張學(xué)進(jìn) 石初旭

1. 上海建工集團(tuán)股份有限公司總承包部 上海 200080；2. 上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司 上海 200433

傳統(tǒng)高架橋梁現(xiàn)澆立柱施工技術(shù)涉及腳手架搭設(shè)、鋼筋綁扎、模板支設(shè)、混凝土澆筑等諸多環(huán)節(jié)，做好一根立柱需要花費(fèi)7～8 d，施工占地大、交通封交時(shí)間長(zhǎng)、泥漿噪聲等污染嚴(yán)重。然而，現(xiàn)有高架工程大多地處中心城區(qū)要道，交通組織復(fù)雜，施工沿線居民區(qū)與企業(yè)較多導(dǎo)致施工環(huán)境極其復(fù)雜，需要解決施工擾民、運(yùn)營(yíng)影響、施工效率和施工安全風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題。高架橋梁預(yù)制裝配工藝運(yùn)用先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)，突破現(xiàn)行施工規(guī)范，結(jié)合現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)管理模式，通過(guò)“工廠預(yù)制＋現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械”的作業(yè)模式，實(shí)現(xiàn)了由傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)流水施工方式向現(xiàn)場(chǎng)施工與工廠預(yù)制并行施工方式的轉(zhuǎn)變，將現(xiàn)場(chǎng)工作效率提高了7倍，具有現(xiàn)場(chǎng)施工占地小、施工工期短、對(duì)現(xiàn)有交通影響小等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)，工廠化預(yù)制大幅減少了現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆筑造成的環(huán)境污染[1]。

基于高架橋梁預(yù)制裝配施工技術(shù)的以上優(yōu)點(diǎn)，上海地區(qū)已在嘉閔高架、S3公路、國(guó)定路下匝道等高架橋梁工程中采用了該技術(shù)，以上工程中立柱均采用單節(jié)預(yù)制拼裝技術(shù)。然而，隨著高架橋梁立柱呈現(xiàn)出超長(zhǎng)、超重等特點(diǎn)，受限于運(yùn)輸線路、運(yùn)輸限載和現(xiàn)場(chǎng)吊裝等因素，超長(zhǎng)、超重單節(jié)立柱施工已不能適應(yīng)新的施工需求，施工中必須對(duì)高架立柱采取小型化處理，國(guó)外甚至已經(jīng)有多節(jié)拼裝的成熟技術(shù)[2-4]。為此，本文結(jié)合北虹路立交超高、超重立柱施工實(shí)際需求，在已有預(yù)制立柱拼裝技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行再創(chuàng)新，探索雙節(jié)預(yù)制立柱拼裝施工技術(shù)，不斷完善和創(chuàng)新中心城區(qū)高架橋梁預(yù)制裝配生產(chǎn)和施工工藝。

1 工程概況

北虹路立交作為上海北橫通道與中環(huán)線的全互通立交，其空間結(jié)構(gòu)為4層，預(yù)制立柱共72個(gè)，超長(zhǎng)、超重是其顯著特點(diǎn)。立柱高度1.948～19.300 m，質(zhì)量20.26～ 200.72 t，截面形式分為方形和圓形（圖1）。其中，方形截面尺寸包括1.5 m×1.5 m、2.0 m×1.5 m、2.0 m×2.0 m、2.0m×2.5 m、2.5 m×2.5 m；圓形截面直徑尺寸包括φ1.5 m和φ2.0 m。立柱均采用C40高性能混凝土。

圖1 兩種立柱截面示意

2 施工難點(diǎn)與對(duì)策

北虹路立交地下與空中管線眾多，交通組織復(fù)雜且緊鄰周邊建筑物，導(dǎo)致立柱吊裝作業(yè)空間十分有限。同時(shí)，考慮立柱實(shí)際運(yùn)輸線路、車輛載重及起重總量等的限制，因此需要解決超長(zhǎng)、超重立柱分節(jié)、節(jié)段高精度安裝定位與拼接及連接難題，保證立柱節(jié)段精確拼接和拼裝完成后的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足工程需求[5-6]。

2.1 立柱分節(jié)

經(jīng)測(cè)算，北虹路立交立柱單節(jié)的高度需控制在10 m以內(nèi)，質(zhì)量需控制在120 t以內(nèi)。為此，立柱分為上下2節(jié)預(yù)制；綜合考慮制作、運(yùn)輸、設(shè)備起吊能力，分節(jié)長(zhǎng)度控制在10 m以內(nèi)；為保證拼接面壓應(yīng)力及立柱整體穩(wěn)定性，采取上節(jié)長(zhǎng)、下節(jié)短的原則。雙節(jié)立柱結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 雙節(jié)立柱結(jié)構(gòu)示意

