裝配式橋梁樁柱一體化施工工藝

陳建恒

摘要：文章依托某工程項(xiàng)目，針對(duì)樁基大部分為端承樁及樁基不深、樁柱不高的工程特點(diǎn)，提出裝配式橋梁“樁柱一體化”工藝的構(gòu)想，并分析了“樁柱一體化”工藝的施工特點(diǎn)及方案。該工藝通過預(yù)制樁基、預(yù)制橋墩、預(yù)制蓋梁的整體裝配式安裝，可提高橋梁施工的速度，達(dá)到快速施工的效果。

關(guān)鍵詞：橋梁;裝配式;樁柱一體化;施工方案

中圖分類號(hào)：U448.21⁺8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.042

文章編號(hào)：1673—4874（2020）11-0151—03

0引言

裝配式結(jié)構(gòu)因其施工快速、工程質(zhì)量高、安全風(fēng)險(xiǎn)比較低、綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。在建筑領(lǐng)域，住建部“十三五”規(guī)劃提出到2020年年末，全國(guó)裝配式建筑面積占新建建筑面積比例達(dá)15%，同時(shí)配套標(biāo)準(zhǔn)和支持性文件逐漸完善。以上海為首的先行城市早在2010年即開始完善裝配式結(jié)構(gòu)的政策和理論支持，從2013年開始確定每年建筑結(jié)構(gòu)預(yù)制率和裝配率，建筑領(lǐng)域裝配式應(yīng)用工程項(xiàng)目連年成倍數(shù)增長(zhǎng)。

1樁柱一體化施工特點(diǎn)

樁柱一體化裝配試驗(yàn)的最大特點(diǎn)就是把同為一跨度的兩根樁柱同時(shí)植入樁基中，待墩與橋梁板搭接對(duì)準(zhǔn)測(cè)試完成后，利用塔架把樁柱橋梁板固定穩(wěn)后，再把現(xiàn)攪拌混凝土砂漿從墩頂部灌注到樁底部，灌注混凝土砂漿時(shí)，要提起樁柱30cm，待底部砂漿從樁外側(cè)反上砂漿至地面，即結(jié)束灌漿，最終完成樁柱梁板一次性固定完工。整個(gè)樁柱梁板施工過程猶如搭積木一樣，真正做到樁柱梁板裝配式施工。

2施工方案

2.1樁基定位

根據(jù)場(chǎng)地布置圖對(duì)樁位采用坐標(biāo)法進(jìn)行實(shí)地放樣來確定樁位并灑灰白粉做出標(biāo)記，并確定樁護(hù)樁的所在位置。樁護(hù)樁的材料為木制樁，尺寸為3m×3m，樁頂處高度為80cm的位置需要釘釘，樁底處沒入地底，深度為45cm，然后灌注砂漿或者素混凝土，在起到保護(hù)作用的同時(shí)穩(wěn)固樁基。為控制樁位，需埋設(shè)單樁保護(hù)樁，故以“十”字形沿樁的中心確定其樁點(diǎn)。施工技術(shù)組現(xiàn)場(chǎng)人員需每天對(duì)樁位進(jìn)行一次復(fù)核。樁位放樣工作完畢且檢查完成后，報(bào)監(jiān)理人復(fù)核。監(jiān)理人對(duì)樁位復(fù)核后，用專業(yè)旋挖機(jī)開孔，進(jìn)行鋼護(hù)筒的埋設(shè)，使其距施工地面高度超過0.3m。鋼護(hù)筒埋深應(yīng)在堅(jiān)固致密土層中0.5m以上。詳細(xì)流程如圖1所示。

2.2泥漿池開挖

（1）依據(jù)平面布置圖，在現(xiàn)場(chǎng)先對(duì)泥漿池開挖范圍進(jìn)行測(cè)量放樣，定出泥漿池邊線。對(duì)確定下的邊線每邊擴(kuò)寬30cm，以此確定最終開挖的范圍。采用挖掘機(jī)進(jìn)行泥漿池劃線范圍內(nèi)開挖，開挖的土方部分預(yù)留進(jìn)行回填，剩余土方量采用自卸汽車外運(yùn)。泥漿池應(yīng)分層豎向開挖，開挖深度應(yīng)超過設(shè)計(jì)深度30cm。

（2）泥漿池底硬化處理。將池底清理干凈，確保底部無殘?jiān)?，若開挖深度低于地下水位，則采用抽水機(jī)將池內(nèi)水抽出。標(biāo)出混凝土控制線，采用運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)的商品混凝土進(jìn)行池底澆筑、攤平?；炷翝仓穸冗_(dá)到標(biāo)線處即可，完成池底硬化處理。

（3）泥漿池壁砌筑采用組砌方法，并確保其準(zhǔn)確性，推薦使用滿丁條排磚法。砌筑泥漿池壁時(shí)，確保其上下層錯(cuò)開縫隙后，使用“三一砌法（即一鏟灰、一塊磚、一擠揉）”，注意一定不能以水沖灌入縫隙。

