從灌漿套筒下灌漿孔注入，當(dāng)灌漿料拌合物從構(gòu)件其他灌漿孔、出漿孔流出后應(yīng)及時(shí)封堵。散落的灌漿料拌合物不得二次使用，剩余的拌合物不得再次添加灌漿料、水后混合使用。灌漿作業(yè)應(yīng)保持連續(xù)，當(dāng)壓漿過(guò)程中遇到停電等突發(fā)情況時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配備應(yīng)急發(fā)電設(shè)備或高壓水槍等清理措施。灌漿完成后，及時(shí)清理殘留在構(gòu)件上的多余漿體。灌漿施工后，施工及監(jiān)理單位必須對(duì)出漿孔內(nèi)灌漿料拌合物情況實(shí)施檢查，灌漿料加水拌和30min 內(nèi)，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)出漿孔空洞明顯，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)灌，補(bǔ)灌后技術(shù)人員必須進(jìn)行復(fù)查。

5 經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益

通過(guò)裝配式施工工藝，在橋梁基礎(chǔ)施工的同時(shí)在預(yù)制廠預(yù)制橋梁立柱，預(yù)制過(guò)程采用專用胎架結(jié)合數(shù)控技術(shù)，立柱成品質(zhì)量易于控制，拼裝過(guò)程采用定位架和千斤頂輔助定位校正，安裝進(jìn)度高，施工速度快，預(yù)埋套筒與立柱承臺(tái)連接，強(qiáng)度滿足要求，立柱的集中預(yù)制減少了施工時(shí)間，施工質(zhì)量相比現(xiàn)澆立柱得到更有效控制，實(shí)現(xiàn)標(biāo)椎化，并且減少了模板的投入，可減少施工成本約6%，具備顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文中筆者結(jié)合目前的行業(yè)形式提出了模塊化預(yù)制+豎向翻轉(zhuǎn)橋梁立柱高精度安裝施工的應(yīng)用，這種工藝免去常規(guī)采用吊具兩點(diǎn)起吊，工藝簡(jiǎn)單，機(jī)械化程度高，也進(jìn)一步減少了勞動(dòng)力投入，保證了施工安全，預(yù)制廠實(shí)現(xiàn)模塊化施工，減少了現(xiàn)場(chǎng)污染，符合綠色施工理念，具備顯著的社會(huì)效益。