2.2 安裝及定位技術(shù)

2.2.1 平面定位

立柱平面定位通過(guò)上下節(jié)立柱中分線對(duì)中進(jìn)行控制，鑒于混凝土外觀尺寸誤差較大，下節(jié)立柱以外露鋼筋中心設(shè)置中央分隔線，上節(jié)立柱以灌漿套筒中心設(shè)置中央分隔線（圖3）。

圖3 雙向觀測(cè)點(diǎn)

2.2.2 垂直度控制

雙節(jié)立柱無(wú)法像單節(jié)立柱那樣利用承臺(tái)等設(shè)置調(diào)節(jié)裝置來(lái)調(diào)節(jié)垂直度，同時(shí)拼縫間隙又小。為此，采用墊片微調(diào)的方法完成垂直度調(diào)節(jié)。墊片選用強(qiáng)度高、硬度大的環(huán)氧墊片，配備1、2、3 mm三種厚度即可滿足調(diào)節(jié)需要。

2.3 立柱拼接技術(shù)

2.3.1 平整度控制

立柱平整度是控制立柱安裝精度及對(duì)接質(zhì)量的關(guān)鍵，因此采用匹配法預(yù)制技術(shù)。下節(jié)立柱直接作為上節(jié)立柱底模，最后通過(guò)高精度水準(zhǔn)儀對(duì)拼接面復(fù)核，平整度偏差控制在3 mm以內(nèi)。

2.3.2 拼接面施工

上下節(jié)立柱拼接面面積?。⒅孛妫?，采用常規(guī)砂漿墊層濕接頭，存在拼縫間隙大、不密實(shí)、不美觀等顯著缺點(diǎn)?？紤]環(huán)氧黏結(jié)劑具有易成形、強(qiáng)度高、密封性好、干法施工等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此將其作為雙節(jié)立柱拼接材料。

2.4 灌漿連接技術(shù)

灌漿套筒連接代替鋼筋連接是整個(gè)雙節(jié)立柱預(yù)裝拼裝技術(shù)的核心，而高強(qiáng)無(wú)收縮水泥灌漿料的施工則關(guān)系到灌漿連接技術(shù)的成敗。高強(qiáng)無(wú)收縮水泥灌漿料施工分為拌制及壓漿2個(gè)關(guān)鍵工序。

2.4.1 灌漿料拌制

灌漿料以高強(qiáng)度材料作為骨料，以水泥作為結(jié)合劑，水灰比僅0.12，因此灌漿料在拌制過(guò)程中異常黏稠，阻力很大，采用最高轉(zhuǎn)速425 r/min無(wú)級(jí)變速攪拌機(jī)，慢攪1 min，快攪3 min，保證漿料和易性及流動(dòng)性（表1）。

表1 高強(qiáng)無(wú)收縮水泥灌漿料技術(shù)指標(biāo)

2.4.2 灌漿料壓漿

高強(qiáng)灌漿料異常黏稠，對(duì)壓漿設(shè)備要求很高，常規(guī)設(shè)備很容易產(chǎn)生堵管、壓漿不密實(shí)、不連續(xù)等現(xiàn)象，采用吐漿均勻、連續(xù)，最大壓力為2.8 MPa的無(wú)級(jí)變速壓漿機(jī)，確保漿液的密實(shí)性和連續(xù)性。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 立柱預(yù)制節(jié)段高空拼裝作業(yè)

立柱預(yù)制節(jié)段拼裝操作平臺(tái)采用定型化附著式鋼平臺(tái)，為適應(yīng)不同立柱截面，采用可拆卸組合式結(jié)構(gòu)，兼具美觀及施工方便諸多優(yōu)點(diǎn)。平臺(tái)通過(guò)立柱內(nèi)預(yù)留螺栓孔，采用高強(qiáng)螺栓連接在立柱上。

3.2 預(yù)制立柱節(jié)段安裝及質(zhì)量控制

3.2.1 節(jié)段吊裝前準(zhǔn)備

節(jié)段吊裝前需對(duì)拼接面進(jìn)行處理，保證拼接面干燥、無(wú)明水、無(wú)灰塵浮漿、無(wú)油污、無(wú)固化劑、無(wú)其他不利于黏合的污染物。

