公路工程桥梁下部结构装配化施工技术

2022-03-17李凌志

山西建筑 2022年6期

李凌志

（温州市高速公路投资有限公司，浙江温州 325000）

1 施工背景

随着城市发展，公路工程对安全文明施工的要求等级越来越高，现场施工各方的协调工作也越来越多，针对公路桥梁项目的施工，要求越来越严。在保证施工质量的前提下，施工现场场容场貌要求整洁，同时还要满足施工工期节点。因此，传统的混凝土现浇施工难以满足现在的发展需要，逐步被预制拼装技术所取代。预制拼装采用工厂化集中制作，在施工现场采用拼装施工，在施工现场看不到混凝土罐车、施工脚手平台。施工现场的环境不会因浇筑混凝土遭到污染、破坏。本文以温州市金丽温高速公路东延线工程（如图1 所示）为例阐述桥梁下部结构预制拼装技术在公路桥梁项目中的应用。

图1 温州市“十三五”高速公路规划建设示意图

金丽温高速公路预制构件包括预制立柱、预制盖梁、预制T 梁，线路主线长22．046 km，包括全线设置主线桥梁14 776．94 m/12 座，隧道6 419．5 m/3 座，茶山枢纽设置甬台温高速公路短隧道315 m/1 座，设置匝道短隧道263 m/1 座。

全线设置枢纽互通2 处、一般互通2 处、互通收费站3 处、养护工区1 处、管理分中心1 处、隧道管理站1 处以及必要的交通辅助管理用房。同步建设互通连接线1．55 km。项目总投资110 亿元，装配式桥梁施工尚属温州地区首例且桥梁工程预制构件占比70%以上。

2 工艺对比

下部结构施工有传统的现浇桥墩和近年快速发展的预制拼装两种方式，现浇混凝土指在施工现场由模板支撑浇筑的混凝土，一般是指在结构构件的设计位置，在现场搅拌并浇筑到模板内，经成型、压实、硬化黏土而成的混凝土。预制混凝土是指在工厂或建筑工地（不是最终设计位置）用于制造混凝土产品的混凝土。

预制拼装技术与传统现浇混凝土施工对比如表1所示。

表1 预制拼装技术与传统现浇混凝土施工对比

预制拼装的优势：

预制构件在加工厂内进行预制的同时，桥位现场施工可以同步进行桩基及承台的施工，极大的缩短了总体施工的工期。

预制构件进入安装桥位后，采用吊机安装，现场施工人员较少，无需大面积硬化场地搭设施工脚手平台，减少了对周边环境的污染。

预制拼装的劣势：

构件的大小受运输条件、起重设备、现场安装环境的限制，不能百分百运用在实际工程中。部分墩台还需采用传统现浇混凝土施工。例如：部分桥墩位于崎岖山区，大型起重设备及运输构件无法进入施工现场，仍只能采用传统现浇工艺施工。

相较而言，传统现浇混凝土施工必须按照施工部位依次进行，工期较长，并且施工现场采用泵车浇筑混凝土，冲洗泵管排出的砂浆清理工作费时费工；钢筋需在现场绑扎或者安装模块化钢筋需要搭设施工脚手平台，占地较大。由于公路工程的特殊性，线路长，施工区段划分较多，现浇施工对现场工序要求严格，对周边环境影响较大，对比装配式桥梁在公路项目的实施中逐步体现出优势［1－2］。

3 关键工序控制要点及实际应用

3．1 主要施工工艺

主要施工工艺见图2。

图2 施工工艺

3．2 预制构件工厂化制作

预制构件厂选址位于温州市大门岛营盘基地（见图3），总占地9．3 hm2，其位于温州城区正东边约40 km，东南边乐清湾南端，隔海与台州、玉环、龙湾相望，东南距城区5．5 km。交通便利，具备公路、水路运输条件。水路运输码头满足2 000 t 级泊位通用泊位和1 000 t 级重件泊位。

图3 预制构件厂概貌

厂区主要分为五大区域：办公生活区、立柱盖梁生产区、堆存区（见图4，图5）、保障区和码头区。办公生活区位于厂区北侧，总占地约0．533 hm2，主要由1 栋办公楼、1 栋宿舍楼和1 栋食堂组成。立柱盖梁生产区位于厂区北侧，总占地约2．67 hm2，主要由1 栋砂石料仓库、1 栋钢筋加工车间和1 条立柱盖梁生产线组成；立柱盖梁生产线共设置24 个立柱台座，10 个盖梁台座。堆存区位于厂区南侧，紧邻生产区布置，占地约3．2 hm2。营盘基厂区主要建设内容为：1 条大型构件生产线、1 条钢筋生产线、码头及搅拌站、成品堆场、原材料仓库、气化站、锅炉房、变配电室等辅助设施，总建筑面积37 124 m2。

图4 预制构件厂盖梁堆场

图5 预制构件厂立柱堆场

3．2．1预制构件加工

预制立柱在预制构件浇筑区域的立柱浇筑台作区进行浇筑，立柱模板采用定型化钢模，模板对拉螺杆采用精轧螺纹钢，钢模外表面进行抛丸喷砂喷漆，立柱模板加工好后进场前必须要按照相关质量标准进行验收，验收合格的模板才能使用。检查内容主要针对模板的尺寸、拼接缝隙、平整度、垂直度等，合格后才能使用。

