裝配式橋梁預(yù)制立柱的安裝工藝淺析

李維俊 王 榃

（1.無(wú)錫交通建設(shè)工程集團(tuán)有限公司，江蘇 無(wú)錫 214100 ；2.四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系，四川 成都 61 1130）

1 行業(yè)背景

城市高架橋的施工需要擠占原有通行道路的通行空間，對(duì)居民出行及周圍環(huán)境造成很大影響。裝配式橋梁因其易于產(chǎn)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、施工質(zhì)量可控，現(xiàn)場(chǎng)施工和后場(chǎng)預(yù)制作業(yè)可同步進(jìn)行，工期短；工廠化預(yù)制內(nèi)對(duì)環(huán)境影響小等特點(diǎn)越來(lái)越受到工程界的重視，本文以江蘇省無(wú)錫市鳳翔路改造工程裝配式橋梁的預(yù)制立柱安裝控制工藝予以介紹。

2 工程背景

江蘇無(wú)錫市鳳翔路快速化改造工程為江蘇首個(gè)預(yù)制裝配式城市橋梁施工項(xiàng)目。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為市區(qū)城市主干道，高架橋承臺(tái)以上部分設(shè)計(jì)為預(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)。橋墩采用雙立柱，中心間距4.2m，立柱尺寸為1.8～2.0m（順橋向）×1.6～1.8m（橫橋向），角點(diǎn)處采用R=0.15m 的圓倒角。立柱高度≤12.0m時(shí)采用預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，每根立柱整體預(yù)制安裝，最大起吊重量130 噸。

3 立柱拼裝施工工藝流程

圖1-1：立柱拼裝施工工藝流程圖

4 立柱拼裝前準(zhǔn)備工作

4.1 立柱出廠前的成品檢查

預(yù)制完成達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%的立柱可以安排出廠吊裝。出廠前需要完成以下工作：（1）測(cè)量立柱的長(zhǎng)度，長(zhǎng)度應(yīng)小于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度減2cm。（2）立柱預(yù)埋套筒檢查、清理：先對(duì)預(yù)埋套筒檢查，套筒內(nèi)不能有水泥漿；用高壓水槍對(duì)套筒進(jìn)行沖水，用空壓機(jī)吹干。確保拼裝時(shí)承臺(tái)預(yù)埋鋼筋能夠順利插入。（3）立柱底鑿毛：立柱底面鑿毛要求石子外露，表面清理干凈以增強(qiáng)結(jié)合面的黏結(jié)力。

4.2 承臺(tái)預(yù)埋鋼筋檢查、接觸面處理、擋塊施工

（1）承臺(tái)預(yù)埋鋼筋檢查：預(yù)埋鋼筋外露部分必須垂直平順，長(zhǎng)度符合設(shè)計(jì)要求，偏差不大于5mm，安裝前用鋼絲球?qū)︻A(yù)埋鋼筋表面進(jìn)行除銹，用干凈的毛巾擦拭鋼筋表面。

（2）承臺(tái)表面鑿毛處理：讓立柱和承臺(tái)之間完美的拼接，必須在拼接面進(jìn)行鑿毛處理。

4.3 安裝測(cè)控標(biāo)志的設(shè)置

（1）立柱彈墨線：在立柱縱橫向側(cè)面進(jìn)行分中彈墨線，在離立柱頂30cm“十”字墨線處，粘貼帶刻度的“寶馬”標(biāo)志；在立柱底部彈分中墨線，作為拼裝觀測(cè)點(diǎn)；在立柱頂面彈中心墨線，作為立柱安裝完成后位置復(fù)核的觀測(cè)點(diǎn)。分中點(diǎn)的確定是控制安裝精度的第二步，非常重要。由于立柱混凝土澆筑時(shí)，四個(gè)面的鋼筋混凝土保護(hù)層難免存在偏差，相互對(duì)立的兩個(gè)面的混凝土保護(hù)層厚度難以做到絕對(duì)一致。而立柱拼裝主要控制立柱套筒與承臺(tái)預(yù)留鋼筋的對(duì)接，因此立柱底面應(yīng)以預(yù)埋套筒位置為準(zhǔn)進(jìn)行分中，立柱頂面預(yù)留鋼筋要與蓋梁預(yù)埋波紋管對(duì)接，應(yīng)以預(yù)埋鋼筋為準(zhǔn)進(jìn)行分中，絕對(duì)不能以立柱混凝土邊緣為準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量分中。

