装配式桥梁下部结构安装施工技术

2021-06-27张奉春

四川水泥 2021年6期

张奉春

（中铁十四局集团第三工程有限公司，山东济南 250000）

1 研究背景

随着国内城市交通的大发展，装配式桥梁也得到了快速发展，装配式桥梁的快速施工，便于城市交通快速恢复，有利于城市建设发展。装配式桥梁区别于传统现场施工钢筋绑扎、砼浇筑的建造方式，对于装配式桥而言，桥梁下部结构和上部结构的部分或全部构件，通过在预制厂内加工成型构件后，运输至现场吊装拼接。桥梁的各个构件通过预埋钢筋、联接装置进行机械连接，利用构件中的灌浆套筒进行压浆，使砼充分填充构件之间的孔隙，达到整体强固作用。本工程通过研究如何精确快速的安装，为其他装配式桥梁施工提供参考。

2 工程概况

济宁快速路一期工程，主线高架及匝道立柱、盖梁采用灌浆套筒连接的预制拼装施工工艺。设计墩柱、盖梁、箱梁为预制构件，预制立柱采用直立柱，混凝土等级C40，共有2 种截面尺寸:1.8m×1.6m、1.8m×1.4m。立柱柱底套筒连接承台预留插筋，立柱现场安装完毕后，进行垂直度及相对位置调节，调节后拼接面铺设2cm 厚60MPa 砂浆垫层，最后对套筒进行100MPa 高强砂浆压浆作业，完成整个拼装工艺。立柱最大吊装重量131t;

预制盖梁采用倒T 型，采用分节预制，中间设湿接头连接的形式。每节预制盖梁标准长度11.65m，宽度3.1m，混凝土等级为高性能C55。盖梁拼装采用JBZ-80Z 型不锈钢波纹管连接形式，套筒与墩柱顶伸出的连接插筋相接。

图1 装配式桥梁示意图

3 施工方案综述

墩柱、盖梁构件采用全工厂预制生产，后运至工程现场安装的方式。

3.1 预制立柱

本标段预制立柱采用灌浆套筒连接的预制拼装施工工艺。立柱构件采用工厂化预制生产，养护强度达到设计和规范要求后，采用运梁车运送至施工现场，利用XGG300 型履带吊进行吊装，精准定位后进行套筒灌浆连接就位。

3.2 预制盖梁

盖梁的拼装分为两部分，第一部分为盖梁与立柱的拼接，第二部分为盖梁自身节段的拼装。在现场搭设临时支墩提供辅助支点，采用大型履带吊XGG300 型进行现场吊装。在柱顶接缝位置上设置调节垫块，精确调整好标高和位置后进行柱顶坐浆，锚固波纹管灌浆或套筒灌浆连接。盖梁节段间拼装采用预留湿接缝拼装工艺，在两侧节段拼接锚固后，采用搭设盘扣式支架作为施工作业平台，连接接缝处盖梁主筋，安装盖梁箍筋、预应力波纹管、安装模板，采用泵车浇筑湿接缝混凝土。湿接缝混凝土养护达到设计强度后，利用升降车和起重机配合施工，按照设计要求分步骤分批次张拉盖梁预应力和管道压浆，盖梁连接成整体。

3.3 构件连接方式

现场采用灌浆套筒和灌浆锚固金属波纹管两种方式。

①灌浆套筒：用于立柱与承台之间以及部分立柱与盖梁之间连接。套筒灌浆连接接头由带肋钢筋、套筒和灌浆料三部分所组成。立柱与承台连接采用灌浆套筒为 GTZQ4-40 型球墨铸铁铸造套筒，为全灌浆套筒，外径 95mm，高 810mm。套筒预埋于预制立柱底端，套筒净保护层 30cm。承台预留钢筋为 HRB400φ40 钢筋，插筋伸入套筒长度 40cm，用于连接立柱和承台。

