公路橋梁花瓶墩身鋼筋整體吊裝快速化施工技術(shù)

張春宇ZHANG Chun-yu

（廈門路橋百城建設(shè)投資有限公司，廈門 361000）

0 引言

隨著公路橋梁建設(shè)的快速發(fā)展和與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)，外觀方面的要求越來越高，花瓶墩因其外形美觀，在城市周邊的公路橋梁設(shè)計中逐漸在大力采用。由于采用傳統(tǒng)施工工藝的花瓶墩由于以下幾個方面的原因?qū)е陆ㄔ焖俣容^慢：①花瓶墩鋼筋布置不規(guī)則且復(fù)雜，傳統(tǒng)鋼筋制作方法功效低；②鋼筋現(xiàn)場安裝困難，安裝精度不易控制，鋼筋安裝容易出錯；③目前橋梁墩身常規(guī)施工方法為組合鋼模+雙排鋼管臨時腳手架，因模板與施工平臺是獨立系統(tǒng)，需要重復(fù)的安裝與拆卸，導(dǎo)致資源浪費和工期延緩；④高度較高的花瓶墩，因墩內(nèi)及墩頂鋼筋密集，作業(yè)人員無法進入墩身內(nèi)部進行混凝土振搗施工，需采取多次澆筑成型的施工工藝，此施工工藝不僅成型較慢，而且容易導(dǎo)致產(chǎn)生混凝土錯臺、色差等外觀質(zhì)量缺陷。針對上述問題，文章通過實際工程介紹公路橋梁花瓶墩身鋼筋整體吊裝快速化施工技術(shù)，探索施工中的難點，總結(jié)技術(shù)要點，為今后橋梁花瓶墩施工提供寶貴的經(jīng)驗。

1 工程概況

項目起點與濱海東大道（澳頭至大嶝大橋段）順接，終至廈門與泉州交界處與規(guī)劃泉州濱海大道相接。本工程定位近期為一級公路兼城市主干路，主線雙向六車道，設(shè)計速度60km/h；遠期為一級公路兼城市快速路，主線雙向六車道，設(shè)計速度80km/h，道路紅線寬60m，道路全長約8.711km。九溪大橋、及東園溪中橋上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，九溪大橋平面位于R=800m的圓曲線上，橋梁縱斷位于3.50%的上坡及-0.50%的下坡?，F(xiàn)澆連續(xù)箱梁共南北2幅9聯(lián)24跨，跨徑布置為35m和55m兩種。單幅橋?qū)捰尚短?7m漸變至大樁號27.5m，兩側(cè)翼緣板懸臂長2.5m。橋跨布置為（2×35）+（3×35）+（35+55+55+35）+（2×35）+（2×35）m，橋長498m。采用單箱三室、單箱四室和單箱五室。南北幅第一、二聯(lián)均為等截面梁高箱梁，梁高為2m；南北幅第三聯(lián)箱梁為變截面不等梁高箱梁，梁高為2m漸變至3.4m；南北幅第四和第五聯(lián)在P11#墩附近2m范圍內(nèi)梁高2.5m，其余梁高2m。頂?shù)装搴穸葹?5cm梁端漸變至50cm，南北幅第三聯(lián)箱梁底板厚度由25cm漸變至80cm，腹板厚度45cm，梁端漸變到70cm。東園溪中橋為水系橋，平面位于直線段上。橋梁縱斷位于1.10%的上坡及-1.60%的下坡。橋跨布置為（25.2+30+25.2）m，橋長86.4m?，F(xiàn)澆連續(xù)箱梁均采用單箱四室，橋?qū)?1.5m，梁高為1.8m。頂板厚度為25cm梁端漸變至50cm，底板厚度25cm梁端漸變至50cm，腹板厚度45cm，梁端漸變到70cm。兩橋花瓶型橋墩，共29道。

