雷洋波* 趙 鵬

（1、中交路橋建設(shè)有限公司,北京 100027 2、中國路橋工程有限責(zé)任公司,北京 100081）

裝配式橋梁是將各個(gè)結(jié)構(gòu)單獨(dú)預(yù)制成構(gòu)件,然后進(jìn)行組裝安裝形成整體橋梁。裝配式橋梁的特點(diǎn)就是在后場標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制場預(yù)制混凝土構(gòu)件,采用運(yùn)輸車運(yùn)至施工現(xiàn)場,主要用大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)行安裝。裝配式橋梁標(biāo)準(zhǔn)化程度高,各構(gòu)件在預(yù)制場進(jìn)行預(yù)制,鋼筋采用專用胎架加工,安全、質(zhì)量易控制,后場預(yù)制,機(jī)械化程度高,可以充分集中發(fā)揮機(jī)械設(shè)備優(yōu)勢,施工效率高,可以大大減少前場現(xiàn)場作業(yè)時(shí)間,減少對(duì)現(xiàn)場周邊環(huán)境的影響,符合綠色發(fā)展理念要求。

肯尼亞內(nèi)羅畢快速路是中國路橋工程責(zé)任有限公司在非洲投資開發(fā)的第一條BOT 公路項(xiàng)目,項(xiàng)目主線全長27.131Km,穿越首都內(nèi)羅畢核心區(qū),為肯尼亞國道A 級(jí)公路。受城市道路交通影響大、安全風(fēng)險(xiǎn)高,項(xiàng)目工期緊張,采用裝配式橋梁設(shè)計(jì)。

墩柱預(yù)制在預(yù)制場進(jìn)行,預(yù)制場機(jī)械、設(shè)備、材料集中,能夠有效整合資源,幾乎不受外部天氣影響,預(yù)制場能夠存儲(chǔ)一部分預(yù)制完成的墩柱,能充分滿足現(xiàn)場墩柱安裝施工要求。墩柱采用運(yùn)輸車運(yùn)至施工現(xiàn)場后,利用350t 大型履帶吊進(jìn)行安裝,墩柱連接采用灌漿套筒,灌注高強(qiáng)度灌漿料,鋼筋連接滿足力學(xué)性能要求,并且墩柱安裝時(shí)間周期短,施工效率高。

1 工程概況

立柱根據(jù)中央分隔帶寬度不同,分別采用獨(dú)柱墩、雙柱墩或門式墩型式,立柱共有9 種不同類型,截面均為矩形,四周設(shè)有50×50mm 倒角,最大墩柱高度約18.2m。其中PB01、PB02 和PB03 類墩柱采用預(yù)制拼裝工藝,PB01類墩柱最大預(yù)制高度8m,最大預(yù)制重量150t,PB02 和PB03 類墩柱最大預(yù)制高度12m,最大預(yù)制重量112t。

圖1 預(yù)制墩柱模型

圖2 墩柱斷面圖

2 墩柱預(yù)制工藝工法

2.1 墩柱預(yù)制臺(tái)座

在墩柱預(yù)制區(qū)設(shè)置專用臺(tái)座,臺(tái)座根據(jù)墩柱設(shè)計(jì)尺寸專項(xiàng)設(shè)計(jì),作為立柱澆筑的基座。臺(tái)座主要包含兩個(gè)部分,臺(tái)座基礎(chǔ)和下底座。墩柱采用豎立姿態(tài)方式進(jìn)行混凝土澆筑,豎向荷載較大,對(duì)臺(tái)座基礎(chǔ)地基承載力要求較高,基礎(chǔ)須進(jìn)行承載力驗(yàn)算,做好地基處理,以確保立柱不發(fā)生不均勻沉降?；A(chǔ)施工時(shí),頂面收面平整,檢查頂面平整度,預(yù)埋下底座固定鋼板。

下底座采用H200×200 鋼進(jìn)行加工,采用鋼板作為加勁板對(duì)H 型鋼進(jìn)行加強(qiáng),提高承載能力。下底座加工完后,在H 型鋼翼緣上開螺栓孔,孔位與立柱底模螺栓孔一致,確保后序施工過程中立柱底模板能夠與下底座順利連接固定。根據(jù)立柱尺寸型號(hào)及數(shù)量,將臺(tái)座設(shè)置成共用臺(tái)座,提高臺(tái)座的利用率,共用臺(tái)座的H 型鋼翼緣開孔需要與墩柱模板底座螺栓孔相匹配。

