市政桥梁墩柱、盖梁预制拼装技术研究

2022-02-12岳翔峰

居业 2022年12期

岳翔峰

(福州市建设工程质量监督站，福建福州 350000)

市政道路桥梁项目中，墩柱和盖梁都是主要的结构部分，墩柱为桥梁下部承重结构，盖梁为支承结构，盖梁将上部荷载传导至下部墩柱结构。通过预制盖梁和墩柱，并采用灌浆套筒预制拼装，能够实现墩柱、盖梁全工厂预制生产，经现场拼装后实现一体化施工，能够解决现浇墩柱、盖梁分段施工面临的施工效率低、施工精度低等问题，有利于减少工期，提高墩柱、盖梁施工质量。本文结合新店外环西段道路项目，深入研究了墩柱盖梁预制施工技术难点问题，并深入探讨了施工技术要点，以期为同类工程施工提供有益参考。

1 市政桥梁项目概况

新店外环西段道路工程是城市主干道，全程在500m左右，宽度在40m～60m不等，设计时速是60km。主车道部分采用全线高架桥形式，本项目内主线高架桥梁所有盖梁、立柱均采用预制施工工艺，这是该工艺在科研基础上大批应用。本项目的建设难点在于桥墩和盖梁预制，标段中主线高架全部盖梁与墩柱都选择预制技术，其余配套的构件制作、吊装、拼装等施工技术均有比较成熟的执行方案。另外，在砼质量基本管控标准的基础上，预制桥墩还涉及到其他工艺要求，对钢筋、套筒有极高的精度标准，偏差不能超过2mm。

2 市政桥梁桥墩与盖梁预制技术

本项目选择灌浆套筒连接技术，考虑到拼装技术对构件自身有极高的标准，所以选择全工厂预制处理模式，而后运到工地进行现场拼装。该工程主线的双柱桥墩标准盖梁，设计成大挑臂盖梁，长高尺寸分别是24.8m与1.9m，而纵桥向的顶部宽度为2.04m。盖梁由钢筋砼制成，材料级别是C50。桥墩均是直立柱结构，角点位置是圆倒角，半径是0.15m，预制材质为钢筋砼，材料级别是C40，选择立式浇筑技术，截面规格是1.6m见方。

2.1 制作钢筋笼

按照本工程的设计要求，钢筋笼采用胎架辅助加工，为避免受力后钢筋笼发生变形，要求加工偏差在2mm以内，而用于胎架下的套筒定位钢板，制作偏差要控制在1mm以下。桥墩部分的钢筋笼胎架包含底座、支架与挂片、定位板(见图1)。拼装胎架时，人员要仔细复测所有部件，特别是定位板与挂片开槽处。在精度把控上，胎架底座水平偏差不可超过2mm，各部分垂直精度标准与之相同。

图1 桥墩钢筋笼胎架效果图

制作桥墩钢筋笼中，人员必须严格根据既定工序流程进行，并实施全过程测量，时刻保持精度[1]。具体制作流程为：组装好胎架后，将钢筋固定端的定位板与套筒的定位端进行安全；一次性安装灌浆套筒，做好箍筋与拉钩处理；依次安装上排主筋、两道箍筋、底排主筋与测量带拉钩主筋、纵向拉钩、横向拉钩、侧面其他主筋；选择CO2保护焊，把箍筋、拉钩和主筋焊接起来。制作盖梁钢筋笼中，基本技术流程为：胎架外加工套筒模块，随后整个吊进胎架；胎架上安设预应力的张拉槽口，选择组合式的模板结构，保障定位精准，在安设钢筋时需先布置锚垫板；依次安设顶部主筋、预制箍筋、底部主筋、波纹管、侧面主筋、横向与纵向拉钩、其余辅助装置。