（2）承臺(tái)彈墨線：承臺(tái)施工中預(yù)埋鋼筋的預(yù)埋精度是控制安裝精度的第一步，必須做到高度吻合。為保證順利對(duì)接，承臺(tái)澆筑砼前在承臺(tái)頂面設(shè)置一個(gè)限位裝置，此限位裝置與立柱預(yù)制時(shí)預(yù)埋套筒的限位裝置高度吻合，施工前應(yīng)進(jìn)行預(yù)拼合，承臺(tái)澆筑完成后拆除。對(duì)預(yù)埋鋼筋位置復(fù)核無(wú)誤后，在承臺(tái)上彈出預(yù)埋鋼筋軸線，立柱安裝的邊框線。

4.4 立柱形態(tài)微調(diào)裝置的設(shè)置

（1）安放調(diào)節(jié)塊及高程復(fù)測(cè)：在承臺(tái)中心位置安放調(diào)節(jié)塊。調(diào)節(jié)塊分兩層，下面一層采用板式橡膠支座，厚2cm，平面尺寸20cm×20cm；上面一層采用鋼板。然后對(duì)承臺(tái)中心點(diǎn)高程進(jìn)行復(fù)測(cè)，根據(jù)復(fù)測(cè)結(jié)果調(diào)節(jié)鋼板厚度，偏小則調(diào)節(jié)鋼板加厚，偏大則調(diào)節(jié)鋼板減薄，

（2）平面限位設(shè)施的設(shè)置：在立柱安裝邊框線外設(shè)置一個(gè)限位框，限位框用∠6.3 拼焊而成，大于立柱邊框各5cm.用膨脹螺絲固定在承臺(tái)上。

（3）立柱垂直度調(diào)節(jié)設(shè)施的設(shè)置：立柱安裝前，四個(gè)面各安裝一個(gè)型鋼牛腿，每個(gè)牛腿上設(shè)置兩個(gè)預(yù)留孔，預(yù)留孔的位置和立柱預(yù)留螺栓孔對(duì)應(yīng)。立柱預(yù)留螺栓孔連接套筒現(xiàn)有的壓漿孔和進(jìn)漿孔。壓漿孔和出漿孔的內(nèi)壁經(jīng)車絲處理，采用粗牙車絲。

牛腿安裝次序?yàn)椋浩鸬踹\(yùn)輸車上立柱→平放在枕木（土工布）上→安裝3 面牛腿→立柱翻轉(zhuǎn)→立柱豎向臨時(shí)擱置→豎向安裝第4 個(gè)牛腿。

5 立柱翻轉(zhuǎn)

立柱運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)，用履帶吊卸車，采用單機(jī)抬吊，直接卸車，平放在枕木上。為防止立柱地腳在翻轉(zhuǎn)時(shí)因集中力的作用損壞。在地腳處用多層土工布設(shè)置墊毯。立柱平穩(wěn)豎立后，起重機(jī)不得脫離吊鉤。

6 立柱的試吊調(diào)整

6.1 立柱試吊

起重機(jī)將立柱起吊離地后，慢慢旋轉(zhuǎn)到承臺(tái)中心位置，緩慢放下，當(dāng)套筒靠近承臺(tái)預(yù)埋鋼筋位置時(shí)，穩(wěn)住起重機(jī)，讓套筒沿著預(yù)埋鋼筋慢慢下放。當(dāng)立柱底端快靠近承臺(tái)時(shí)，起重機(jī)分級(jí)卸力，當(dāng)起重機(jī)吊力卸至200kN 后，停止卸力，開(kāi)始進(jìn)行立柱位置的初步調(diào)整。

6.2 位置調(diào)整

立柱平面位置的調(diào)整通過(guò)限位框與立柱之間的空隙內(nèi)打入鋼楔，實(shí)現(xiàn)平面位置的微調(diào)，由于預(yù)埋鋼筋Φ40，立柱預(yù)埋套筒內(nèi)徑φ50，間隙很小，預(yù)埋鋼筋每個(gè)立柱標(biāo)準(zhǔn)尺寸40 根。一旦出現(xiàn)偏差實(shí)際山調(diào)整余地非常小。為提高安裝精度，應(yīng)嚴(yán)格控制預(yù)埋精度。

