市政橋梁墩柱、蓋梁預(yù)制拼裝技術(shù)研究

岳翔峰

(福州市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，福建 福州 350000)

市政道路橋梁項(xiàng)目中，墩柱和蓋梁都是主要的結(jié)構(gòu)部分，墩柱為橋梁下部承重結(jié)構(gòu)，蓋梁為支承結(jié)構(gòu)，蓋梁將上部荷載傳導(dǎo)至下部墩柱結(jié)構(gòu)。通過(guò)預(yù)制蓋梁和墩柱，并采用灌漿套筒預(yù)制拼裝，能夠?qū)崿F(xiàn)墩柱、蓋梁全工廠預(yù)制生產(chǎn)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)拼裝后實(shí)現(xiàn)一體化施工，能夠解決現(xiàn)澆墩柱、蓋梁分段施工面臨的施工效率低、施工精度低等問(wèn)題，有利于減少工期，提高墩柱、蓋梁施工質(zhì)量。本文結(jié)合新店外環(huán)西段道路項(xiàng)目，深入研究了墩柱蓋梁預(yù)制施工技術(shù)難點(diǎn)問(wèn)題，并深入探討了施工技術(shù)要點(diǎn)，以期為同類工程施工提供有益參考。

1 市政橋梁項(xiàng)目概況

新店外環(huán)西段道路工程是城市主干道，全程在500m左右，寬度在40m～60m不等，設(shè)計(jì)時(shí)速是60km。主車道部分采用全線高架橋形式，本項(xiàng)目?jī)?nèi)主線高架橋梁所有蓋梁、 立柱均采用預(yù)制施工工藝，這是該工藝在科研基礎(chǔ)上大批應(yīng)用。本項(xiàng)目的建設(shè)難點(diǎn)在于橋墩和蓋梁預(yù)制，標(biāo)段中主線高架全部蓋梁與墩柱都選擇預(yù)制技術(shù)， 其余配套的構(gòu)件制作、吊裝、拼裝等施工技術(shù)均有比較成熟的執(zhí)行方案。另外，在砼質(zhì)量基本管控標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，預(yù)制橋墩還涉及到其他工藝要求，對(duì)鋼筋、套筒有極高的精度標(biāo)準(zhǔn)，偏差不能超過(guò)2mm。

2 市政橋梁橋墩與蓋梁預(yù)制技術(shù)

本項(xiàng)目選擇灌漿套筒連接技術(shù)，考慮到拼裝技術(shù)對(duì)構(gòu)件自身有極高的標(biāo)準(zhǔn)，所以選擇全工廠預(yù)制處理模式，而后運(yùn)到工地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拼裝。該工程主線的雙柱橋墩標(biāo)準(zhǔn)蓋梁，設(shè)計(jì)成大挑臂蓋梁，長(zhǎng)高尺寸分別是24.8m與1.9m，而縱橋向的頂部寬度為2.04m。蓋梁由鋼筋砼制成，材料級(jí)別是C50。橋墩均是直立柱結(jié)構(gòu)，角點(diǎn)位置是圓倒角，半徑是0.15m，預(yù)制材質(zhì)為鋼筋砼，材料級(jí)別是C40，選擇立式澆筑技術(shù)，截面規(guī)格是1.6m見(jiàn)方。

2.1 制作鋼筋籠

按照本工程的設(shè)計(jì)要求，鋼筋籠采用胎架輔助加工，為避免受力后鋼筋籠發(fā)生變形，要求加工偏差在2mm以內(nèi)，而用于胎架下的套筒定位鋼板，制作偏差要控制在1mm以下。橋墩部分的鋼筋籠胎架包含底座、支架與掛片、定位板(見(jiàn)圖1)。拼裝胎架時(shí)，人員要仔細(xì)復(fù)測(cè)所有部件，特別是定位板與掛片開(kāi)槽處。在精度把控上，胎架底座水平偏差不可超過(guò)2mm，各部分垂直精度標(biāo)準(zhǔn)與之相同。

圖1 橋墩鋼筋籠胎架效果圖

制作橋墩鋼筋籠中，人員必須嚴(yán)格根據(jù)既定工序流程進(jìn)行，并實(shí)施全過(guò)程測(cè)量，時(shí)刻保持精度[1]。具體制作流程為：組裝好胎架后，將鋼筋固定端的定位板與套筒的定位端進(jìn)行安全；一次性安裝灌漿套筒，做好箍筋與拉鉤處理；依次安裝上排主筋、兩道箍筋、底排主筋與測(cè)量帶拉鉤主筋、縱向拉鉤、橫向拉鉤、側(cè)面其他主筋；選擇CO2保護(hù)焊，把箍筋、拉鉤和主筋焊接起來(lái)。制作蓋梁鋼筋籠中，基本技術(shù)流程為：胎架外加工套筒模塊，隨后整個(gè)吊進(jìn)胎架；胎架上安設(shè)預(yù)應(yīng)力的張拉槽口，選擇組合式的模板結(jié)構(gòu)，保障定位精準(zhǔn)，在安設(shè)鋼筋時(shí)需先布置錨墊板；依次安設(shè)頂部主筋、預(yù)制箍筋、底部主筋、波紋管、側(cè)面主筋、橫向與縱向拉鉤、其余輔助裝置。

