装配式跨海桥梁大型墩台预制新技术

张臣 高庆利 王海波 白虹 文健勇 董松松 中交一航局第五工程有限公司

1.工程概况

厦门第二东通道是交通部批复的省市级重点工程。其中跨海段桥梁共预制墩台35座，两节式22座，三节式13座，共83件。预制墩台包括海工高性能混凝土4.98×104m3，高性能环氧钢筋1.05×104t，φ75mm预应力精轧螺纹钢1375t，预制场内立式分节匹配预制。构件单件最高26.1m，单件最重2620t，台车+顶推移运至出运码头，3000t半潜驳船海上运输，4000t浮吊船海上安装。充分体现工厂化、机械化、标准化和装配化的施工理念。

2.墩台预制特点

（1）墩台耐久性要求高，抗裂难度大。本工程按100年使用年限设计，预制墩台采用海工高性能混凝土，耐久性要求高。预制墩台的承台、盖梁均为大体积实心混凝土结构，单次浇筑混凝土最大量1050m3，混凝土抗裂难度大。抗氯离子渗透、钢筋保护层厚度、构件表面硅烷浸渍和景观涂装质量要求高。

（2）墩台结构复杂、施工难度大。承台及盖梁钢筋密集、预埋件多、构造复杂。承台后浇孔预留甩筋，对接钢筋水平匹配同心度要求高，对钢筋安装精度及后浇孔内芯圆模板设计要求高。盖梁体积大、钢筋密集，还有横向预应力钢绞线，施工难度大。

（3）预制墩台高度高，匹配预制精度要求高。预制墩台最高21.6m，要求小于竖向垂直度满足H/3000且不大于20mm的控制标准。分节式墩台拼缝处要求匹配预制，以保证干接缝及剪力键槽口的紧密接触、上下节墩身顺直，实现这一要求有很高难度。盖梁为相交斜截面，结构尺寸多样，精度要求高，相应模板设计与施工难度很大。

3.关键技术

3.1 高性能双层环氧钢筋涂层喷涂与加工一体化工艺

预制墩台采用高性能环氧钢筋，双层环氧涂层质量管控是重点之一。墩台预制场建设环氧钢筋加工及喷涂车间一座，平面尺寸144m×34.5m，占地面积5000m2，引进了国内先进的环氧喷涂生产线和钢筋加工生产线各一条。

与以往环氧钢筋喷涂和加工的方式不同，以前港珠澳大桥施工时从厂家采购成品环氧钢筋运输至车间内再加工，本项目对环氧钢筋工艺进行优化，将环氧喷涂生产线和钢筋加工规划在同一场地，环氧钢筋喷涂及加工采用以下两种方法：①对于需要弯曲钢筋，通过环氧喷涂（抛丸除锈→加热喷涂→过水冷却→检测打包）后，将环氧钢筋转移至钢筋加工生产线上再加工（锯切→墩粗→滚丝→打磨→弯曲），实现环氧钢筋喷涂和加工一体化施工，体现了自动化和机械化，具有避免环氧钢筋运输导致的涂层破坏、减少运输费用、提高工效等优点；②对于直径小于φ28mm和不弯曲钢筋，采用先加工后环氧喷涂的形式，相比方法一能避免环氧钢筋加工导致的涂层破坏，利于质量控制、减少涂层修补量等优点。

主要施工要点有以下几方面：

①抛丸除锈处理：检测钢筋抛丸后的清洁度及锚纹深度应符合要求。

②钢筋环氧喷涂：检查粉末质量、控制加热温度、观察喷枪等过程监控。

③环氧钢筋冷却：采用过水冷却工艺将原有的喷水冷却改为全入水冷却。

④环氧涂层检测：现场进行抽检涂层漏点和涂层厚度，并展开其他理化试验，主要检测涂层附着性、连续性、可弯性、粘结强度、抗冲击性等指标。

⑤锯切、墩粗、滚丝、打磨、弯折：预制场钢筋车间内购买国内先进的钢筋加工生产线一条。为防止钢筋加工过程中造成表面涂层破损，现场对钢筋加工设备进行防护改造，通过加垫尼龙板的方式减少环氧钢筋与钢结构间的刚性接触。分别选用塑料、尼龙、聚氨酯及橡胶制品等作为缓冲材料，以达到较好的防护效果。