GTZQ4-40 型灌浆套筒为球墨铸铁铸造套筒。套筒一端为预制安装端，另一端为现场拼装端，套筒中间设置钢筋限位挡板；套筒下端设置压浆口，套筒上端设置出浆口，压浆口与端部净距应大于 20mm[1]；套筒制作允许误差为+2mm。

图2 灌浆套筒连接图

②灌浆锚固金属波纹管连接方式：灌浆锚固金属波纹管用于部分盖梁与立柱之间的连接。灌浆锚固金属波纹管采用圆形增强金属波纹管，外径85mm，壁厚 2mm，梯形波纹。波纹管长度 148cm，φ40mm 立柱主筋伸入波纹管长度 143mm。波纹管下端设置压浆口连接压浆管，上端设置出浆口连接出浆管或直接由端部出浆。

图3 灌浆锚固金属波纹管连接图

4 立柱安装施工

立柱柱底套筒连接承台预留插筋，立柱柱顶预留插筋连接盖梁底套筒。立柱现场安装完毕后，进行垂直度及相对位置调节，调节后拼接面铺设2cm厚60MPa 砂浆垫层，最后对套筒进行100MPa 水泥基高强砂浆压浆作业，完成整个拼装工艺。

4.1 承台预埋钢筋精确安装

承台钢筋预埋时，在承台面层钢筋安装钢筋定位卡具，通过定制加工的卡具可精确定位预埋钢筋的间距、平面尺寸及高度，确保误差在规定范围内。

4.2 立柱预拼装

立柱在预制场预制，通过运输车运至现场。出厂前应提前将接触面进行凿毛处理。

在承台座浆前，预制立柱应进行现场预拼装。立柱预拼装主要是初步检测灌浆套筒和承台顶部立柱预埋钢筋之间的定位精度是否满足要求，同时对立柱垂直度和标高进行初调。在承台面上画出立柱平面位置，测量承台面标高。根据测量数据，调整柱底钢垫板标高，以达到安装后柱顶标高满足要求，在预制场内要提前对套筒是否通畅进行检查验收，采用订制专用模具的方法进行。

初调主要通过承台顶面放置的 2cm 厚钢板、2mm 薄钢板和立柱四周8台（每侧放置2 台千斤顶）千斤顶来进行调整。由吊机将墩柱缓慢放置承台顶面钢板上，由测量人员检测墩柱的偏位、垂直度及标高，初步调试到位后将立柱吊起，准备开始座浆施工。

4.3 承台凹槽座浆

施工前先将承台、立柱接触面凿毛清理，安装座浆挡板，挡板的高度控制在 20mm，确保座浆料的厚度达到设计要求。采用M60 高强砂浆垫层，铺浆完成后，在每根承台预留钢筋上套上止浆垫，止浆垫略高于浆液面，以保证墩柱吊装到位后，橡胶垫圈能对灌浆套筒紧密贴合，防止在灌浆过程中浆液流出。

在坐浆料铺筑完成后，墩柱吊装时将柱底灌浆套筒对准承台外露钢筋缓缓下落，过程中复测墩柱底部中线。中心钢板受力后，分级卸力，复测墩柱上口中线，微调千斤顶，进行最终精调工作[2]。同时采用钢管或者缆风绳对墩柱进行临时固定。

下放过程中确保四周都有浆液挤出，保证坐浆密实。将挤出砂浆清理干净，并将砂浆面与档浆板抹平。墩柱就位时垂直度的控制，由两台全站仪同时监测校核墩柱中心标记。然后利用在墩柱的四周安置的8 台32t 千斤顶校正墩柱的垂直度。

4.4 套筒灌浆连接

在坐浆层强度达到40MPa 后，拆除千斤顶、止浆槽等辅助设备，进行灌浆套筒灌浆。

灌浆连接工艺流程：灌浆料倒入搅拌设备→计算水量并精确称重→水灰初拌（不得少于 30s）→专用设备高速搅拌（不得少于 5min）→浆料倒入储浆装置→浆料倒入灌浆设备并连接压浆口压浆→出浆口出浆或端部出浆→持续出浆后（不得少于 3s）停止压浆并塞入止浆塞→下一个套筒压浆。