7 結(jié)合面坐漿、安放密封圈和鋼墊圈

立柱試吊完成后，將立柱吊離承臺(tái)，并且離開(kāi)承臺(tái)工作區(qū)域，擱置在混凝土地面或路基廂板上，起重機(jī)鋼絲繩不得松弛。

清理承臺(tái)結(jié)合面，灑水濕潤(rùn)立柱和承臺(tái)結(jié)合面。用玻璃膠封閉限位框底邊與承臺(tái)間的空隙，鋪設(shè)坐漿材料。

坐漿料每次的使用量很少，無(wú)法儲(chǔ)藏?，F(xiàn)場(chǎng)開(kāi)發(fā)了專用設(shè)備，配備專業(yè)工人施工。漿液配制水灰比0.15～0.18，根據(jù)氣溫情況適當(dāng)調(diào)整。拌合機(jī)先慢轉(zhuǎn)1min，再快轉(zhuǎn)3min，拌漿即可完成。

將拌好的漿液鋪設(shè)在立柱和承臺(tái)結(jié)合面，鋪好扒平，厚度大于2.5cm，比中央調(diào)節(jié)塊頂面略高。在漿液鋪設(shè)過(guò)程中，先安放橡膠密封圈，在橡膠密封圈上面安放鋼墊圈。

8 立柱拼裝

當(dāng)漿液鋪設(shè)完成后，立即進(jìn)行立柱拼裝。由于漿液凝固控制時(shí)間在30min內(nèi)，所以立柱拼裝必須在30min 內(nèi)完成。

立柱拼裝同立柱試吊的程序、偏位控制方法相同。起重機(jī)卸至200kN 后停止卸力，然后進(jìn)行底端和頂端中心位置調(diào)整。依靠限位框架調(diào)整底部中心線位置，依靠千斤頂調(diào)整頂端中心線位置，將立柱偏位控制在5mm 以內(nèi)。調(diào)整結(jié)束后，鎖住限位框架螺桿和千斤頂。松開(kāi)吊鉤，移開(kāi)起重機(jī)，鏟除溢出的漿液，防止多余漿液流入壓漿孔，堵塞壓漿管道。

9 立柱壓漿

立柱拼裝完成12h 后，卸掉千斤頂，拆除牛腿和定位框架。用小錘將出漿孔接頭釘入出漿孔內(nèi)，在接頭處安裝出漿管，出漿管高度必須高出預(yù)埋套筒在立柱內(nèi)的高度，以保證壓漿到位。如圖所示。

出漿管安裝完成后，采用高壓水槍沖洗注漿管道。水從壓漿孔壓入，從出漿孔溢出，以保證管道暢通。注漿管道沖洗完成用空壓機(jī)吹干。

壓漿料采用C100 專用壓漿料，拌合方法同上。配制好的漿液要及時(shí)使用，超過(guò)30min 不得使用。漿液沖下口壓入，上口出漿。出漿管連續(xù)排漿且與壓漿泵中濃度一致時(shí)，停止壓漿，用軟木塞臨時(shí)封閉入漿口，觀測(cè)出漿口液面變化?；亓鞯陀陬A(yù)埋出漿口要及時(shí)補(bǔ)壓，確保孔道漿液飽滿。由于目前缺乏科學(xué)的檢測(cè)壓漿飽和度的方法，現(xiàn)場(chǎng)壓漿要求全程留底影像資料備查。

10 立柱安裝質(zhì)量控制要點(diǎn)

1、套筒采購(gòu)時(shí)，需要和廠家事先進(jìn)行溝通，設(shè)計(jì)出漿孔和壓漿孔內(nèi)壁車絲，并且車粗牙。

2、定位板和定位框架應(yīng)由同一個(gè)鋼模板生產(chǎn)廠家，同時(shí)對(duì)應(yīng)加工，以防出現(xiàn)偏差，影響套筒和預(yù)埋鋼筋的安裝精度。

