大型立柱蓋梁分段預(yù)制拼裝技術(shù)研究

彭武蘋

（江西省路橋工程集團有限公司，江西南昌 330038）

0 引言

大型立柱蓋梁分段預(yù)制拼裝技術(shù)應(yīng)用中，蓋梁結(jié)構(gòu)采用的是倒T 型，蓋梁變寬段門墩蓋梁長度為21～27.5m，底部寬為2.7m，頂部寬為0.85m，梁體高度為3.2～3.3m，重量在350～550t 之間。蓋梁結(jié)構(gòu)在設(shè)計時，通常是底部結(jié)構(gòu)預(yù)埋金屬波紋管，與立柱中的鋼筋進行連接，并使用強度性能優(yōu)越的無收縮水泥砂漿材料灌注施工，形成整體結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性、牢固性都比較高。在工廠加工作業(yè)中，采用龍門吊進行施工，而現(xiàn)代吊裝則采用履帶起重機，但是對于重量超過280t 的結(jié)構(gòu)，采用分段預(yù)制方式滿足現(xiàn)場吊裝要求，能減輕現(xiàn)場施工難度，提升施工效率。

1 項目概況

某道路改建項目位于我國南方地區(qū)，總建設(shè)長度為13.85km，將區(qū)域內(nèi)的各條道路連接成整體，組合形成完善的道路工程網(wǎng)絡(luò)體系，是綜合性樞紐工程項目。在該項目中應(yīng)用高架快速路+地面主干道敷設(shè)的方式，采用高架雙向六車道的形式，設(shè)計行車速度80km/h。該項目的施工工程量大、建設(shè)周期長，對于區(qū)域內(nèi)交通狀況產(chǎn)生很大的影響，經(jīng)過施工單位以及設(shè)計單位的研判分析，確定應(yīng)用全預(yù)制裝配式橋梁施工技術(shù)，立柱與蓋梁都應(yīng)用預(yù)制拼裝的工藝措施，并且運輸?shù)浆F(xiàn)場進行吊裝拼接作業(yè)，以滿足施工的要求[1]。

2 立柱蓋梁分段分析

在該工程中包含高架橋梁項目，其總體重量超過250t 的預(yù)制蓋梁主要是B4、B5、B6、B7、B8 等類型，數(shù)量總共是8 榀，無論是預(yù)制還是運輸，作業(yè)難度都非常大，所以蓋梁制作和施工要加強創(chuàng)新，通過使用分段預(yù)制吊裝、現(xiàn)場干拼的作業(yè)方式，現(xiàn)場施工工序得到簡化，作業(yè)施工速度加快，工程質(zhì)量有所提升。在項目中，B6、B7、B8 型蓋梁為鋼混凝土疊合梁兩端支承結(jié)構(gòu)形式，截面采用主線小箱梁的段落長度較長，B4、B5 型蓋梁主線跨S20 鋼連續(xù)梁兩側(cè)支承的形式，跨徑尺寸為2m×66.5m。按照蓋梁250t 重量作為預(yù)制的最高限度，立柱蓋梁中間部位的重量不能超過250t，兩側(cè)翼緣重量不超過180t。在現(xiàn)場進行澆筑預(yù)制施工。

3 立柱蓋梁拼裝工藝

立柱蓋梁分解為三個段落結(jié)構(gòu)，使用牛腿剪力鍵的方式進行分段，并由專業(yè)公司以及技術(shù)人員進行檢查模擬，掌握受力條件，展開全面分析和研究，該方式和單齒直縫式、多齒直縫式連接對比，接縫應(yīng)用牛腿剪力鍵的方式可以促進結(jié)構(gòu)的抗剪、抗彎承載性能，滿足設(shè)計方案的要求，中間牛腿式的節(jié)段蓋梁下緣應(yīng)用預(yù)制鋼套筒的結(jié)構(gòu)形式和墩柱連接，達到穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)。在現(xiàn)場安裝作業(yè)中，傳統(tǒng)的濕接方式比較復(fù)雜，施工難度高、速度慢，而該工程選用的連接方式優(yōu)勢比較明顯，施工速度也比較快，綜合效益水平較高。在工廠完成分段制作，在各個段落連接時應(yīng)用現(xiàn)澆的施工方式，接縫部位達到緊密性標(biāo)準(zhǔn)。對于立柱蓋梁現(xiàn)場施工而言，加強施工工藝尤為重要，每個階段組織專人進行管理和控制，規(guī)避不利因素的影響，保證項目施工質(zhì)量[2]。對于中間階段而言，將蓋梁運輸?shù)浆F(xiàn)場再進行連接施工，插入立柱結(jié)構(gòu)內(nèi)預(yù)留的鋼筋材料，保證現(xiàn)場各個部位的施工性能合格，吊裝操作按照規(guī)范要求實施。除此之外，還要進行精軋螺紋鋼的臨時固結(jié)處理，破碎臨時固結(jié)墊塊，澆筑支座墊石，達到現(xiàn)場安裝和吊裝作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 場地處理

