裝配式橋梁預(yù)制墩柱生產(chǎn)及安裝施工質(zhì)量控制

關(guān)永強(qiáng)

（廣州公路工程集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

隨著我國橋梁建設(shè)規(guī)模的不斷加大，裝配式橋梁預(yù)制墩柱技術(shù)得以飛速發(fā)展。裝配式橋梁指以工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制構(gòu)件為主，經(jīng)自動(dòng)化運(yùn)輸、機(jī)械化裝配并連接后所形成的橋梁結(jié)構(gòu)。我國運(yùn)用裝配式預(yù)制結(jié)構(gòu)的時(shí)間較早，但實(shí)際應(yīng)用規(guī)模并不大。目前已有的研究成果主要集中于裝配式墩柱連接節(jié)點(diǎn)抗震及受力性能及預(yù)制墩柱運(yùn)輸、吊裝及安裝測量等方面，而對預(yù)制墩柱生產(chǎn)過程的研究較少。結(jié)合《預(yù)制拼裝橋梁技術(shù)規(guī)程》（DG/T J08—2160—2021）的相關(guān)規(guī)定，在完成墩柱預(yù)制后必須進(jìn)行墩柱、鋼筋尺寸、灌漿連接套筒定位等的復(fù)測，并將各項(xiàng)偏差控制在±2mm以內(nèi)[1]。結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)及混凝土墩柱預(yù)制生產(chǎn)數(shù)據(jù)，墩柱生產(chǎn)過程中各項(xiàng)目精度要達(dá)到±2mm存在較大難度。為此，本文將結(jié)合具體的裝配式橋梁預(yù)制墩柱生產(chǎn)及安裝施工過程，對其預(yù)制墩柱生產(chǎn)及施工質(zhì)量控制展開分析。

1 工程概況

東曉南路—廣州南站連接線南段工程第二標(biāo)段項(xiàng)目主要以橋梁工程為主，全線長約5.85km，大部分墩柱、蓋梁、防撞護(hù)欄及所有上部結(jié)構(gòu)均采用裝配式預(yù)制構(gòu)件拼裝施工工藝，其中預(yù)制墩柱184根，具體規(guī)格及數(shù)量見表1。預(yù)制構(gòu)件均在工廠生產(chǎn)加工完成，再運(yùn)輸至施工現(xiàn)場進(jìn)行安裝。

表1 墩柱規(guī)格、類型及數(shù)量

2 預(yù)制墩柱生產(chǎn)及安裝施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 墩柱預(yù)制場地建設(shè)

為滿足施工需求，該項(xiàng)目預(yù)制構(gòu)件廠獨(dú)立設(shè)置1條預(yù)制墩柱及蓋梁生產(chǎn)線，長358.5m，寬30m，以中間5m運(yùn)輸通道為界，兩側(cè)分別布置預(yù)制墩柱生產(chǎn)線及預(yù)制蓋梁生產(chǎn)線，其中預(yù)制墩柱生產(chǎn)線的布局為：鋼筋加工區(qū)→鋼筋綁扎區(qū)→墩柱模板合模及翻轉(zhuǎn)區(qū)→澆筑區(qū)→存放區(qū)→成品鑿毛及翻轉(zhuǎn)區(qū)。在各功能區(qū)設(shè)置不同型號(hào)的龍門吊或橋式起重設(shè)備，用于鋼筋移運(yùn)及墩柱生產(chǎn)或移運(yùn)。為控制沉降，還應(yīng)將φ630mm的鋼管樁增設(shè)在預(yù)制臺(tái)座基礎(chǔ)下，并采用相同措施處理墩柱存放臺(tái)座基礎(chǔ)，

2.2 墩柱預(yù)制

2.2.1 預(yù)制臺(tái)座

考慮到此次擬預(yù)制墩柱截面尺寸較多，為保證預(yù)制臺(tái)座符合多尺寸墩柱預(yù)制要求，臺(tái)座通過型鋼拼接而成，縱向的45#b工字鋼為主要傳力性構(gòu)件，連接鋼管樁，頂部標(biāo)高為零，并通過加焊三角板及橫向連接的方式加勁處理；橫向的HW150×150型鋼連接縱向工字鋼。