九溪大橋全橋共設(shè)1個橋臺，13個橋墩，左右25座墩?；ㄆ慷沼袃煞N截面形式，橋臺構(gòu)造采用鋼筋混凝土U型橋臺，設(shè)有前墻、背墻及側(cè)墻，背墻后設(shè)置牛腿用于擱置搭板。P01～P13橋墩采用雙柱式變形墩，P1橋墩矩形柱2.0×1.8m，P2橋墩矩形柱2.0x1.5m，其中1.8m，1.5m為側(cè)面厚度。墩頂寬2.5m和2.5m×2.3m兩種，設(shè)1.2m（高）×1.1m（1.4m）（寬）橫系梁。墩身及橫系梁均設(shè)裝飾槽。P11A橋墩采用單柱式變形墩，墩柱尺寸3.6×1.65m，其中1.65m為側(cè)面寬度?；ㄆ慷斩丈硎疽鈭D如圖1所示。

圖1 花瓶墩典型結(jié)構(gòu)示意圖

東園溪中橋橋長86.4延米。全橋共設(shè)4個橋臺，4個橋墩。橋臺構(gòu)造采用鋼筋混凝土U型橋臺，設(shè)有前墻、背墻及側(cè)墻，背墻后設(shè)置牛腿用于擱置搭板。橋墩采用雙柱式造形墩，DY2橋墩矩形柱2.0×1.5m，DY1橋墩矩形柱2.0×1.8m，其中1.5m，1.8m為側(cè)面厚度。DY2橋墩墩頂設(shè)1.2m（高）×1.4m（寬）橫系梁，DY1橋墩墩頂設(shè)1.2m（高）×1.1m（寬）橫系梁。墩身設(shè)裝飾槽。

2 胎架法制作花瓶墩鋼筋

根據(jù)施工圖紙給定的鋼筋詳圖，設(shè)計墩身鋼筋整體綁扎胎架。為適應(yīng)不同截面形式的花瓶墩，將胎架的各個構(gòu)件采用螺栓連接或者桿件插銷式連接設(shè)計，以方便胎架的運輸、安裝及拆卸，更有利于墩身鋼筋籠預(yù)制和脫架等操作[1]。

胎架底部的橫、縱向骨架及立柱均采用10#槽鋼，立柱按兩邊對稱布置，間距為1m。橫向槽鋼每隔1.5m設(shè)置一道。立柱底部和橫向槽鋼兩端均對應(yīng)焊接開孔鋼板，采用M14螺栓連接；立柱側(cè)面焊接?20mm圓管，穿?16mm圓鋼作為插銷，間距按照墩身主筋間距布置，以快速安裝固定主筋；底部縱向槽鋼上焊接∠50×5mm等邊角鋼作為梳齒板，并等同墩身箍筋間距開10mm寬槽口，用于快速安放箍筋，如圖2所示。

圖2 胎架法制作鋼筋籠示意圖

鋼筋在胎架上綁扎完畢后，拔出立桿插銷里的圓鋼，利用車間桁吊將鋼筋籠整體起吊，完成脫架操作。

鋼筋在鋼筋加工廠內(nèi)按照設(shè)計尺寸集中加工，在場內(nèi)鋼筋胎模架上進行主筋對接和箍筋綁扎，箍筋安裝先放入到主筋內(nèi)，在自下而上的順序進行安裝，安裝時采用綁扎固定，綁扎必須牢固、無松動脫落現(xiàn)象，箍筋安裝后，緊貼主筋，布置間距滿足設(shè)計與規(guī)范要求，每層內(nèi)箍筋保持在同一水平面上，安裝牢固，將主筋和箍筋形成整體，同時要求綁扎率達60%以上。出廠時利用吊車吊裝至平板車上，并固定牢固后，由平板車運送至墩柱施工現(xiàn)場進行安裝施工。

墩身鋼筋主筋采用鐓粗直螺紋套筒連接，加工場內(nèi)每根主筋擰緊對接后，預(yù)留接頭處箍筋，在現(xiàn)場安裝，其余加工場內(nèi)在整根墩柱連接下安裝箍筋，鋼筋連接嚴格按照規(guī)范要求進行施工，橋墩側(cè)身設(shè)置直徑為8@10防裂鋼筋網(wǎng)，且墩身主筋錨入承臺內(nèi)1.5m，箍筋待主筋安裝好后，在承臺內(nèi)進行綁扎。