2.2 模板制作

橋墩部分，按照工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，保證模板的加工品質(zhì)，選擇8mm厚的鋼板。為后期現(xiàn)場(chǎng)拆裝便利，連接的對(duì)拉螺桿選擇精軋螺紋鋼，并拋丸噴砂噴漆處理模板外側(cè)。模板安設(shè)時(shí)，人員需提前進(jìn)行有效打磨除銹，在表面涂上脫模劑。另外要把握好每個(gè)安裝環(huán)節(jié)，確保制作精度，具體操作程序?yàn)椋阂来伟苍O(shè)底面與側(cè)面模板、鋼筋籠、頂部模板、翻轉(zhuǎn)吊架；把模板吊動(dòng)到澆筑臺(tái)座上固定；布置作業(yè)平臺(tái)；拆掉模板翻轉(zhuǎn)吊架，同時(shí)澆筑混凝土；拆掉作業(yè)平臺(tái)與模板，養(yǎng)護(hù)結(jié)束后直接把橋墩轉(zhuǎn)移到固定位置。

蓋梁模板同樣有較高的精度標(biāo)準(zhǔn)，使用鋼板材料的厚度是6mm，其余基礎(chǔ)處理方法均和橋墩相同。安設(shè)蓋梁模板時(shí)，經(jīng)過(guò)細(xì)致打磨除銹后，拼接處需進(jìn)行密封，和砼材料有接觸的表面均需涂上脫模劑。預(yù)制操作過(guò)程為：安設(shè)底模后吊裝鋼筋籠；安裝側(cè)模與端模；澆筑砼；拆掉模板后開(kāi)展噴淋養(yǎng)護(hù)作業(yè)。

所有模板尺寸、拼縫、平整度、垂直度、光潔度等經(jīng)驗(yàn)收合格后再澆筑混土。

2.3 砼澆筑養(yǎng)護(hù)

本項(xiàng)目采用高性能混凝土，砼材料配制投入較多的復(fù)合膠凝材料，提高砼致密度以及和易性，滿足清水砼的標(biāo)準(zhǔn)。其中，用到的外加劑是按照結(jié)構(gòu)具體設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，選擇低含氣量的減水劑，這樣可控制砼本身的收縮比，提高保坍性能，并有助于成型。對(duì)于澆筑應(yīng)用砼材料的設(shè)計(jì)要求有：水膠比需低于0.36；單位水泥用量至少達(dá)到350kg；摻和料使用中，用粉煤灰代替?zhèn)鹘y(tǒng)硅酸鹽水泥的部分，應(yīng)小于水泥總重的30%。

攪拌砼材料中，砂石稱重差值不可超過(guò)2%，其余水泥與摻和料、外加劑差值則要控制在1%以內(nèi)，持續(xù)攪拌時(shí)長(zhǎng)至少要達(dá)到3min。在砼運(yùn)到制作現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，需繼續(xù)攪拌0.5min以上。橋墩澆筑中，選擇橡膠導(dǎo)管，材料跌落高度需處于1m～1.5m之間，最大不能高于2m。澆筑蓋梁中，需由一端逐漸往另一端推進(jìn)。 而在振搗施工期間，蓋梁兩邊架梁范圍內(nèi)，需各自使用兩根振搗棒。針對(duì)底部、套筒附近、鋼筋周圍區(qū)域適當(dāng)增加振搗棒， 保障砼結(jié)構(gòu)的緊密度。此處振搗棒選擇50型，布棒相距要在0.5m以內(nèi)，整體交替錯(cuò)位振搗推進(jìn)，各點(diǎn)持續(xù)要持續(xù)振搗1min以上。如果在現(xiàn)場(chǎng)澆筑后出現(xiàn)溢漿的情況，需立即補(bǔ)料，并進(jìn)行收漿處理。在現(xiàn)場(chǎng)要安排專人不間斷觀察砼入模狀況，快速簡(jiǎn)單評(píng)估材料性能，便于盡快調(diào)整。收水面處理中，作業(yè)人員必須注重橫向平整度以及縱向坡度[2]。