在該工程項目實施中，經(jīng)過對現(xiàn)場進行地質(zhì)勘查，發(fā)現(xiàn)場地為天然原土，為了保證履帶式起重機的安全，應(yīng)在起重機空載行走路線上進行路基施工，確保場地承載力達到8t/m2，并在行走路線上鋪設(shè)路基箱，在轉(zhuǎn)彎的結(jié)構(gòu)上進行處理，保證轉(zhuǎn)彎可以順利完成。履帶式起重機行走耐力參數(shù)如表1 所示。

表1 履帶式起重機行走耐力參數(shù)單位：t/m2

3.2 起重機選型

該項目中干拼最重的部位為中間段，達到250t，應(yīng)用320t 履帶式起重機進行吊裝作業(yè)。SCC320 型履帶式起重機如圖1 所示。

圖1 起重機選型（單位：cm）

3.3 中段蓋梁安裝技術(shù)

根據(jù)該工藝方案的要求，中段蓋梁與立柱結(jié)構(gòu)的連接采用灌漿套筒體系。該體系需要在蓋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)埋設(shè)與立柱埋筋部位相同的套筒框架結(jié)構(gòu)，并全部都插入套筒結(jié)構(gòu)內(nèi)，然后在內(nèi)部灌入強度性能達到C100的無收縮砂漿材料，從而達到封閉和連接的效果。首先，進行蓋梁與立柱拼接面的匹配處理，在立柱頂部設(shè)置調(diào)節(jié)墊塊，要求達到尺寸、位置以及平整性標(biāo)準(zhǔn)；然后，實施蓋梁預(yù)拼裝作業(yè)，保證蓋梁位置精準(zhǔn)，連接性能合格。立柱頂面鋪設(shè)C60 砂漿材料，蓋梁安裝到規(guī)定部位后，再應(yīng)用C100 高強度無收縮砂漿進行連接。經(jīng)過檢查確定，強度性能達到設(shè)計要求后，即可開展干拼作業(yè)。

3.4 邊段蓋梁干接拼裝技術(shù)

一是節(jié)段蓋梁拼接面之間的處理極為重要，應(yīng)做好兩端的分節(jié)蓋梁吊裝作業(yè)施工，吊裝開始前進行表面處理，保證沒有雜質(zhì)與積水。起吊作業(yè)之后應(yīng)該將節(jié)段蓋梁吊升到距平面1m 的位置上，并且在表面涂抹環(huán)氧砂漿，以預(yù)防出現(xiàn)砂漿進入預(yù)應(yīng)力鋼絞線孔洞的問題。在涂抹砂漿前要做好洞口封閉處理，避免對后續(xù)施工產(chǎn)生不利影響?，F(xiàn)場施工作業(yè)中，要求砂漿厚度為2.5mm，平整度達到1mm。在涂抹工作結(jié)束后即可進行拼裝作業(yè)，要求剪力鍵部位達到吊裝精度標(biāo)準(zhǔn)，與拼接面施工標(biāo)準(zhǔn)一致[3]。

二是構(gòu)建完善的預(yù)應(yīng)力體系，對于蓋梁進行分段處理，以滿足結(jié)構(gòu)面的施工要求。在加固作業(yè)中，采用50mm 的精軋螺紋鋼進行施工，連接效果應(yīng)符合要求，蓋梁頂部兩個拼接的部位還要每組設(shè)置頂部預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其制作材料為2 個錨塊與3 根精軋螺紋鋼，結(jié)構(gòu)性能、質(zhì)量及連接效果均應(yīng)符合要求。蓋梁頂部跨拼接面需要設(shè)置臨時錨塊結(jié)構(gòu)，并且放置精軋螺紋鋼，經(jīng)過固結(jié)后即可進行拆除作業(yè)。分析圖2、圖3，精軋螺紋在設(shè)置結(jié)束之后進行臨時張拉控制，通過單端張拉的方式進行施工作業(yè)，張拉一側(cè)設(shè)置在中間蓋梁?；炷铃^塊采用鋼板與螺紋鋼固定，并設(shè)置螺母進行調(diào)節(jié)處理，以達到結(jié)構(gòu)性能的標(biāo)準(zhǔn)要求。在現(xiàn)場安裝300t 千斤頂，設(shè)置在工具墊板結(jié)構(gòu)表面，另外一側(cè)使用螺母固定。在上述準(zhǔn)備工作結(jié)束后，進行張拉作業(yè)。