2.2.2 模板安裝

為保證模板安裝質(zhì)量，避免模板在混凝土澆筑、振搗及凝固過程中發(fā)生變形，其全部接縫均采取陰陽縫，設(shè)計(jì)搭接長度為5mm。底模以厚度為2cm的鋼模板為主，通過激光切割打孔，孔位必須和主筋保持一致；側(cè)模節(jié)段主要根據(jù)墩柱高度設(shè)置，節(jié)段長度分為5m,4m（變截面）,3m,2m,1m。墩柱模板安裝必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，避免跳步，并在安裝期間加強(qiáng)測量，保證每一步的施工精度。模板安裝允許偏差見表2。

表2 模板安裝允許偏差

在安裝側(cè)模時(shí)可能會(huì)因兩側(cè)模板安裝的不同步、受力不平衡而引發(fā)傾覆，可按照1～2m的間隔設(shè)置可調(diào)節(jié)豎向支撐鋼管支撐立柱模板的方式予以解決。固定模板的過程中，主要借助扳手葫蘆和四邊纜風(fēng)繩進(jìn)行垂直度調(diào)整。

鋼筋籠加工在專用胎架上進(jìn)行。底座、支架、定位板和掛片是組成胎架的基本部分，其中支架分為套筒端定位板支架、主筋掛片架、鋼筋端定位板支架等。在進(jìn)行鋼筋籠胎架設(shè)計(jì)及加工時(shí)應(yīng)避免定位支撐體系的受力主筋不變形，并保證架體剛度、穩(wěn)定性、便于操作性。待側(cè)模安裝好后將鋼筋籠整體吊裝入模，并安裝頂面模板，完成后借助翻轉(zhuǎn)臺(tái)和龍門吊翻轉(zhuǎn)至立式，使模板與翻轉(zhuǎn)架完全脫離后將模板吊運(yùn)至澆筑臺(tái)座，拆除翻轉(zhuǎn)吊架，澆筑混凝土。

2.2.3 混凝土澆筑

為縮短澆筑時(shí)間，應(yīng)在澆筑開始前進(jìn)行混凝土泵灌準(zhǔn)備，預(yù)制墩柱采用C40高性能混凝土，泵送入模后一次性完成澆筑過程。對于鋼筋密集區(qū)域，通過插入式振搗器振搗密實(shí)，避免振搗器觸碰模板和鋼筋。

就澆筑方式而言，采用橡膠導(dǎo)管分層澆筑，混凝土跌落高度控制在1.0～1.5m范圍以內(nèi)，并不得超出2.0m，分層厚度為30cm?；炷翝仓^程中應(yīng)定期實(shí)施坍落度試驗(yàn)，澆筑期間插入式振搗器的移動(dòng)間距應(yīng)控制在其作用半徑的1.5倍以內(nèi)[2]，并與側(cè)模離開至少5cm的距離。振搗至混凝土停止下沉、冒泡及翻漿，且表面出現(xiàn)光澤后抽出。待拆除墩身模板后為避免混凝土水分散失，必須包裹新型復(fù)合土工膜并纏繞膠帶和尼龍繩進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，同時(shí)在墩柱頂部設(shè)置鋼管架并連接軟管，通過鋼管架自然出水潤濕處理。

2.3 墩柱安裝施工

在墩柱各個(gè)側(cè)面分別安裝型鋼牛腿，按設(shè)計(jì)要求在每個(gè)牛腿上增設(shè)預(yù)留孔，并保證預(yù)留孔位完全與墩柱預(yù)留螺栓孔對應(yīng)。在安裝墩柱前，應(yīng)鑿毛并清理承臺(tái)混凝土頂面，將墩柱運(yùn)輸?shù)綀龊筮M(jìn)行預(yù)拼裝，并全面檢查墩柱底灌漿套筒預(yù)埋情況及與承臺(tái)鋼筋預(yù)埋情況的匹配程度。預(yù)拼裝結(jié)束后正式吊裝的過程中，先安裝座漿擋板，座漿擋板必須根據(jù)墩柱實(shí)際尺寸提前定制，宜比墩柱尺寸寬5cm，高度控制在50mm左右，主要起到安裝墩柱過程中保證座漿厚度并防止座漿外溢作用。為保證墩柱安裝后柱頂標(biāo)高滿足要求，應(yīng)在安裝前在基礎(chǔ)承臺(tái)面上劃出中心線，并根據(jù)測量所得承臺(tái)面實(shí)際標(biāo)高調(diào)整承臺(tái)上的鋼墊板標(biāo)高。