3、立柱中心線彈墨線以預(yù)埋套筒中心線作為控制，不得以立柱混凝土中心線作為控制。

4、承臺(tái)墨線必須按照設(shè)計(jì)中心線彈畫(huà)。

5、調(diào)節(jié)塊設(shè)置時(shí)，應(yīng)考慮其沉降量。

6、立柱架設(shè)時(shí)，觀測(cè)點(diǎn)在視野范圍內(nèi)，越遠(yuǎn)越好，并且在地面埋設(shè)觀測(cè)點(diǎn)。

7、立柱頂面觀測(cè)控制“寶馬”標(biāo)志時(shí)，應(yīng)設(shè)置刻度線，以便給測(cè)量人員偏位讀數(shù)一個(gè)參考。

8、立柱拼裝時(shí)，橡膠密封圈在下，鋼墊圈在上，不得錯(cuò)誤安放。

9、立柱拼裝宜低勿高。

10、壓漿時(shí)，進(jìn)漿口在下，出漿口在上。

12 灌漿套筒連接質(zhì)量的有關(guān)試驗(yàn)

預(yù)埋鋼筋與灌漿套筒的連接質(zhì)量是生命線，現(xiàn)階段缺乏驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和科學(xué)的檢驗(yàn)手段，為確保接頭質(zhì)量可控，本項(xiàng)目開(kāi)展了全灌漿套筒鋼筋接頭型式以檢驗(yàn)各種工況下接頭的可靠性。

12.1 基本參數(shù)

鋼筋公稱直徑：40mm

鋼筋牌號(hào)：HRB400E

灌漿料抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：100MPa

灌漿套筒設(shè)計(jì)尺寸及公差：長(zhǎng)度810±2mm、外徑95±1.5mm

鋼筋插入深度（短端）：395mm 鋼筋插入深度（長(zhǎng)端）：405mm

12.2 接頭試件尺寸實(shí)測(cè)值

選取12 個(gè)接頭試件灌漿套筒長(zhǎng)度、灌漿套筒外徑、鋼筋插入深度均滿足設(shè)計(jì)要求。

12.3 鋼筋母材檢測(cè)數(shù)據(jù)

鋼筋屈服強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度均值均滿足設(shè)計(jì)要求

12.4 偏置單向拉伸檢驗(yàn)數(shù)據(jù)

屈服強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度均值均滿足設(shè)計(jì)要求，破壞形式待抗拉強(qiáng)度達(dá)到1.15fsk 時(shí)，試件均未發(fā)生破壞。

12.5 對(duì)中單向拉伸性能檢驗(yàn)數(shù)據(jù)

屈服強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、殘余變形、最大力下總伸長(zhǎng)量均滿足設(shè)計(jì)要求，破壞形式待抗拉強(qiáng)度達(dá)到1.15fsk 時(shí)，試件均未發(fā)生破壞。

12.6 離應(yīng)力反復(fù)拉壓性能檢驗(yàn)數(shù)據(jù)、大變形反復(fù)拉壓性能檢驗(yàn)數(shù)據(jù)抗拉強(qiáng)度、殘余變形均滿足設(shè)計(jì)要求，破壞形式待抗拉強(qiáng)度達(dá)到1.15fsk 時(shí)，試件均未發(fā)生破壞。

12.7 全灌漿套筒鋼筋接頭第三方檢驗(yàn)：連接接頭對(duì)中單向拉伸抗拉強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求

綜上所述：承臺(tái)與立柱灌漿套筒間的連接試驗(yàn)?zāi)軡M足設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。

13 總結(jié)

鳳翔路改造項(xiàng)目的立柱施工已圓滿完成，通過(guò)對(duì)的建安費(fèi)用分析發(fā)現(xiàn)，使用預(yù)制拼裝方式工程造價(jià)要相對(duì)于傳統(tǒng)的方式的成本增加約10%左右。但如考慮環(huán)境、社會(huì)等綜合效益，則極富競(jìng)爭(zhēng)力。

全預(yù)制化的橋梁施工工藝可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)件生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化，還能大大加快施工進(jìn)度、盡可能的避免環(huán)境污染，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的安全事故得到了有效的控制，是未來(lái)施工行業(yè)發(fā)展的方向。

裝配式橋梁真正實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化施工，有賴于建筑材料的創(chuàng)新，施工工藝的創(chuàng)新，業(yè)界已經(jīng)在探索采用高強(qiáng)砼、鋼骨砼取代傳統(tǒng)鋼筋砼實(shí)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)的輕型化；采用智能化、自動(dòng)化的預(yù)制工藝達(dá)減少施工作業(yè)人員、質(zhì)量安全可控的目的。