5 盖梁安装施工

单个盖梁分为预制部分及预制件之间的湿接缝部分，搭设临时支撑，安装预制盖梁部分后，再施工两预制间的湿接缝，形成整体。

盖梁底金属波纹管连接墩柱顶预留插筋，预制盖梁安装后，进行垂直度及相对位置的精确调整，后在墩顶铺2cm 厚砂浆，最后在套筒内注入高强无收缩水泥灌浆料，完成整个拼装工艺。

5.1 临时支撑

临时支撑采用六根φ160mm×7mm 钢管作为主支撑点，按照2×3 形式布置，间距均为1.7m，标准节高2m,采用平联进行连接，平联槽钢采用[14mm槽钢，呈“Z”字型布置，平联与钢管间采用160mm×160mm×12mm 钢板进行焊接。钢支撑底部采用30cm 厚混凝土地基箱支撑，混凝土地基箱底部采用中粗砂进行支垫，保证地基箱顶面平整，砂垫层保证饱满无孔洞情况。

5.2 坐浆作业

墩柱外侧蓄浆槽采用上下两层抱箍组合而成，下层抱箍固定，采用弹簧体系支撑上层蓄浆槽，实现上层蓄浆槽的自由活动，通过计算弹簧压缩系数，计算上层蓄浆槽高度，保证上层蓄浆槽高出墩柱顶支撑钢板5mm，保证座浆饱满，保证盖梁下放时蓄浆槽可以与盖梁底部紧密结合。盖梁下放到设计位置后检查盖梁位置及标高，无误后将盖梁缓慢提升，再次清理墩柱顶面并湿润接合面，安装止浆垫。然后拌制坐浆砂浆，砂浆采用M60灌浆料按水胶比0.13进行拌制，拌制后静置3min将砂浆内气泡排出。将拌制后砂浆均匀铺在墩柱顶面，砂浆厚度要在2cm厚调节钢板面以上3-5mm，保证在盖梁安装时结合面铺满砂浆。在吊装完成后，检查外溢的浆液，用水冲洗溢流到墩柱表面的浆液。如果在安装过程中没有浆液，说明浆液不够，应立即将盖梁吊起，补充接合面浆液。人员通过云梯车进行上下操作，不再搭设专门的人员操作平台。试验室同步在现场制备砂浆试件。

5.3 灌浆套筒注浆

盖梁座浆浆液达到1MPa后进行金属波纹管注浆作业，注浆采用M100砂浆，砂浆拌合严格控制水胶比0.12进行施工，注浆管与出浆管均采用用橡胶软管接出到盖梁顶面，预制过程中已对进出浆口进行标识，严格控制下口进浆，上口出浆，缓慢将管内气体排出，待出浆管出浆并稳流3-5s方可停止注浆。

灌浆锚固金属波纹管用于盖梁与立柱之间的连接，灌浆锚固金属波纹管采用圆形增强金属波纹管，外径80mm，壁厚2mm,梯形波纹。波纹管长度135cm，φ40mm立柱主筋伸入波纹管长度130mm.波纹管下端设置压浆口连接压浆管，上端设置出浆口连接出浆管或直接由端部出浆[3]。

5.4 湿接缝连接

盖梁湿接缝施工前，搭设支架，安装底模，模板及支架搭设形式与现浇盖梁相同。

盖梁主筋预制段预埋套筒，采用机械套筒进行连接，中间部分采用焊接。钢筋主筋连接完成后安装预应力管道、穿束钢绞线，预应力管道采用金属波纹管[4]，波纹管对接接头采用胶带进行缠绕，保证后续施工不漏浆，波纹管采用较设计大一个型号的同规格同厂家波纹管，波纹管连接长度要达到设计波纹管的5-7倍。预应力管道安装完成后，进行钢绞线穿束，根据预应力管道位置，在湿接缝中间位置在预应力管道顶部设置排气孔，装侧模、对拉杆加固系统，浇筑低收缩C55混凝土。