（4）開挖泥漿槽，泥漿槽橫斷面尺寸為20cm×20cm，泥漿槽的開挖長(zhǎng)度保證鉆孔處與泥漿池有效連接。

（5）泥將池周邊設(shè)置安全警示牌與剛性安全防護(hù)措施。

2.3泥漿制作

嚴(yán)格按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程和技術(shù)規(guī)范的要求來計(jì)算泥漿的配合比。在整體對(duì)比分析后，本工程選擇膨潤(rùn)土泥漿。泥漿配合比為膨潤(rùn)土：羧甲基纖維素（QMC）：純堿：水=100：0.28：3.3：700。施工工藝按照實(shí)時(shí)狀況來調(diào)節(jié)，采用膨潤(rùn)土（粉質(zhì)黏土）增加比例。添加CMC以提高黏度。泥漿重量應(yīng)按照所鉆地層及時(shí)調(diào)整。泥漿性能指標(biāo)如表1所示。

2.4旋挖成孔

平整旋挖鉆機(jī)場(chǎng)地，安置旋挖鉆機(jī)，完成工作平臺(tái)及塔架的搭設(shè)，依據(jù)規(guī)范完成鉆孔和清孔工序，具體要求如下：

（1）鉆孔

先定位鉆機(jī)的位置，并在其周圍用白線標(biāo)記，驅(qū)動(dòng)旋挖鉆機(jī)到白線的位置停住。接好護(hù)樁，用十字線調(diào)整鉆頭中心樁的中心位置，使鉆頭與樁位的中心位置對(duì)齊，利用鉆機(jī)附帶的儀器裝置來調(diào)整鉆桿和帆柱的垂直度，調(diào)整好之后固定住。鉆孔時(shí)需注意初始速度不宜太快，后期緩慢加速。前5m鉆進(jìn)時(shí)，保持每次前進(jìn)40～50cm的頻率，以確保地層適宜。超過5m后，如果無不利地層，則增加每次前進(jìn)的距離，保持為70～90cm的前進(jìn)頻率更佳。鉆頭起落至護(hù)筒標(biāo)高位置時(shí)，應(yīng)放慢速度，防止觸碰護(hù)筒。

（2）清孔

鉆孔的孔深達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，以10轉(zhuǎn)/min的速度在原地空轉(zhuǎn)，用來清理孔洞。清理完成后停止空轉(zhuǎn)，將鉆桿升起。此時(shí)需注意空轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)停止繼續(xù)鉆進(jìn)，二者不可同時(shí)進(jìn)行，且提鉆時(shí)鉆桿不能回轉(zhuǎn)。然后檢驗(yàn)?zāi)酀{指標(biāo)，試驗(yàn)人員按照如表1所示的泥漿性能指標(biāo)要求，檢測(cè)鉆孔之后的泥漿比重、黏度、含砂率、膠體率、pH值，是否與規(guī)定值一致。若與表1的指標(biāo)要求不一致，則需要調(diào)整泥漿指標(biāo)至符合要求。將下導(dǎo)管與泥漿泵連接，利用導(dǎo)管灌入滿足條件的稀釋泥漿形成循環(huán)。直至試驗(yàn)人員在灌注前檢驗(yàn)?zāi)酀{指標(biāo)符合要求時(shí)，則清孔過程完成。最后檢測(cè)記錄孔深。

2.5吊裝預(yù)制管

通過自行設(shè)計(jì)的吊具吊裝抱箍模架，將滿足規(guī)范的預(yù)制樁樁身控制紅線與蓋梁中心線控制在同一豎直線上完成吊裝扣點(diǎn)，通過水平儀控制吊裝垂直度，采用二次保護(hù)扣和接樁卡口完成接樁懸掛。同時(shí)為了控制水平位置，在樁外側(cè)和管內(nèi)側(cè)放置厚度為1cm鋼板的預(yù)制卡梳。若實(shí)際樁深大于設(shè)計(jì)樁深，0～10cm時(shí)調(diào)整支座墊板厚;10～20cm時(shí)調(diào)整支座墊板以及樁頭安裝加高墊板;20～70cm時(shí)將預(yù)制管樁放置樁底、管樁內(nèi)澆筑2m²混凝土、抬高預(yù)制管樁至設(shè)計(jì)標(biāo)高;70～150cm時(shí)，放置水下灌注樁導(dǎo)管、計(jì)算澆筑混凝土方量、澆筑水下混凝土至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高、拆除導(dǎo)管、下放預(yù)制管樁;150～300cm時(shí)，加接3m備用預(yù)制管樁;300～600cm時(shí)，加接6m備用預(yù)制管樁。當(dāng)實(shí)際樁深<設(shè)計(jì)樁深時(shí)，采用環(huán)切法切除樁頭。最后采用輪盤法完成預(yù)制蓋梁吊裝連接孔控制。