對(duì)節(jié)段預(yù)埋鋼筋露出部分表面進(jìn)行打磨除銹，測(cè)量立柱頂面平整度。

3.2.2 立柱試吊

在攤鋪環(huán)氧黏結(jié)劑前，應(yīng)先對(duì)立柱進(jìn)行試吊，根據(jù)雙向測(cè)量的垂直度情況來(lái)進(jìn)行墊板調(diào)整，邊測(cè)邊調(diào)，灌漿料壓漿孔道由人工輔助調(diào)節(jié)，最終平面位置誤差控制在1 mm，垂直度控制在0.02%H（H為立柱高度）。

3.3 環(huán)氧黏結(jié)劑施工

3.3.1 環(huán)氧黏結(jié)劑選擇

環(huán)氧黏結(jié)劑根據(jù)不同的工作溫度區(qū)間，選擇低溫、常溫、高溫三種型號(hào)。

3.3.2 環(huán)氧黏結(jié)劑攪拌

攪拌時(shí)先將A、B兩種包裝混合（A為環(huán)氧樹脂，B為固化劑），先用攪拌電頭人工拌和均勻后，再開啟拌頭，高速?gòu)氐讛嚢? min。

3.3.3 環(huán)氧黏結(jié)劑攤鋪

根據(jù)拼縫間隙決定環(huán)氧黏結(jié)劑攤鋪厚度，環(huán)氧黏結(jié)劑厚度四周比拼縫高，中間比四周高。攤鋪時(shí)可使用鏟子、刷子或戴手套直接用手涂抹，要確保拼接面被環(huán)氧黏結(jié)劑完全覆蓋。在膠體的可操作時(shí)間內(nèi)，將上下節(jié)立柱緊密地黏結(jié)在一起。擠壓結(jié)束后盡快清理掉從拼縫處擠出的黏結(jié)劑，拼縫處未擠出黏結(jié)劑的地方再進(jìn)行補(bǔ)膠，以達(dá)到密封的效果。

3.4 高強(qiáng)灌漿料施工

高強(qiáng)灌漿料施工工藝流程如下：灌漿料倒入攪拌設(shè)備→計(jì)算水量并精確稱重→專業(yè)設(shè)備高速攪拌→灌漿料倒入儲(chǔ)漿設(shè)備→灌漿料倒入灌漿設(shè)備并連接壓漿口壓漿→出漿口出漿→持續(xù)出漿后停止壓漿并塞入止?jié){塞→下一個(gè)套筒。灌漿完成后及時(shí)清理殘留在立柱上的多余漿體。

4 工程實(shí)施應(yīng)用效果

上海北橫通道北虹路立交工程超高雙節(jié)大型立柱施工成套技術(shù)的成功應(yīng)用，有效解決了現(xiàn)場(chǎng)鋼筋加工精度低、模板與混凝土質(zhì)量易波動(dòng)等問(wèn)題，立柱外觀質(zhì)量?jī)?yōu)，無(wú)明顯色差，光潔均勻；同時(shí)，立柱現(xiàn)場(chǎng)成品化預(yù)制拼裝，拼縫嚴(yán)密，節(jié)段對(duì)準(zhǔn)誤差控制在2 mm之內(nèi)，灌漿連接接頭質(zhì)量可靠，一體化效果好（圖4）。

雙節(jié)立柱預(yù)制拼裝使得現(xiàn)場(chǎng)施工的效率呈幾何級(jí)數(shù)提升，節(jié)約了現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)力2/3以上，整個(gè)施工過(guò)程在不到1 h內(nèi)就完成。

圖4 雙節(jié)立柱拼裝完成效果

5 結(jié)語(yǔ)

雙節(jié)預(yù)制立柱拼裝技術(shù)在北橫通道新建工程Ⅰ標(biāo)北虹路立交工程中成功應(yīng)用，屬全國(guó)首創(chuàng)，標(biāo)志著我國(guó)大型高架橋梁構(gòu)件預(yù)制小型化處理、現(xiàn)場(chǎng)多節(jié)段拼裝專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域又有新的突破，探索了橋梁預(yù)制裝配施工技術(shù)的發(fā)展方向。未來(lái)這一先進(jìn)技術(shù)將在北橫通道天目路高架、上海S7公路等工程施工中廣泛應(yīng)用。