2.2 模板制作

桥墩部分，按照工程设计标准，保证模板的加工品质，选择8mm厚的钢板。为后期现场拆装便利，连接的对拉螺杆选择精轧螺纹钢，并抛丸喷砂喷漆处理模板外侧。模板安设时，人员需提前进行有效打磨除锈，在表面涂上脱模剂。另外要把握好每个安装环节，确保制作精度，具体操作程序为：依次安设底面与侧面模板、钢筋笼、顶部模板、翻转吊架；把模板吊动到浇筑台座上固定；布置作业平台；拆掉模板翻转吊架，同时浇筑混凝土；拆掉作业平台与模板，养护结束后直接把桥墩转移到固定位置。

盖梁模板同样有较高的精度标准，使用钢板材料的厚度是6mm，其余基础处理方法均和桥墩相同。安设盖梁模板时，经过细致打磨除锈后，拼接处需进行密封，和砼材料有接触的表面均需涂上脱模剂。预制操作过程为：安设底模后吊装钢筋笼；安装侧模与端模；浇筑砼；拆掉模板后开展喷淋养护作业。

所有模板尺寸、拼缝、平整度、垂直度、光洁度等经验收合格后再浇筑混土。

2.3 砼浇筑养护

本项目采用高性能混凝土，砼材料配制投入较多的复合胶凝材料，提高砼致密度以及和易性，满足清水砼的标准。其中，用到的外加剂是按照结构具体设计标准，选择低含气量的减水剂，这样可控制砼本身的收缩比，提高保坍性能，并有助于成型。对于浇筑应用砼材料的设计要求有：水胶比需低于0.36；单位水泥用量至少达到350kg；掺和料使用中，用粉煤灰代替传统硅酸盐水泥的部分，应小于水泥总重的30%。

搅拌砼材料中，砂石称重差值不可超过2%，其余水泥与掺和料、外加剂差值则要控制在1%以内，持续搅拌时长至少要达到3min。在砼运到制作现场时，需继续搅拌0.5min以上。桥墩浇筑中，选择橡胶导管，材料跌落高度需处于1m～1.5m之间，最大不能高于2m。浇筑盖梁中，需由一端逐渐往另一端推进。而在振捣施工期间，盖梁两边架梁范围内，需各自使用两根振捣棒。针对底部、套筒附近、钢筋周围区域适当增加振捣棒，保障砼结构的紧密度。此处振捣棒选择50型，布棒相距要在0.5m以内，整体交替错位振捣推进，各点持续要持续振捣1min以上。如果在现场浇筑后出现溢浆的情况，需立即补料，并进行收浆处理。在现场要安排专人不间断观察砼入模状况，快速简单评估材料性能，便于尽快调整。收水面处理中，作业人员必须注重横向平整度以及纵向坡度[2]。

浇筑、收水结束后拆掉模板，立刻组织喷淋养护处理。现场可直接使用水管进行喷淋，结合当时天气，喷淋间隔要控制在2h以内。在自然温度达到38℃时，会在构件表面铺设土工布，喷淋养护间隔缩短至原本的一半。在构件制作完成后，需转移到特定区域保管，直至桥梁施工现场需要时再运送到工地。

3 市政桥梁墩柱与盖梁拼装技术

3.1 现场准备工作

在拼装前技术员要重新复核图纸，保障各项技术参数无问题。检查全部会用到的测量仪器以及丈量器具，保障吊装环节和土建、预制阶段的用尺相同。整理预制构件施工中的所有材料，并对相关规格进行复测，假设发现过大偏差，会和技术方讨论解决方案，随后现场标记出定位点。

现场拼装构件前，要求技术员复测的参数包括：新建桥墩间距，即标高与轴线中心；交桩高程基准点；预制构件的轴线与基准标高。拼装施工进行中也要测量定位，利用安装处角度测距以及地面放线垂达到设计精度。

3.2 构件吊装设计

墩柱吊装吊耳选择双点预制吊环，原料是75mm规格的钢棒，放置在柱顶部，吊耳相距为1.054m。盖梁构件吊点设置距离其端部至少2.5m处，吊耳选择四点吊环，制作原料是直径至少达到72mm的钢棒，吊耳和梁端相距1m，各个吊耳相距有1.8m(见图2)。