澆筑、收水結(jié)束后拆掉模板，立刻組織噴淋養(yǎng)護(hù)處理?，F(xiàn)場(chǎng)可直接使用水管進(jìn)行噴淋，結(jié)合當(dāng)時(shí)天氣，噴淋間隔要控制在2h以內(nèi)。在自然溫度達(dá)到38℃時(shí)，會(huì)在構(gòu)件表面鋪設(shè)土工布，噴淋養(yǎng)護(hù)間隔縮短至原本的一半。在構(gòu)件制作完成后，需轉(zhuǎn)移到特定區(qū)域保管，直至橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)需要時(shí)再運(yùn)送到工地。

3 市政橋梁墩柱與蓋梁拼裝技術(shù)

3.1 現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作

在拼裝前技術(shù)員要重新復(fù)核圖紙，保障各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)無(wú)問(wèn)題。檢查全部會(huì)用到的測(cè)量?jī)x器以及丈量器具，保障吊裝環(huán)節(jié)和土建、預(yù)制階段的用尺相同。整理預(yù)制構(gòu)件施工中的所有材料，并對(duì)相關(guān)規(guī)格進(jìn)行復(fù)測(cè)，假設(shè)發(fā)現(xiàn)過(guò)大偏差，會(huì)和技術(shù)方討論解決方案，隨后現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)記出定位點(diǎn)。

現(xiàn)場(chǎng)拼裝構(gòu)件前，要求技術(shù)員復(fù)測(cè)的參數(shù)包括：新建橋墩間距，即標(biāo)高與軸線中心；交樁高程基準(zhǔn)點(diǎn)；預(yù)制構(gòu)件的軸線與基準(zhǔn)標(biāo)高。拼裝施工進(jìn)行中也要測(cè)量定位，利用安裝處角度測(cè)距以及地面放線垂達(dá)到設(shè)計(jì)精度。

3.2 構(gòu)件吊裝設(shè)計(jì)

墩柱吊裝吊耳選擇雙點(diǎn)預(yù)制吊環(huán)，原料是75mm規(guī)格的鋼棒，放置在柱頂部，吊耳相距為1.054m。蓋梁構(gòu)件吊點(diǎn)設(shè)置距離其端部至少2.5m處，吊耳選擇四點(diǎn)吊環(huán)，制作原料是直徑至少達(dá)到72mm的鋼棒，吊耳和梁端相距1m，各個(gè)吊耳相距有1.8m(見(jiàn)圖2)。

圖2 梁端吊耳布置圖

吊裝預(yù)制墩柱設(shè)置在隔離區(qū)，可避免對(duì)正常交通造成干擾，還能實(shí)現(xiàn)全天候建設(shè)。使用履帶吊期間，站位與作業(yè)區(qū)內(nèi)都要鋪設(shè)塘渣，壓實(shí)后要有0.3m，并鋪墊鋼板或是路基箱，要求超過(guò)0.025m。正式吊裝中需先安排試吊，觀察地基沉降表現(xiàn)。吊裝中，先要操作兩臺(tái)吊機(jī)將構(gòu)件卸下，其中主吊選擇卸扣，輔吊則使用尼龍帶捆綁住構(gòu)件。墩柱翻轉(zhuǎn)需由吊機(jī)在空中完成，待構(gòu)件處于垂直狀態(tài)后，輔吊撤出，主吊將其轉(zhuǎn)移到承臺(tái)處，套筒對(duì)上插筋，在該吊裝操作中，主吊履帶需和基坑外沿至少相距1m。

3.3 墩柱安裝施工

墩柱墊層坐漿施工中，人員要準(zhǔn)確定位墊塊，微調(diào)安裝位置，并在下方利用薄鋼板進(jìn)行細(xì)致調(diào)整。操作承臺(tái)需保持干凈、濕潤(rùn)。墩柱運(yùn)至指定位置后，需先試拼裝，該項(xiàng)操作要求在坐漿前完成。拼裝施工中，人員需在承臺(tái)面的設(shè)計(jì)位置彈出邊線，據(jù)此安設(shè)擋漿模板[3]。本工程中，墊層坐漿選擇C60砂漿，鋪漿后在所有承臺(tái)預(yù)設(shè)鋼筋上安裝止?jié){墊。待墩柱就位，操作4臺(tái)頂升液壓桿調(diào)整構(gòu)件垂直度，要求偏差在1mm以內(nèi)。牛腿部分選擇鋼板焊接制作，并在兩邊增設(shè)加強(qiáng)肋，避免牛腿形變。在墩柱作業(yè)平臺(tái)上，技術(shù)員要控制好相鄰構(gòu)件的距離，校正偏差要控制在2mm以內(nèi)。待位置確定好后，可開(kāi)始安裝墩柱。