下底座與基礎(chǔ)預(yù)埋鋼板焊接固定,固定前先對(duì)下底座進(jìn)行調(diào)平,下底座的水平度為關(guān)鍵控制點(diǎn),以確保后序立柱澆筑時(shí)的垂直度。

2.2 墩柱鋼筋綁扎胎架及定位架

由于墩柱鋼筋連接采用灌漿套筒連接,墩柱鋼筋需要與承臺(tái)及蓋梁的鋼筋進(jìn)行對(duì)接,因此對(duì)墩柱鋼筋籠的平面位置、間距等要求高,對(duì)鋼筋籠的加工及綁扎精度要求高。為滿足施工需要,需要結(jié)合墩柱主體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖紙專項(xiàng)設(shè)計(jì)墩柱鋼筋籠的加工綁扎胎架,胎架采用槽鋼、角鋼、扁鋼等型鋼加工,按設(shè)計(jì)圖紙的鋼筋間距進(jìn)行開槽定位,定位槽和胎架骨架之間采用螺栓連接,為裝配式結(jié)構(gòu),方便組裝及調(diào)整尺寸,提高胎架的共用性。

設(shè)置制作墩柱鋼筋籠端頭及承臺(tái)預(yù)埋的墩柱連接鋼筋定位架,使承臺(tái)預(yù)埋筋、墩柱鋼筋、蓋梁柱頭共尺寸,以確保墩柱安裝過程中與承臺(tái)、墩柱、蓋梁順利對(duì)接,提高安裝施工效率。

圖3 鋼筋定位架

2.3 灌漿套筒

全灌漿套筒為高強(qiáng)球墨鑄鐵材質(zhì),作為墩柱主筋連接構(gòu)件,設(shè)置在預(yù)制墩柱內(nèi),一端與墩柱預(yù)制端連接,一端與另一節(jié)段鋼筋連接；φ32 全灌漿套筒全長60cm,外徑77mm,內(nèi)徑55mm,鋼筋伸入灌漿套筒長度為27cm；套筒下端設(shè)置止?jié){墊,套筒上端為出漿口,壓漿口與端部凈距為45mm。灌漿連接套筒與高強(qiáng)無收縮水泥灌漿料組合體系性能符合規(guī)范要求,滿足I 級(jí)連接接頭要求,灌漿套筒鋼筋連接件應(yīng)做抗拉試驗(yàn),連接件抗拉強(qiáng)度大于等于鋼筋本身抗拉鋼筋強(qiáng)度,斷裂位置在灌漿套筒連接位置以外。灌漿連接套筒與高強(qiáng)無收縮水泥灌漿料進(jìn)場前應(yīng)出具型式試驗(yàn)合格報(bào)告,滿足要求后才能使用。

灌漿套筒固定在預(yù)制墩柱柱底模上,接觸位置設(shè)置橡膠柱塞。主要具有兩個(gè)作用,一是對(duì)灌漿套筒進(jìn)行定位,使鋼筋間距滿足圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求,方便精確安裝；二是起到密封作用,防止墩柱混凝土澆筑時(shí)混凝土進(jìn)入到灌漿套筒內(nèi),從而堵塞套筒影響后續(xù)灌漿,密封柱塞可重復(fù)使用。

圖4 灌漿套筒結(jié)構(gòu)圖

圖5 灌漿套筒定位圖

2.4 柔性吊點(diǎn)

預(yù)制墩柱的轉(zhuǎn)運(yùn)及安裝需要采用200t 龍門吊及350t履帶吊進(jìn)行起吊,需要在墩柱頂端設(shè)置吊點(diǎn)。墩柱采用柔性吊點(diǎn),頂部設(shè)置兩個(gè)吊點(diǎn)。吊點(diǎn)材料采用φs15.2mm鋼絞線制作,鋼絞線采用單根繞環(huán),埋入墩柱深度1m 左右,末端設(shè)置16mm 錨板及P 錨限位固定,吊點(diǎn)外露混凝土表面20cm 左右,鋼絞線外露部分套上鍍鋅鋼管進(jìn)行保護(hù),吊點(diǎn)沿墩柱長邊中心線布置。采用柔性吊環(huán)施工輕便,方便安裝及切除,方便墩柱進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。