具體安裝時(shí)應(yīng)在承臺(tái)頂面灑水潤濕，并在墩柱和承臺(tái)拼接縫之間設(shè)置厚20mm,28d抗壓強(qiáng)度至少為60MPa的高強(qiáng)無收縮砂漿墊層。砂漿必須按規(guī)定配比加水，并通過高速攪拌機(jī)至少攪拌4min，拌和完成后靜置3min待氣泡完全消除便可使用。以人工方式將高強(qiáng)砂漿澆筑至承臺(tái)上擋板結(jié)構(gòu)內(nèi)，并人工收平，最終使底漿層厚度達(dá)到20mm。

本工程最大重量的預(yù)制墩柱達(dá)129t。在預(yù)制施工過程中，根據(jù)預(yù)制墩柱吊裝重量、吊裝作業(yè)半徑及高度選擇合適的汽車吊，并將輪胎橡膠或土工布置于墩柱底部范圍，通過汽車吊完成墩柱的翻轉(zhuǎn)與直立，再進(jìn)行吊裝、旋轉(zhuǎn)并就位。預(yù)制墩柱安裝施工過程中主要借助全站儀控制安裝平面位置和豎直度，針對安裝過程中出現(xiàn)的偏差，必須通過汽車吊及設(shè)置在型鋼牛腿上的小型千斤頂進(jìn)行調(diào)整。

最后在墩柱套筒內(nèi)灌漿，并在灌漿施工開始前全面檢查施工條件、灌漿料性能、灌漿口及出漿口清理情況、套筒內(nèi)腔連通程度、安全措施等，以上項(xiàng)目均符合規(guī)范要求后再展開灌漿。東曉南路—廣州南站連接線南段工程第二標(biāo)段項(xiàng)目裝配式橋梁預(yù)制墩柱套筒內(nèi)M100型灌漿料黏度較高，凝固時(shí)間短，為此采用了專門定制的拌和機(jī)和灌漿機(jī)等設(shè)備，保證了預(yù)制墩柱套筒灌漿施工質(zhì)量。

灌漿料通過專門定制的拌和機(jī)設(shè)備充分?jǐn)嚢?min，靜置3min后可用，在正式灌漿前還應(yīng)再次進(jìn)行套筒情況檢查，并在出漿口處增設(shè)30cm長L形PVC管，防止灌漿口封堵時(shí)灌漿料回流過多造成套筒內(nèi)腔灌漿料空洞情況。采用壓漿法從灌漿套筒下方的灌漿孔內(nèi)注入漿液，當(dāng)出漿口L形PVC管有漿液冒出時(shí)，應(yīng)立即封堵灌漿口。最后通過現(xiàn)場檢查壓漿密實(shí)度，如出現(xiàn)不密實(shí)情況，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)灌。

3 預(yù)制墩柱生產(chǎn)合格率控制要點(diǎn)

3.1 灌漿套筒精準(zhǔn)定位

通過灌漿套筒安裝試驗(yàn)，分析其安裝施工工藝發(fā)現(xiàn)，影響灌漿套筒安裝定位精度的原因主要有以下兩方面：①灌漿套筒之間采用絕對定位方式，導(dǎo)致灌漿套筒無法連接成整體，在安裝定位期間出現(xiàn)±2mm以上的偏差；②灌漿套筒完成定位后并未固定連接底模板，導(dǎo)致其在鋼筋籠模板翻轉(zhuǎn)、混凝土振搗養(yǎng)護(hù)等過程中很容易發(fā)生±2mm以上的偏移。

針對以上原因，為確保灌漿套筒的精準(zhǔn)定位，可采取以下措施：

（1）必須對現(xiàn)有灌漿套筒定位方式進(jìn)行優(yōu)化，將墩柱鋼筋籠胎架端部灌漿套筒定位板和墩柱底模相結(jié)合，起到套筒定位和墩柱底模板的雙重作用，對灌漿套筒展開精準(zhǔn)定位的同時(shí)，與底板有效相連，避免出現(xiàn)偏移和偏差。

（2）為確保灌漿套筒頂部端頭安裝精度，應(yīng)將密封環(huán)套入灌漿套筒頂部端頭后，再將主筋穿插入套筒內(nèi)，并保證主筋持續(xù)插入灌漿套筒內(nèi)定位肋處，最后檢查密封環(huán)是否有空隙。如有縫隙，則應(yīng)加涂填縫劑或密封膠，確保密封良好。

