提高裝配式橋梁預(yù)制墩柱生產(chǎn)合格率措施探討

梁穗婷，黃?？?/p>

（廣州機(jī)施建設(shè)集團(tuán)有限公司 廣州510725）

0 引言

隨著我國城市化進(jìn)程的加快，國家和人們?cè)絹碓街匾曆b配式技術(shù)的發(fā)展，預(yù)制橋梁墩柱的技術(shù)也得到了飛快發(fā)展，但是目前較多的學(xué)者的研究主要集中在裝配式墩柱連接節(jié)點(diǎn)受力和抗震性能［1-3］，而施工方面則更多的是結(jié)合實(shí)際工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)從預(yù)制墩柱運(yùn)輸、吊裝、高精度安裝測量等方面對(duì)預(yù)制墩柱的安裝施工工藝和構(gòu)造措施進(jìn)行了總結(jié)［4-8］，但是對(duì)預(yù)制墩柱的生產(chǎn)研究較少。

根據(jù)《預(yù)制拼裝橋墩技術(shù)規(guī)程：DG/TJ 08-2160-2015》［9］的要求，立柱預(yù)制完成后應(yīng)對(duì)立柱及鋼筋尺寸、灌漿連接套筒定位、鋼筋定位尺寸或預(yù)埋件定位尺寸進(jìn)行復(fù)測，各項(xiàng)允許偏差均為±2 mm。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)及構(gòu)件廠預(yù)制混凝土柱的生產(chǎn)數(shù)據(jù)可知，立柱的生產(chǎn)要達(dá)到各項(xiàng)允許偏差均為±2 mm 的精度要求難度非常大，合格率偏低，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)預(yù)制墩柱的合格率最高為92.67%，最低為88.67%，平均合格率為91.17%。

1 研究方法

本次研究依托于廣州市某道路快捷化改造工程，項(xiàng)目13#軸～24#軸的24 根墩柱采用直立式預(yù)制墩柱，單個(gè)墩柱斷面為矩形加線倒角，立柱截面尺寸為1.8 m×1.8 m，為保證墩柱內(nèi)預(yù)埋套筒的凈保護(hù)層厚度，墩柱底部0.75 m 范圍內(nèi)截面尺寸增加至1.9 m×1.9 m，立柱主筋數(shù)為56 根、墩柱高度7.9～10.0 m，預(yù)制墩柱采用C50 高性能混凝土，立柱重量72～91 t。墩柱拼裝采用全灌漿套筒連接承臺(tái)及蓋梁的形式，墩柱柱底布置套筒，柱頂伸出蓋梁連接插筋，如圖1所示。

預(yù)制墩柱的生產(chǎn)施工工藝流程（見圖2）如下：鋼筋加工?鋼筋籠綁扎?灌漿套筒安裝?預(yù)埋件安裝?鋼筋籠吊裝?模板安裝?鋼筋籠模板翻轉(zhuǎn)?混凝土澆搗養(yǎng)護(hù)?拆模吊運(yùn)［4，10-12］。

2 研究過程

根據(jù)對(duì)所有的施工工序進(jìn)行研究分析和試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的灌漿套筒定位及主筋伸出筋定位的方法施工難度大且精準(zhǔn)度低，極易出現(xiàn)不合格情況。另外根據(jù)對(duì)以往施工數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)灌漿套筒定位尺寸偏差大及伸出筋、主筋定位偏差大是導(dǎo)致合格率偏低的主要原因，占不合格原因的90%以上。

圖1 預(yù)制墩柱剖面Fig.1 Section View of Precast Piers （mm）

圖2 預(yù)制墩柱的生產(chǎn)施工工藝流程Fig.2 The Production and Construction Process of Prefabricated Piers

2.1 灌漿套筒精準(zhǔn)定位措施研究

通過灌漿套筒安裝試驗(yàn)以及對(duì)灌漿套筒安裝施工工藝的詳細(xì)研究分析，發(fā)現(xiàn)灌漿套筒安裝定位不合格的原因主要有以下2 點(diǎn)：①灌漿套筒間的定位方式是絕對(duì)定位，即灌漿套筒間并非連成一個(gè)整體，容易在彼此安裝定位過程中出現(xiàn)偏差，從而導(dǎo)致定位偏差超過±2 mm；②灌漿套筒定位后與底模板沒有固定連接，在鋼筋籠模板翻轉(zhuǎn)和混凝土澆搗養(yǎng)護(hù)這2 個(gè)工序施工過程中，容易產(chǎn)生位移偏差，從而導(dǎo)致定位偏差超過±2 mm。