圖2 張拉精軋螺紋鋼布置圖

圖3 張拉精軋螺紋鋼

三是臨時應(yīng)力在施工結(jié)束后，結(jié)合張拉控制力轉(zhuǎn)換為千斤頂?shù)挠捅碜x數(shù)，并根據(jù)要求應(yīng)用千斤頂完成螺紋鋼的張拉作業(yè)。張拉環(huán)節(jié)需要控制張拉的速度，并設(shè)置配重塊，使得蓋梁分段擠壓達到密實度標(biāo)準(zhǔn)，不會發(fā)生翹起的情況。具體操作方法如下：通過應(yīng)用單側(cè)千斤頂先張拉的施工方式，將一根精軋螺紋鋼拉伸到設(shè)計參數(shù)的70%，再通過起重機緩慢地提升鋼絲繩，增大拉力，作為安全設(shè)施使用，以保證現(xiàn)場的安全性。在該環(huán)節(jié)繼續(xù)進行節(jié)段蓋梁的張拉施工，直到達到設(shè)計參數(shù)的90%后停止，對拼接面進行檢查，保證截面的受力效果。對工具墊板的螺母進行調(diào)整，固定好螺紋鋼，滿足張拉規(guī)定的要求。上述工作結(jié)束后，逐一進行蓋梁頂部螺紋鋼的張拉施工，對每根材料進行全面張拉，將之前的螺紋鋼拉伸到設(shè)計參數(shù)值。全部螺紋鋼張拉完成后，卸下吊索具，退出作業(yè)現(xiàn)場。

四是預(yù)應(yīng)力穿束作業(yè)。在環(huán)氧黏結(jié)劑經(jīng)過必要的固化之后（約24h），即可進行鋼絞線穿束作業(yè)，開展節(jié)段蓋梁內(nèi)的永久預(yù)應(yīng)力穿束施工，通過應(yīng)用1 根鋼絞線作為牽引束，與1 根波紋管中的鋼絞線實現(xiàn)固定處理，在另外一側(cè)使用卷揚機拉出，從而完成穿束作業(yè)。但是也要注意，在穿束的環(huán)節(jié)要保持兩側(cè)同時張拉，一側(cè)使用卷揚機，另一側(cè)使用汽車，確保安裝效果合格。在環(huán)氧黏結(jié)劑達到凝固的強度后，即可開展蓋梁分段安裝作業(yè)，進行其余的預(yù)應(yīng)力穿束施工[4]。

3.5 濕接縫澆筑

在現(xiàn)場作業(yè)中，要保證分節(jié)蓋梁兩側(cè)大約有1.2m的結(jié)構(gòu)設(shè)置預(yù)留孔，孔徑為50mm，設(shè)置的數(shù)量是2個。在現(xiàn)場安裝中，側(cè)模的連接和固定極為重要，主要是通過預(yù)埋在蓋梁兩側(cè)的螺栓進行固定，規(guī)格為M20，按照60cm 的間隔距離設(shè)定，并且進行木模、鋼管以及槽鋼的固定，使結(jié)構(gòu)成為一個整體。底模部位應(yīng)用20#槽鋼控制，間隔為15cm，長度為4m 左右，超出蓋梁寬度的結(jié)構(gòu)直接進行焊接處理，并且在底部設(shè)置封閉的支架體系。對于采取濕接施工的部位，波紋管采用法蘭加鋼管的方式連接，利用螺栓進行固定，從而確定濕接的長度。同時進行鋼材焊接作業(yè)，并保證密封性合格，預(yù)防出現(xiàn)漏漿等質(zhì)量問題。

3.6 膠接施工

該工程項目中，懸臂結(jié)構(gòu)采用干接的方式、其他則采用整體吊裝的方式進行施工。吊裝環(huán)節(jié)分為左、右兩段分別吊裝到規(guī)定部位上，并注意調(diào)節(jié)空間坐標(biāo)。由于蓋梁寬度存在差異，對接牛腿并不能完全地匹配安裝施工，所以在蓋梁上部采用鋼牛腿、下部采用混凝土塊作為牛腿進行施工。在上下結(jié)構(gòu)的施工中，控制好各結(jié)構(gòu)的尺寸，保證拼接表面的清潔度，涂抹環(huán)氧黏結(jié)劑進行連接，并做好封閉處理，以免管道堵塞。在環(huán)氧黏結(jié)劑的固化過程中，實施第一批節(jié)段蓋梁內(nèi)的永久預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)。在上述施工結(jié)束后，將臨時預(yù)應(yīng)力拆除，并且在環(huán)氧黏結(jié)劑固結(jié)性能合格后，實施蓋梁分段拼裝作業(yè)。加強蓋梁體外預(yù)應(yīng)力的調(diào)整控制，拼縫的寬度要上下相同，并且保證蓋梁端部標(biāo)高達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語

大型立柱蓋梁分段預(yù)制拼裝技術(shù)是目前高架橋梁建設(shè)的關(guān)鍵性技術(shù)，對于施工質(zhì)量的提升有著重要的意義，尤其是在現(xiàn)場施工空間小、運輸難度大、建設(shè)要求高的工程項目中，使用該技術(shù)可以實現(xiàn)非常好的效果。通過使用蓋梁干接拼裝技術(shù)施工，不僅可以提高施工效率和質(zhì)量，還能避免對周邊居民生活造成過大的干擾，對現(xiàn)場的吊裝、組拼、張拉作業(yè)的影響也比較小，具備較高的經(jīng)濟效益與社會效益。