墩柱安裝中比較關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是套筒灌漿，選用漿料的干料與水比例是100∶12，持續(xù)攪拌3min，在墊層砂漿進(jìn)入終凝階段后便能開(kāi)始?jí)航堤幚?。拌制前夕?攪拌桶與頭均需保持濕潤(rùn)，在機(jī)器與底座轉(zhuǎn)盤啟動(dòng)后開(kāi)始計(jì)時(shí)。人員需利用攪拌棒進(jìn)行人工攪拌，如果還有干料，要立即繼續(xù)拌制。成品需靜置2min左右，使內(nèi)部氣泡自然釋放。把漿料轉(zhuǎn)移到壓漿機(jī)內(nèi)，在壓漿約70s后，漿料水逐漸移到出料口，等到其完全流出后，就需堵住出料口、停止作業(yè)。在內(nèi)部管道壓力趨于穩(wěn)定后，將機(jī)器槍頭取出，堵上注漿口，其中封堵選擇橡膠止?jié){塞。另外，值得強(qiáng)調(diào)的是，拼裝時(shí)溫度如果在5℃以下，要保溫灌漿料；溫度在10℃～40℃之間，需提高添加水的溫度，維持在30℃～65℃范圍內(nèi)；灌漿料使用溫度要滿足10℃。此項(xiàng)目中使用的灌漿料，基本性能參數(shù)為：流動(dòng)度，初始與半個(gè)小時(shí)后的表現(xiàn)分別是達(dá)到300mm與260mm；抗壓強(qiáng)度，1日、3日、28日的性能指標(biāo)各自滿足35MPa、60MPa、100MPa；垂直自由膨脹率，3h和24h之間的差距在0.02%～0.5%區(qū)間內(nèi)；氯離子比重不得超過(guò)0.03%；泌水率是0%。

在灌漿結(jié)束后一日，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度需超過(guò)35MPa，此時(shí)才能卸下?lián)鯘{板與其余臨時(shí)構(gòu)件，覆土結(jié)束后墩柱安裝完工。后續(xù)基坑回填，要分層施工，現(xiàn)場(chǎng)還需配備良好的排水設(shè)施，以免基坑積水。

3.4 蓋梁安裝施工

待墩柱安裝完工后，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量各項(xiàng)尺寸，假設(shè)無(wú)法正常安設(shè)蓋梁，相關(guān)方可進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。預(yù)制構(gòu)件吊裝期間，登高車選擇直臂結(jié)構(gòu)，其負(fù)責(zé)運(yùn)送作業(yè)人員開(kāi)展高空作業(yè)，不接觸任何吊裝構(gòu)件。蓋梁吊裝時(shí)，作業(yè)區(qū)內(nèi)也要按照墩柱施工的標(biāo)準(zhǔn)布置?，F(xiàn)場(chǎng)預(yù)制構(gòu)件卸車需使用2臺(tái)履帶吊完成。兩臺(tái)吊機(jī)要做好配合，使蓋梁正常轉(zhuǎn)向，直至吊裝就位。在此項(xiàng)操作期間，高空作業(yè)人員要借助登高車實(shí)現(xiàn)全程觀測(cè)，在所有墩柱位置都安排專業(yè)人員，沿著橋梁橫縱水平方向上，指揮預(yù)制蓋梁對(duì)準(zhǔn)設(shè)計(jì)位置。

調(diào)節(jié)預(yù)制蓋梁中，關(guān)鍵技術(shù)控制點(diǎn)是構(gòu)件匹配高程與水平度、相對(duì)點(diǎn)位，校正位置后開(kāi)支墊層坐漿，在該過(guò)程中技術(shù)員需時(shí)刻關(guān)注預(yù)制構(gòu)件高程。在坐漿完成后，復(fù)測(cè)各項(xiàng)控制參數(shù)。最后參考墩柱安裝過(guò)程，套筒灌漿后蓋梁完成拼裝。

4 結(jié) 語(yǔ)

結(jié)合上文對(duì)具體市政項(xiàng)目的探討可以發(fā)現(xiàn)，橋梁墩柱與蓋梁預(yù)制加工中，重點(diǎn)在于控制尺寸精度。通過(guò)采用預(yù)制構(gòu)件和套筒連接的墩柱蓋梁一體化施工工藝，整體構(gòu)造簡(jiǎn)單，傳力路徑明確，具有承載力高、結(jié)合段短、生產(chǎn)效率高、水平剛度大、造價(jià)省等優(yōu)勢(shì)。有效提高了工程施工經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)效益。