對(duì)現(xiàn)有的灌漿套筒定位方法進(jìn)行優(yōu)化，得到1 種可以使灌漿套筒精準(zhǔn)定位的措施以及灌漿套筒精準(zhǔn)定位的裝置，使得灌漿套筒彼此相對(duì)定位，并且與底模板相連，在施工過程中不易產(chǎn)生偏差而導(dǎo)致不合格。

優(yōu)化后的灌漿套筒精準(zhǔn)定位裝置為使灌漿套筒定位與底模板相連，使其在后續(xù)施工過程中不因吊裝或振搗而產(chǎn)生位移偏差，保證套筒安裝精度，將位于墩柱鋼筋籠胎架尾部的灌漿套筒定位板與墩柱底模相結(jié)合，其既起套筒定位的作用，同時(shí)又是之后澆筑過程中墩柱的底模板。為了保證后續(xù)工序不對(duì)灌漿套筒的定位產(chǎn)生影響，在鋼筋籠吊裝入模板時(shí)，該定位裝置與鋼筋籠同時(shí)吊裝入模，灌漿套筒精準(zhǔn)定位裝置如圖3所示。

圖3 灌漿套筒精準(zhǔn)定位裝置實(shí)物Fig.3 Physical of Precise Positioning Device for Grouting Sleeve

為了保證灌漿套筒底部端頭密封柱塞的安裝精度，底部模板必須采用車床對(duì)模板進(jìn)行精加工成型，保證所有柱塞的孔洞偏差不大于±1 mm，在端模模板上精確定位出套筒的安裝位置，把密封柱塞安裝于端模模板上，并且保證所有栓塞的尺寸偏差小于±1 mm，如圖4所示。

圖4 密封柱塞安裝示意圖Fig.4 Schematic Diagram of Seal Plunger Installation（mm）

為了保證灌漿套筒底部端頭的安裝精度，把灌漿套裝配端（即大孔口端）套入密封柱塞至套筒端面緊貼底模板，用工具（如扳手）擰緊底模板另一面的螺母，橡膠柱塞在螺栓拉力作用下向高度方向壓縮而環(huán)向擴(kuò)張，使得橡膠柱塞與套筒內(nèi)壁緊密貼合，實(shí)現(xiàn)對(duì)套筒的定位密封。安裝時(shí)注意兩端側(cè)面的螺紋孔口應(yīng)向外垂直于構(gòu)件端面，以方便灌漿管與出漿管與其連接。

為了保證灌漿套筒上端頭的安裝精度，把密封環(huán)套入鋼筋至離鋼筋端頭距離大于1/2 套筒長度，把鋼筋插入灌漿套筒中，直至灌漿套筒中部的定位肋處，用工具把密封環(huán)塞入灌漿套筒中，另外為保證密封可靠，需加涂密封膠或填縫劑等密封材料，如圖5所示。

圖5 密封環(huán)安裝示意圖Fig.5 Schematic Diagram of Sealing Ring Installation

2.2 主筋伸出筋定位裝置研究

通過對(duì)國內(nèi)預(yù)制橋梁墩柱生產(chǎn)中的主筋伸出筋定位方法進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)目前采用的預(yù)制墩柱主筋伸出筋定位方法主要有2 種：①利用原有模板及箍筋進(jìn)行主筋伸出筋的定位，但是這種方法具有施工過程復(fù)雜、安裝時(shí)間長且定位精度差的缺點(diǎn)；②采用鋼筋掛片的方式在模板上增加1個(gè)帶有鋼筋位置定位的鋼板進(jìn)行主筋定位，如圖6所示，這種定位方法可以非?？焖俚赝瓿芍鹘畹陌惭b定位，提高施工效率，但是由于其對(duì)主筋僅僅起到定位的作用，對(duì)主筋尤其是伸出筋沒能進(jìn)行固定，使其易受主筋平直度及后續(xù)工序的影響而產(chǎn)生偏差，造成主筋伸出筋定位精準(zhǔn)度差。

圖6 上下（左右）緣鋼筋掛片示意圖Fig.6 Schematic Diagram of Upper and Lower（Left and Right）Steel Bars