為保證墩柱鋼筋的保護層厚度，鋼筋籠骨架與模板之間用不低于墩身混凝土強度的干硬水泥砂漿墊塊支撐，用1.3mm直徑的鐵絲預(yù)埋于墊塊內(nèi)以便于鋼筋綁扎固定，墊塊數(shù)量不少于4塊/2m，且滿足橋墩鋼筋保護層厚度設(shè)計圖紙要求，在規(guī)范允許偏差+10mm內(nèi)。

3 墩身鋼筋整體安裝

墩身鋼筋籠整體脫架后，采用平板車運輸至指定墩位。為避免運輸過程中鋼筋發(fā)生變形，預(yù)先在車上放置臨時臺座。采用整體吊裝的墩身鋼筋需設(shè)置加強箍筋，每2m設(shè)置一道。頂部加強箍筋與墩身主筋全部點焊，在鋼筋籠頂部和下部分別焊接吊點。為確保鋼筋籠定位準確，提前在承臺模板上安裝與墩身鋼筋截面尺寸相同的可移動式的方形定位架。定位架通過螺栓連接固定在承臺模板上。起吊時汽車吊大小勾同時吊起鋼筋籠，人工拉設(shè)纜風繩。起吊過程中逐步松小勾，使得鋼筋籠逐漸垂直于地面，將鋼筋籠整體下放至設(shè)計標高并與上下兩層承臺鋼筋焊接固定，選取墩身主筋的四個角點并延長支撐在墊層上。沿墩身四周設(shè)置纜風繩，纜風繩固定在頂部鋼筋下方1m處。測量人員對墩身鋼筋平面位置及垂直度復(fù)核完畢后拉緊纜風繩，確保墩身鋼筋籠穩(wěn)固[2]。

3.1 墩柱鋼筋籠吊裝定位流程

首先根據(jù)墩身位置和尺寸，由測量人員在承臺頂面上放出墩柱中心十字線，然后利用十字線控制樁點，根據(jù)十字交叉法定出墩柱模板位置的控制線。鋼筋骨架吊裝和模板安裝后進行模板復(fù)測和校模。

鋼筋籠采用三點起吊，吊點分別在鋼筋籠中部、距兩端頭1/3處，以保證起吊平穩(wěn)和鋼筋籠骨架受力均勻。鋼筋籠在吊裝時汽車吊的主鉤鉤住鋼筋籠吊具，副鉤吊住鋼筋籠的1/3處，通過兩個吊鉤同時操作豎起鋼筋籠，然后松下副鉤，通過主鉤將鋼筋籠吊裝對中，在徐徐下降至安裝高度，座落在承臺鋼筋上。

吊裝時指揮吊籠入位、吊機旋轉(zhuǎn)應(yīng)平穩(wěn)。并在墩柱鋼筋籠上拉牽引繩輔助定位。下放時對準樁柱中心，座落穩(wěn)固，懸掛纜風繩固定后，才可緩慢松落吊鉤。

吊裝完松勾前進行墩柱軸線復(fù)核，符合設(shè)計要求后方可與預(yù)留鋼筋焊接加固。施工時應(yīng)隨時用線垂檢查鋼筋骨架的垂直度。

3.2 陸上墩柱鋼筋籠安裝

陸地墩柱鋼筋較矮，采用一次澆筑到位。首先在承臺內(nèi)吊裝預(yù)埋一節(jié)鋼筋籠或者一次吊裝到位，吊裝作業(yè)方法同上，待安裝穩(wěn)固后，在每根墩柱頂部加勁筋上系纜風繩，纜風繩分三個方向互為120°，另一端與周邊地錨等物體固定。纜風繩與地面的夾角宜控制在30°～45°。采用預(yù)埋方法作業(yè)的，在承臺混凝土澆筑完成，達到強度要求后，分層回填夯實基坑，平整場地，并澆筑或支墊腳手架墊層，搭設(shè)腳手架后，吊裝第二節(jié)鋼筋籠，系梁吊裝過程中不松勾，直到主筋全部對接，對接區(qū)箍筋全部結(jié)扎到位形成整體后，方能松勾。如圖3及圖4所示。