立柱预制步骤如下（见图6）：

图6 预制立柱制作流程

1）立柱钢筋配料及半成品转运。2）立柱模板平躺安装，灌浆套筒定位安装。3）立柱钢筋笼整体安装。4）立柱模板封模。5）立柱模板连同钢筋笼一起翻转至竖直。6）安装带围护浇筑平台进行浇筑（一次性浇筑完成）。7）拆模养护。

预制盖梁在盖梁台座生产线进行生产，整体模板（如图7 所示）设计便于拆装，在生产线上通过轨道移动提高安装效率。模板选用10 mm 厚钢模板，脱模剂采用高性能脱模剂，模板加工好后进场前必须要按照相关质量标准进行验收，验收合格后方可投入使用。

图7 盖梁模板三维效果图

盖梁预制步骤如下（见图8）：

图8 盖梁模板工作流程示意图

1）钢筋配料及半成品转运。2）灌浆套筒定位，钢筋绑扎。3）底模、侧模安装到位。4）盖梁钢筋笼整体安装。5）封模。6）浇筑（一次性浇筑完成）。7）侧模通过轨道移动至下一个盖梁台座继续生产。

3．2．2制作精度控制

1）立柱钢筋胎架。

立柱钢筋笼于专用胎架（如图9 所示）上制作加工成型，为保证钢筋笼制作偏差，应严格控制胎架精度。钢筋下料时长度严格控制，采用自动化切断设备，确保钢筋长度精确，立柱钢筋笼成型采用点焊固定；保护层垫块在出厂前安装到位。

图9 立柱钢筋胎架限位示意图

立柱底部预埋套筒和顶部预留钢筋通过定制加工的钢板进行精确限位，以保证安装精度控制在±2 mm范围内。

2）盖梁钢筋胎架。

盖梁钢筋笼于专用胎架上（如图10，图11 所示）制作加工成型，为满足盖梁拼装的要求，在胎架底部设置有限位装置对预埋灌浆套筒进行定位，保证安装精度控制在±2 mm 范围内，盖梁钢筋笼成型采用点焊和绑扎。盖梁钢筋成型后安装波纹管定位，保护层垫块和波纹管在出厂前安装到位。

图10 立柱钢筋胎架示意图

图11 盖梁钢筋胎架示意图

3）套筒及预留钢筋安装。

a．根据设计图纸进行灌浆套筒预埋（见图12），套筒安装时，可采用定位钢筋将其固定在构件主筋上，套筒与构件柱底模板应垂直；预埋套筒底部可采用橡胶塞进行封堵，防止漏浆，模板拆除后应及时清理橡胶塞，并清空管道，避免后期安装完成时造成堵管。

图12 灌浆套筒预埋

b．连接主筋安装时，宜逐根插入灌浆套筒内，并进行加固以及对连接处进行封堵防止浇筑混凝土时漏浆。

3．3 预制构件现场安装

3．3．1现场安装主要流程

承台拼接面严格按照设计标高控制，突出位置精细打磨；预制构件端面平整度严格控制。沿预留主筋内边缘进行接触面凿毛，中心位置预留20 cm 正方形区域不凿毛，凿毛区域应控制好凿毛质量（见图13）。根据绝对标高，确定每根钢筋的锚固长度，并对高出钢筋进行切割处理。根据绝对标高，确定每根钢筋的锚固长度，并对高出钢筋进行切割处理。钢筋、灌浆套筒母版同种规格的至少2 块，预制厂1 块定位立柱预埋钢筋及灌浆套筒，桥位施工现场1 块用于承台预埋钢筋定位，承台预埋钢筋偏差±2 mm，预埋钢筋不允许弯折对位。

图13 承台立柱接触面凿毛

立柱与承台拼装前先进行匹配拼装（见图14），同时应对外露钢筋进行除锈处理。在承台拼接缝位置，布置不锈钢调节垫块。

图14 预制构件安装主要流程

3．3．2安装控制要点

1）应在立柱底面离钢筋约2 cm 时，调整立柱位置，待立柱稳定后，再下放立柱，将钢筋套入灌浆筒。

2）调整立柱倒角位置处支撑板，确保其高程偏差在允许范围内，在立柱底面离砂浆面约2 cm 时，进行预制立柱中线对位，待立柱中线和承台中线重合后，锁定位置下放立柱至中心垫片上。

3）千斤顶应放置在牛腿下方，并靠近内侧，第一次下放，根据测量数据，调整千斤顶，确保千斤顶受力均匀。

4）试吊阶段：采用吊装设备起吊预制构件，下放立柱至中心垫块上，然后放置好千斤顶，将千斤顶调高4 mm ～5 mm，吊机采用分级卸载，分布至4 个千斤顶上，下放过程中应当心立柱孔壁与预留钢筋不应发生碰撞，根据测量数据，调节千斤顶，先调节偏差较大方向，再调节偏差较小方向，一个方向调整结束，再调节另一个方向，直至垂直度控制在1 mm 范围内；调整结束记录千斤顶位置及高度，吊离立柱。

5）安装阶段：砂浆垫层坐浆料摊铺，安装止浆环，进行第二次立柱下放，并确保四周都有浆液挤出，也可根据浆液挤出过程来判定立柱是否偏位。

6）安装质量控制影响因素应根据图15 影响因素逐项分析，根据项目安装实例找出针对性主要影响因素进行加强管控，达到质量控制标准化目的［3－4］。