图2 梁端吊耳布置图

吊装预制墩柱设置在隔离区，可避免对正常交通造成干扰，还能实现全天候建设。使用履带吊期间，站位与作业区内都要铺设塘渣，压实后要有0.3m，并铺垫钢板或是路基箱，要求超过0.025m。正式吊装中需先安排试吊，观察地基沉降表现。吊装中，先要操作两台吊机将构件卸下，其中主吊选择卸扣，辅吊则使用尼龙带捆绑住构件。墩柱翻转需由吊机在空中完成，待构件处于垂直状态后，辅吊撤出，主吊将其转移到承台处，套筒对上插筋，在该吊装操作中，主吊履带需和基坑外沿至少相距1m。

3.3 墩柱安装施工

墩柱垫层坐浆施工中，人员要准确定位垫块，微调安装位置，并在下方利用薄钢板进行细致调整。操作承台需保持干净、湿润。墩柱运至指定位置后，需先试拼装，该项操作要求在坐浆前完成。拼装施工中，人员需在承台面的设计位置弹出边线，据此安设挡浆模板[3]。本工程中，垫层坐浆选择C60砂浆，铺浆后在所有承台预设钢筋上安装止浆垫。待墩柱就位，操作4台顶升液压杆调整构件垂直度，要求偏差在1mm以内。牛腿部分选择钢板焊接制作，并在两边增设加强肋，避免牛腿形变。在墩柱作业平台上，技术员要控制好相邻构件的距离，校正偏差要控制在2mm以内。待位置确定好后，可开始安装墩柱。

墩柱安装中比较关键的环节是套筒灌浆，选用浆料的干料与水比例是100∶12，持续搅拌3min，在垫层砂浆进入终凝阶段后便能开始压降处理。拌制前夕，搅拌桶与头均需保持湿润，在机器与底座转盘启动后开始计时。人员需利用搅拌棒进行人工搅拌，如果还有干料，要立即继续拌制。成品需静置2min左右，使内部气泡自然释放。把浆料转移到压浆机内，在压浆约70s后，浆料水逐渐移到出料口，等到其完全流出后，就需堵住出料口、停止作业。在内部管道压力趋于稳定后，将机器枪头取出，堵上注浆口，其中封堵选择橡胶止浆塞。另外，值得强调的是，拼装时温度如果在5℃以下，要保温灌浆料；温度在10℃～40℃之间，需提高添加水的温度，维持在30℃～65℃范围内；灌浆料使用温度要满足10℃。此项目中使用的灌浆料，基本性能参数为：流动度，初始与半个小时后的表现分别是达到300mm与260mm；抗压强度，1日、3日、28日的性能指标各自满足35MPa、60MPa、100MPa；垂直自由膨胀率，3h和24h之间的差距在0.02%～0.5%区间内；氯离子比重不得超过0.03%；泌水率是0%。

在灌浆结束后一日，结构强度需超过35MPa，此时才能卸下挡浆板与其余临时构件，覆土结束后墩柱安装完工。后续基坑回填，要分层施工，现场还需配备良好的排水设施，以免基坑积水。

3.4 盖梁安装施工

待墩柱安装完工后，现场测量各项尺寸，假设无法正常安设盖梁，相关方可进行适当调整。预制构件吊装期间，登高车选择直臂结构，其负责运送作业人员开展高空作业，不接触任何吊装构件。盖梁吊装时，作业区内也要按照墩柱施工的标准布置。现场预制构件卸车需使用2台履带吊完成。两台吊机要做好配合，使盖梁正常转向，直至吊装就位。在此项操作期间，高空作业人员要借助登高车实现全程观测，在所有墩柱位置都安排专业人员，沿着桥梁横纵水平方向上，指挥预制盖梁对准设计位置。

调节预制盖梁中，关键技术控制点是构件匹配高程与水平度、相对点位，校正位置后开支垫层坐浆，在该过程中技术员需时刻关注预制构件高程。在坐浆完成后，复测各项控制参数。最后参考墩柱安装过程，套筒灌浆后盖梁完成拼装。