（3）為確保灌漿套筒底部端頭的安裝精度，應(yīng)在密封柱塞上套灌漿套筒，直至套筒端面與底模板緊貼后通過扳手等工具將底模板另一面螺母擰緊，通過螺栓拉力使橡膠柱塞持續(xù)壓縮后環(huán)向擴(kuò)張，從而緊密貼合套筒內(nèi)壁，起到良好的套筒密封效果。

（4）為確保灌漿套筒底部端頭密封柱塞的安裝精度，應(yīng)通過車床精加工底模，確保其柱塞孔洞偏差均不超出±1mm，并在端模模板處定出套筒的具體安裝位置，進(jìn)行密封柱塞安裝，全部柱塞尺寸偏差均控制在±1mm以內(nèi)。

3.2 主筋伸出筋定位

當(dāng)前國內(nèi)常用預(yù)制墩柱主筋伸出筋定位技術(shù)有以下兩種：①以原模板和箍筋為依據(jù)展開主筋伸出筋定位，這種操作過程復(fù)雜、耗時(shí)，且精度無法保證；②通過鋼筋掛片，將一個(gè)附帶鋼筋定位裝置的鋼板設(shè)置在模板上用于主筋伸出筋定位，這種操作定位快速、工效高，但其定位過程中并未對主筋伸出筋加以固定，定位結(jié)果和精度容易受后續(xù)工序的影響[3]。

考慮到施工進(jìn)度，在鋼筋籠胎架上設(shè)置鋼筋掛片進(jìn)行主筋初定位，并增設(shè)一塊加工精度和孔位尺寸均與墩柱主筋直徑、間距相對應(yīng)的主筋伸出筋定位架，使其伸出筋精度始終位于±2mm以內(nèi)，以確保主筋伸出筋符合蓋梁底部灌漿套筒安裝精度要求。

4 效果檢驗(yàn)

東曉南路—廣州南站連接線南段工程第二標(biāo)段項(xiàng)目所需184根墩柱生產(chǎn)采用本文所提預(yù)制墩柱生產(chǎn)合格率控制措施后，對部分預(yù)制墩柱構(gòu)件進(jìn)行了生產(chǎn)試驗(yàn)，并在預(yù)制墩柱實(shí)際應(yīng)用后隨機(jī)測量了灌漿套筒和主筋伸出筋定位情況，結(jié)果見表3。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用結(jié)果，優(yōu)化處理后的灌漿套筒精準(zhǔn)定位措施和主筋伸出筋定位裝置能使裝配式橋梁預(yù)制墩柱生產(chǎn)合格率顯著提升；通過鋼筋籠制作測量數(shù)據(jù)也可以看出，優(yōu)化措施實(shí)施后單個(gè)鋼筋籠制作時(shí)間及后續(xù)安裝時(shí)間分別縮短2h和4h，吊裝機(jī)械租賃費(fèi)和人工費(fèi)得以大幅節(jié)省。

表3 灌漿套筒和主筋伸出筋定位情況測量結(jié)果

5 結(jié)語

綜上所述，裝配式橋梁預(yù)制拼裝技術(shù)是橋梁結(jié)構(gòu)工廠化制造、機(jī)械化裝配、標(biāo)準(zhǔn)化管理等技術(shù)的集成，也是推動(dòng)橋梁優(yōu)質(zhì)建造，實(shí)現(xiàn)預(yù)制混凝土和鋼筋技術(shù)在橋梁領(lǐng)域應(yīng)用突破的重要途徑。本文對灌漿套筒及主筋伸出筋安裝節(jié)點(diǎn)工藝的優(yōu)化，對于提升裝配式橋梁預(yù)制墩柱灌漿套筒和主筋伸出筋的生產(chǎn)精度，保證預(yù)制墩柱生產(chǎn)合格率，降低預(yù)制墩柱生產(chǎn)及后續(xù)施工成本效果顯著。在當(dāng)前橋梁施工過程中大力推行裝配式安裝工藝的背景下，不斷推進(jìn)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)及安裝施工工序的優(yōu)化，提升構(gòu)件質(zhì)量和生產(chǎn)效率，具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。