⑥补漆：采用专用溶剂环氧涂料和固化剂人工补涂涂层破损部位，出厂前全数检查。

⑦储存及倒运：环氧钢筋丝头长度标识刻度、佩戴保护帽，钢筋半成品存放区设计专用存放架，与环氧钢筋接触处粘贴尼龙板，起到保护涂层的作用。

3.2 后浇孔钢筋精确固定与模板快速支拆工艺

承台预留后浇孔直径3.4 m，侧壁带凹凸剪力键，水平钢筋直径28mm和40mm，分为12层。后浇孔内部钢筋需穿过圆形模板孔利用套筒进行钢筋的同心对接，单个承台后浇孔穿筋孔3000个，连接套筒6700个，同心对接量大，精度要求高，孔内钢筋横纵交错，还需避免与承台内吊点管等预埋件冲突，施工精度要求高，难度大。

后浇孔板面在相应位置开圆形牙口（穿筋孔），根据孔位放样，采用等离子切割模板面开牙口，设计专用锥形橡胶圈，固定卧入混凝土内部钢筋，实现钢筋连接精确定位。

后浇孔圆形模板分4片，中间井字架支撑，设计机械开合系统，拧紧模板支撑杆紧张器，将两小片模板沿井字架向孔内横移，再将另外两大片模板向孔内横移，最后将四片模板及井字架一起吊出后浇孔，实现模板快速支拆的同时保证模板安装的精度。

3.3 大体积混凝土浇筑抗裂措施

承台和盖梁均属复杂结构大体积混凝土施工，通过调整墩身接缝位置、优化混凝土配比、增加制冰制冷水系统和预埋冷却水管等措施，能控制预制构件裂缝。

大体积混凝土开裂原因有两方面：一是墩台混凝土结构厚大，混凝土内表温差过大，从而引起自约束开裂，自约束开裂主要发生在承台和盖梁；二是部分墩身混凝土分段浇筑，浇筑时间间隔长，墩身分段接缝浇筑约束，浇筑混凝土约束收缩，受约束混凝土收缩量超过了混凝土的极限拉伸，从而导致混凝土结构外约束开裂。

混凝土抗裂主要施工措施有：①降低混凝土入模温度。混凝土入模温度最高不要高于28℃。在砂石料仓及料斗上方设置遮荫棚，避免阳光直射。拌合站增设成套制冰制冷系统，降低拌合水温度，加入冰削降低砂石料温度，从而实现控制混凝土出机温度；②降低混凝土内部最高温度。降低混凝土内部最高温度主要有降低水泥用量等优化混凝土配配合比和承台和盖梁内埋设冷却水管两种方法。具体来说，为降低水化热，严控水泥中C3A含量，同时满足混凝土耐久性和良好的工作性，掺入高质量矿粉和粉煤灰取代部分水泥，降低混凝土水化热。同时，承台和盖梁内预埋冷却水管采用外径40mm、壁厚2.0mm的黑铁管。经仿真计算，冷却水管水平及竖向间距控制在0.8m，满足控制自约束裂缝要求。此外，通水时控制冷却水与混凝土内部最高温度之差小于25℃，埋设测温导线并APP监测混凝土温度，预埋冷却水管与外置专用冷却水塔连接，对输出水进行降温，控制降温速度不大于2℃/d。

3.4 贝雷梁桁架拼装式大型钢模板工艺

为保证预制墩台预制竖向精度要求，设计要求竖向垂直度满足H/3000，模板设计优化并结合贝雷梁桁架工艺。

通过模板加工工艺采用板面铣边、模板栓接及定位销工艺、设置高精度模板调整支架等设计理念，保证模板拼缝紧密和模板安装竖向垂直度。以往贝雷架多用于现浇箱梁底模，现应用于预制盖梁立向模板，充分考虑预制盖梁结构尺寸多样且皆为斜截面、精度要求高等特性，异形盖梁模板只需加工模板板面，桁架采用贝雷架拼装结构，在满足受力情况下只需在不同尺寸模板增加或减少贝雷架数量即可，满足不同盖梁模板桁架转换，贝雷梁可多项目周转使用，减少了成本投入，充分体现了贝雷架应用的通用性和周转性。

4.结语

厦门第二东通道工程A3标段墩台预制在采用部分港珠澳大桥墩台预制成熟工艺技术的基础上进行了优化和创新，首次应用了环氧钢筋喷涂和加工一体化施工模式，采用承台后浇孔钢筋精确定位与模板快速支拆工艺、大体积海工耐久性混凝土防裂技术和贝雷梁桁架拼装式大型钢模板成套施工技术，在提高预制构件质量、履约创效、工艺创新等方面起到了重要作用，在同类型工程中具有较高的推广价值和应用前景。