2.6接樁

在距地面1m左右時(shí)，采用抱箍模具進(jìn)行接樁定位，并將鋼絲繩懸掛至旋挖鉆進(jìn)行二次保護(hù)防止預(yù)制樁滑入，然后定位焊板，進(jìn)行三層二氧化碳保護(hù)焊。上下樁應(yīng)對(duì)齊，中心線若存在的一定的偏差，則偏差值最高不得超過偏差10m。節(jié)點(diǎn)的彎曲矢量高度最高為樁長(zhǎng)的1%，接樁數(shù)量在相同的平面內(nèi)最高為總樁數(shù)的1/4。相鄰樁的接頭處不能位于相同位置，在同一個(gè)承臺(tái)中接頭位置的距離要>1m。焊接前，通過在下節(jié)樁的前端點(diǎn)電焊焊條，來起到定位作用。接著依據(jù)定位焊條將上節(jié)樁連接到下節(jié)樁，連接完成后為保證整體的垂直度，還需要通過經(jīng)緯儀來檢驗(yàn)。且最好在坡口四周均勻點(diǎn)焊4～6個(gè)點(diǎn)，等到上下節(jié)段固定完成后，導(dǎo)向箍即可拆除。最后由持證焊工對(duì)稱分段焊接，減少變形和殘余應(yīng)力。

2.7邊孔固結(jié)成型

水泥漿護(hù)壁下樁方式是采用水泥、石灰粉、緩凝劑調(diào)配水泥漿然后直接下樁。而管樁內(nèi)外壓強(qiáng)差擠壓方式是直接下樁至底，再提起30cm，接著從管內(nèi)灌漿，持續(xù)灌漿至樁內(nèi)小粒徑混凝土不再下沉。水泥漿護(hù)壁下樁優(yōu)點(diǎn)是樁周圍土強(qiáng)度容易滿足要求。樁底強(qiáng)度較弱，管樁內(nèi)外壓強(qiáng)差擠壓則是樁底強(qiáng)度易滿足而樁周強(qiáng)度得不到保證。本次試驗(yàn)推薦采用水泥漿護(hù)壁下樁和管樁內(nèi)外壓強(qiáng)差擠壓相結(jié)合的施工方式。

2.8成樁成孔固化邊土后加固

采用纜風(fēng)繩對(duì)樁柱進(jìn)行固定，防止混凝土水化過程中的脹縮造成樁位偏離或樁身傾斜。樁頂采用臨時(shí)固結(jié)鋼板進(jìn)行定位便于后期蓋梁的安裝，同時(shí)在樁柱間設(shè)置20^#槽鋼做橫聯(lián)支撐直至周邊土加固達(dá)到齡期要求。

2.9邊孔固結(jié)成型

（1）蓋梁姿態(tài)控制與調(diào)節(jié)

標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制蓋梁最重要的控制指標(biāo)是與道路前進(jìn)方向相同及與道路前進(jìn)方向相垂直的兩個(gè)方向。蓋梁姿態(tài)就位時(shí)，要注意蓋梁橫向中心線及兩端處中軸線是否符合設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，還要注意兩個(gè)輔助的測(cè)量指標(biāo)，即蓋梁頂部標(biāo)高和橫向坡度是否滿足設(shè)計(jì)要求。尤為需要注意的是，蓋梁端部中軸線的精確度與否對(duì)上部小箱梁的梁長(zhǎng)制作極其重要，是整個(gè)工序的重中之重。

（2）墊層坐漿

為確保墊層厚度的精確性，需多次設(shè)置調(diào)節(jié)墊塊，調(diào)節(jié)蓋梁的安裝標(biāo)高后在蓋梁和立柱二者之間即墊層進(jìn)行坐漿，其尺寸為200m×200mm×21m，材料為橡膠支座，且要注意蓋梁的安裝標(biāo)高并按需調(diào)整。立柱的頂面使用高壓水槍進(jìn)行除塵，同時(shí)起到濕潤(rùn)的作用。然后通過高壓氣管去除多余的水分，保證無水痕殘留。立柱頂端再安裝一個(gè)擋漿模板，最后澆筑墊層處的砂漿，確保墊層砂漿的強(qiáng)度至少超過蓋梁混凝土強(qiáng)度一級(jí)。

（3）波紋管灌漿

預(yù)制結(jié)構(gòu)的基本保證為波紋管灌注砂漿的性能和密度，灌漿過程控制也是整個(gè)預(yù)制施工過程質(zhì)量控制的重要組成部分。灌漿工藝是漿料由下方注漿孔壓漿，上方出漿口排氣。最后漿液流出時(shí)，應(yīng)堵住出口，停止灌漿。灌漿管壓力穩(wěn)定后，拔出灌漿槍頭，封堵灌漿口。

3結(jié)語

綜上，本文提出的橋梁裝配式“樁柱一體化”施工工藝極大地發(fā)揮出裝配式橋梁建設(shè)的優(yōu)點(diǎn)，通過一系列工序完成樁柱梁板一次性固定完工，真正做到樁柱梁板裝配式施工。此外，此施工工藝可以減少現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)節(jié)，縮短施工工期，提高工程質(zhì)量，降低交通影響，對(duì)貫徹“暢通欽北路，樂游北部灣”管理理念和落實(shí)“保暢通、保安全”的意義十分重大。