公路桥梁装配式墩柱、盖梁施工技术

1 引言

在社会经济迅速发展的背景下，城市面临的交通压力也越来越大。 为了良好地缓解城市交通压力，桥梁建设数量越来越多。 传统的路桥施工方式采用现场混凝土浇筑技术，由于其施工过程不仅噪声污染大、工期长，而且在人力物力方面浪费比较严重，所以，越来越难以满足现代化城市路桥建设的发展需求[1]。 因此，预制拼装技术在桥梁中有广泛的应用，不仅能在确保桥梁建设质量的基础上，降低现场混凝土浇筑施工质量控制的复杂程度，提高施工效率和质量，还能使得公路桥梁更加环保、耐久、安全。以上海S3 公路工程为背景，通过预制施工技术关键点控制[2-3]，进行灌浆套筒、灌浆波纹管连接检验和坐浆、灌浆工艺优化措施保证构件连接和预制构件连接关键技术研究。 最后，研究合理的构件精准定位拼装技术进行吊装、运输和拼装施工，形成装配式桥梁墩柱、盖梁预制拼装施工技术。

2 工程概况

上海S3 公路本期工程北起先期段周邓公路跳水台，以高架形式向南延伸至两港大道，全长约为26.6 km。 该项目主线桩号K27+912.0（不含对应墩及伸缩缝）~K28+998.0（含对应墩及伸缩缝），新建主线高架桥1 座，全长1.086 km，新建匝道桥梁8 座，全长5.259 km，高架桥梁施工采用的预制拼装工艺。

3 关键技术分析

3.1 预制墩柱、盖梁预埋连接件安装精度

构件预制拼装关键为墩柱、盖梁预制施工时，预埋连接件安装的精度，影响拼装后成品桥墩的施工质量。 墩柱与承台、盖梁拼装，承台和立柱顶预留HRB400 钢筋，钢筋直径为40 mm，墩柱底及盖梁底预埋灌浆套筒或波纹管， 钢筋必须逐根插入灌浆套筒或灌浆波纹管内，预埋件位置安装的准确，保证了构件安装位置的精确度。 预制构件生产时，预埋件安装采用全站仪进行复核、精调。

3.2 灌浆连接质量

墩柱与承台、 盖梁与墩柱之间的连接采用在套筒或波纹管内灌注高强无收缩水泥灌浆料连接，灌浆料配置质量、灌入灌浆料的饱满度控制是装配式桥梁结构安全性的关键因素，施工中， 严格按照的试验检测和桥墩预制拼装技术规程进行质量控制。

4 墩柱、盖梁预制施工

墩柱预制采用横向支模、竖向浇筑的预制施工方法，盖梁预制采用定制胎架进行预制施工， 预制构件工厂化的施工确保了墩柱、盖梁构件的精度及质量要求。

4.1 钢筋加工

构件的钢筋加工包括φ12 mm~φ40 mm 的钢筋。 主筋的下料长度容许偏差为±2 mm，端部打磨平整，采用锯床进行精确加工；箍筋采用全自动钢筋成型弯箍机进行线材的调直、剪切及弯曲，加工完成后编号码放；主筋采用直螺纹机械连接接头的形式进行连接， 保证连接性能可靠的同时增加钢筋的使用效率。

4.2 钢筋笼制作

预制墩柱、 盖梁钢筋笼的加工采用钢筋模块化精加工的理念，钢筋笼使用专用胎架制作加工成型，胎架上支撑定位体系保证主要受力钢筋定位准确。 整个钢筋笼自钢筋加工完毕后，完全在胎架上完成加工绑扎。

钢筋笼胎架由4 部分组成：底座、支架、挂片及定位平台组成。 胎架底座安装水平，支架安装要求位置精确状态垂直，精度控制在+2 mm 内。

整个钢筋笼自钢筋加工完毕后，完全在胎架上完成绑扎。灌浆套筒与灌浆波纹管模块安装控制是钢筋笼安装的重点，安装完成需进行全站仪复测位置的准确性，各向偏差位于±2 mm 内。

为保证钢筋笼吊装过程不发生变形， 吊装入模时采用多点起吊。

4.3 模板安装

墩柱、盖梁模板采用定型钢模，模板的强度、刚度、稳定性是保证预制构件生产过程中安全、质量的基本保障。

1）墩柱模板采用横向支模、竖向浇筑施工。 先安装翻转胎架轨道、台车及翻转架，再安装底面模板，将成品钢筋笼整体吊入模板中， 进行侧面模板和顶面模板安装。 模板安装完毕后，使用龙门吊起吊模板顶部吊点，将模板翻转竖立，将模板整体吊装至钢台座上， 底模与钢台座采用高强螺栓将连接固定，再进行混凝土浇筑施工。