圖3 陸上墩吊裝及纜風繩固定示意圖

圖4 陸上墩吊裝及纜風繩固定示意圖

3.3 海上墩柱鋼筋籠安裝

水域中墩身較高的采用分節(jié)吊裝、分節(jié)澆筑。第一節(jié)鋼筋籠吊裝對中穩(wěn)固后，在每根墩柱鋼筋頂部加勁筋上，各系4根纜風繩互為X型，與拉森鋼板樁圍堰進行固定，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，固定至水平高度較低一層的鋼圍檁上（如圖5所示）。待澆筑的承臺混凝土達到一定強度后，在承臺（墊層）上搭設(shè)腳手腳，對單根墩柱解除1根鋼筋籠纜風繩，剩余3根仍牽拉形成固定面，并快速安裝模板和固定模板作業(yè)（在模板工序中詳細敘述），并澆筑兩根墩柱第一次混凝土。待第一次混凝土達到一定強度后，吊裝第二節(jié)鋼筋籠，吊裝過程中不松勾，直到主筋全部對接，對接區(qū)箍筋全部結(jié)扎到位形成整體后。吊裝后采用4根纜風繩沿四個方向互為45°拉緊鋼筋籠（其中2根固定在臨近鋼平臺、另外2根固定在對面支便橋上，如圖6所示），防止立柱鋼筋過高發(fā)生傾覆，當完成上述工作后方能松勾。

圖5 水上墩身纜風繩固定示意圖

圖6 水上墩身纜風繩固定示意圖

模板安裝施工前對墩身與承臺、墩身節(jié)段間結(jié)合部分進行接縫鑿毛，墩身外面一圈3cm不鑿毛，其余接觸面鑿除浮漿和松散砼，直至露出新鮮砼及石子為止，并將結(jié)合面清洗干凈。

4 花瓶墩身快速化施工技術(shù)施工優(yōu)點

采用胎架法制作墩身鋼筋施工工藝，可以將異形的花瓶墩鋼筋籠形成標準化、流水化施工，有效減少工序之間的銜接時間，同時可以在承臺施工時同步進行墩身鋼筋加工，承臺鋼筋現(xiàn)場綁扎與墩身鋼筋后場胎架上制作可同步進行[3]。投入人員少，綁扎效率高，異形墩身鋼筋保護層厚度和鋼筋間距不易控制等質(zhì)量通病大大減少，有效地提高了墩身鋼筋的綁扎質(zhì)量，加快施工進度。

相較于現(xiàn)場綁扎，墩身鋼筋整體安裝的施工工藝，在減少工人的勞動強度的同時，又能極大地降低起重設(shè)備（吊車）的使用臺班費。由于鋼筋籠集中在鋼筋場地制作，不受現(xiàn)場施工工序的限制，可以大面積制作，從而提高了施工速率，加快了周轉(zhuǎn)速度。在減小成本和間接費用的同時，安裝精度也得到有效控制，節(jié)約了人力物力，提高鋼筋籠質(zhì)量，縮短工期。

將整體吊裝的施工方法，省去了鋼筋籠現(xiàn)場綁扎與安裝的過程，受外部環(huán)境的影響??；降低了高空作業(yè)期間存在的安全隱患；有效地保障了施工安全。并且，除前期一次性投入胎架的費用外，后期無其他材料費用產(chǎn)生，整套裝置多次周轉(zhuǎn)使用，既節(jié)約了成本，又降低了高空作業(yè)風險。

混凝土天泵加整體串筒一次澆筑墩身成型的施工方式，消除了混凝土中的施工縫，使混凝土的外觀質(zhì)量起到較為明顯的提高。此方法加快了模板的周轉(zhuǎn)次數(shù)，大大節(jié)約了工期。

以10m高的花瓶墩為例，采用花瓶墩身快速化施工技術(shù)相比較常規(guī)施工技術(shù)可節(jié)約大約7天工期。

5 結(jié)語

綜上所述，該技術(shù)已在廈門濱海東大道（翔安東路—蓮河段）工程中得到成功應(yīng)用。經(jīng)過現(xiàn)場實踐表明，在采用本技術(shù)后該項目花瓶墩身外觀質(zhì)量、結(jié)構(gòu)質(zhì)量得到了極大的提高，鋼筋保護層合格率優(yōu)，施工功效顯著提升。