對(duì)現(xiàn)有主筋伸出筋定位方法進(jìn)行優(yōu)化，得到了一整套的主筋伸出筋定位裝置。主筋伸出筋定位裝置由承臺(tái)伸出筋定位板、墩柱灌漿套筒主筋定位板及伸出筋定位裝置三部分組成。

為了保證施工進(jìn)度，保留了在鋼筋籠胎架上采用鋼筋掛片的方法，對(duì)主筋進(jìn)行初步定位的方式；為了提高主筋與灌漿套筒的安裝速度和安裝精度，在主筋的灌漿套筒端增加了墩柱灌漿套筒主筋定位板，為了保證主筋的定位精度，該鋼板采用車床精加工成型，精度控制在±1 mm內(nèi)。

為了保證承臺(tái)伸出筋滿足墩柱底部灌漿套筒的安裝精度要求，增加一塊承臺(tái)伸出筋定位板，承臺(tái)伸出筋定位板與墩柱主筋定位板的加工精度及孔位置尺寸要求一致，如圖7所示。

為了使墩柱伸出筋精度控制在±2 mm 內(nèi)，伸出筋部分增加1個(gè)伸出筋定位裝置，如圖8所示。

伸出筋定位裝置由定位底板、定位角鋼、定位螺栓、定位擋板和定位支撐板組成，如圖9所示。利用伸出筋定位裝置對(duì)伸出筋進(jìn)行初步的定位后，利用定位螺栓對(duì)伸出筋進(jìn)行微調(diào)，以保證伸出筋偏差在2 mm以內(nèi)，伸出筋定位裝置實(shí)物如圖10所示。

圖7 墩柱底部端頭主筋定位板示意圖Fig.7 Schematic Diagram of the Main Steel Bar Locating Plate at the Bottom End of the Pier Column （mm）

圖8 墩柱伸出筋定位裝置示意圖Fig.8 Schematic Diagram of Positioning Device for Protruding Ribs of Pier Column （mm）

圖9 定位螺栓節(jié)點(diǎn)平面Fig.9 Plan View of Positioning Bolt Node

圖10 伸出筋定位裝置實(shí)物Fig.10 Physical of the Rebar Positioning Device

為了保證施工的精度，每一套主筋伸出筋定位裝置的3 個(gè)部分的所有部件必須由同一家鋼模板廠生產(chǎn)，并且同時(shí)進(jìn)行，確保3 塊定位板預(yù)留孔洞完全對(duì)應(yīng)，絲毫無差。

3 效果檢驗(yàn)

通過采用上述方法和裝置后，在部分預(yù)制墩柱構(gòu)件生產(chǎn)中進(jìn)行試驗(yàn)，以驗(yàn)證可行性及成效，經(jīng)實(shí)際應(yīng)用在10根預(yù)制墩柱后，對(duì)灌漿套筒及主筋伸出筋進(jìn)行隨機(jī)測量，結(jié)果如表1所示。

表1 灌漿套筒及主筋伸出筋定位偏差調(diào)查Tab.1 Questionnaire on Positioning Deviation of Grouting Sleeve and Main Tendon Protruding Tendons

通過實(shí)際應(yīng)用后統(tǒng)計(jì)分析，優(yōu)化后的灌漿套筒精準(zhǔn)定位措施和主筋伸出筋定位裝置，能夠有效地提高預(yù)制墩柱的生產(chǎn)合格率。另外通過對(duì)鋼筋籠制作時(shí)間進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)采用優(yōu)化后的措施和裝置縮短了約2 h 的鋼筋籠制作時(shí)間和約4 h 的后續(xù)安裝調(diào)整時(shí)間，降低人工費(fèi)及吊裝機(jī)械租賃費(fèi)等間接成本。

4 結(jié)語

綜合上述，通過對(duì)灌漿套筒的安裝和主筋伸出筋的安裝關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化，得到了灌漿套筒精準(zhǔn)定位措施和主筋伸出筋定位裝置，提高了灌漿套筒及主筋伸出筋的生產(chǎn)精度，從而提高了預(yù)制墩柱的生產(chǎn)合格率，并且減少了預(yù)制墩柱的生產(chǎn)和后續(xù)施工的成本。在目前大力推行裝配式建筑的背景下，不斷優(yōu)化預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)工序，提高生產(chǎn)效率及構(gòu)件的質(zhì)量，是需要持續(xù)研究的方向。