2）盖梁底模采用整体式钢底模，套筒部位设置定位板，定位板在钢筋笼胎架上随钢筋笼一起入模， 同时也作为套筒区域的底模。 为提高盖梁模板稳定性设置上拉杆、下拉杆。 上拉杆采用整体式D25 精轧螺纹钢，两端设置限位装置；下拉杆分别拉住底模，采用D25 精轧螺纹钢。

4.4 预制构件混凝土浇筑

预制墩柱、盖梁分别采用C50、C60 高性能混凝土。 混凝土严格按照高性能混凝土标准于搅拌站进行拌制。 高性能混凝土靠其自身密实，利用振捣棒辅助振捣。

混凝土振捣时，进行多点布棒振捣，确保各区域内混凝土质量密实。 每个浇筑面上采用2 台50 型振捣棒，布棒间距不超过50 cm，每边振捣点2 个交替错位向前振捣，每个点布料、振捣时间不小于1 min。

1）墩柱混凝土浇筑，通过混凝土泵车进行立式浇捣。 混凝土浇筑采用橡胶导管浇筑方式，有效控制跌落高度在1~1.5 m范围内。 预制墩柱混凝土浇筑如图1 所示。

图1 预制墩柱混凝土浇筑

盖梁混凝土浇筑先从灌浆波纹钢管或灌浆套筒底部进行，盖梁下部浇筑完成后，沿盖梁坡面方向，从中间向两端浇筑。 单次浇筑高度30 cm，直至浇筑完成。

4.5 构件运输

墩柱、盖梁预制完成之后，养护达到出厂条件后，经过重型半挂低平板车运输达到施工现场。 提前进行运输路线选取，确保满足正常运输要求。

1）运输装车前，对构件尺寸、预留锚筋外露长度、接触面凿毛情况、外观质量、强度等进行验收，验收合格后出厂。

2）预制墩柱进场路线、停放的场地都必须要保证平整硬实。

3）陆路运输必须设定速度限制值，速度限制值需综合考虑车辆本身的技术要求。 重载车的行驶方法：在运输过程中车速不大于40 km/h，转弯车速不大于5 km/h。

5 预制构件拼装

5.1 预制墩柱拼装

1）墩柱运输至现场后，先进行预吊装，墩柱预拼装是检测灌浆套筒和承台顶部预留钢筋之间的定位精度是否满足要求，同时对墩柱垂直度和标高进行初调。 根据墩柱顶标高及墩柱预制构件长度，调整柱底钢垫板标高，确保墩柱安装后柱顶标高符合设计要求。

初调主要通过承台顶面放置的20 mm 厚钢垫块、 不同厚度的薄钢板进行调整。 由吊机将墩柱缓慢放置在承台顶面钢板上，由测量人员检测墩柱的偏位、垂直度及标高，初步调试到位后将墩柱吊起。

2）拼接面砂浆垫层采用与灌浆套筒型式检验相同的C60砂浆。 砂浆料搅拌完成后，倾倒于承台凿毛面，用铁板刮平垫层砂浆。 浆液应略高于下垫的四处钢板顶面，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。 坐浆施工如图2 所示。

图2 坐浆施工

3）铺浆完成后，正式进行预制墩柱的安装。 墩柱垂直度控制，由两台全站仪在两个方向同时监测校核墩柱中心标记。 墩柱就位后，校正墩柱的垂直度，垂直度校正误差为1 mm。

4）灌浆套筒内的灌浆料采用与灌浆套筒型式检验相同的100 MPa 高强无收缩水泥灌浆料。 坐浆料垫层施工达到终凝后方可进行灌浆作业。

5）灌浆过程为浆料从下部注浆孔灌浆，上部出浆口出气。浆料升至出浆口L 形管管口，待浆料流出从出浆口均匀流出，无气泡，封堵出浆口并停止灌浆，待灌浆管压力稳定拔出灌浆枪头封堵注浆口。 灌浆口采用橡胶止浆塞封堵。

5.2 预制盖梁拼装

1）盖梁先进行预拼装，检测灌浆波纹或灌浆套筒和墩柱顶部盖梁预埋钢筋之间的定位精度是否满足要求， 同时对盖梁垂直度和标高进行初调。 在墩柱顶面上划出盖梁安装的十字中心线，测量墩柱顶面标高。 根据盖梁顶标高及盖梁预制构件高度，安放调节垫块，调整盖梁安装标高。 调节垫块同立柱拼装。

2）墩柱与盖梁间的砂浆垫层采用与灌浆套筒型式检验相同的C60 砂浆。

3）铺浆完成后，进行盖梁的拼装。 盖梁垂直度控制，由两台全站仪在两个方向同时监测校核盖梁中心标记。 盖梁就位后，校正盖梁的垂直度，垂直度校正误差为1 mm。 调整盖梁中心与墩柱上盖梁中心线对齐。

4）套筒或波纹管内的灌浆料采用与套筒或波纹管型式检验相同的100 MPa 高强无收缩水泥基灌浆料，完成灌浆施工。

6 结语