每個(gè)吊點(diǎn)鋼絞線根數(shù)根據(jù)立柱重量進(jìn)行布置,每根鋼絞線承載力按10t 計(jì),對(duì)于PB01 類墩柱,墩柱高度≤2m 時(shí),單個(gè)吊點(diǎn)兩根鋼絞線,2m＜墩柱高度≤4m 時(shí),單個(gè)吊點(diǎn)4 根鋼絞線,4m＜墩柱高度≤6m 時(shí),單個(gè)吊點(diǎn)6根鋼絞線,6m＜墩柱高度≤8m 時(shí),單個(gè)吊點(diǎn)8 根鋼絞線;對(duì)于PB02 和PB03 類墩柱,墩柱高度≤4m 時(shí),單個(gè)吊點(diǎn)兩根鋼絞線,4m＜墩柱高度≤8m 時(shí),單個(gè)吊點(diǎn)4 根鋼絞線,8m＜墩柱高度≤12m 時(shí),單個(gè)吊點(diǎn)6 根鋼絞線。

圖6 墩柱吊點(diǎn)設(shè)置

2.5 墩柱預(yù)制

墩柱模板在翻轉(zhuǎn)臺(tái)上進(jìn)行安裝,水平放置,首先安裝底面、兩側(cè)面,然后采用鋼筋籠吊架整體吊裝墩柱鋼筋籠,將鋼筋籠從胎架上吊運(yùn)至翻轉(zhuǎn)臺(tái)水平狀態(tài)入模。安裝好墩柱預(yù)埋件,調(diào)整好保護(hù)層后,進(jìn)行剩余的墩柱頂面模板安裝。利用翻轉(zhuǎn)臺(tái)配合龍門吊將墩柱模板緩慢進(jìn)行豎轉(zhuǎn),將墩柱模板從水平狀態(tài)調(diào)整為豎直狀態(tài),然后采用龍門吊將墩柱模板連同里面安裝好的鋼筋籠整體吊運(yùn)至墩柱預(yù)制臺(tái)座上,采用高強(qiáng)螺栓將墩柱模板與墩柱預(yù)制臺(tái)座進(jìn)行固定。下一步進(jìn)行混凝土澆筑,工藝與一般墩柱現(xiàn)澆工藝類似。墩柱拆模后及時(shí)進(jìn)行灑水養(yǎng)生,墩柱養(yǎng)護(hù)達(dá)到強(qiáng)度要求后方能吊運(yùn)至墩柱存放區(qū)。本項(xiàng)目墩柱場內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)采用200t 龍門吊,龍門吊起重能力根據(jù)墩柱最大重量進(jìn)行配置。

3 墩柱安裝工藝工法

3.1 墩柱轉(zhuǎn)運(yùn)及翻轉(zhuǎn)

墩柱存放是采用豎直的存放方式,運(yùn)輸至現(xiàn)場是需要將墩柱豎轉(zhuǎn)至水平狀態(tài),裝車前的豎轉(zhuǎn)在預(yù)制場的沙坑進(jìn)行,采用200t 龍門吊翻轉(zhuǎn),下方支墊橡膠墊等柔性物,避免墩柱棱角被破壞。

圖7 墩柱場內(nèi)翻轉(zhuǎn)

墩柱采用運(yùn)輸車運(yùn)至施工現(xiàn)場,運(yùn)輸車載重能力根據(jù)墩柱重量來配置,墩柱采用吊帶起吊進(jìn)行裝車。墩柱預(yù)制現(xiàn)場后,需要進(jìn)行第二次翻轉(zhuǎn),從水平狀態(tài)豎轉(zhuǎn)至豎直狀態(tài),以便后續(xù)墩柱的安裝。豎轉(zhuǎn)采用350t 履帶吊進(jìn)行,墩柱下方支墊橡膠墊或者兩個(gè)輪胎等柔性物,防止墩柱邊角磨損及表面被污染。

3.2 墩柱安裝

3.2.1 承臺(tái)鑿毛及預(yù)埋鋼筋清理

墩柱與承臺(tái)之間連接部位進(jìn)行混凝土鑿毛,增強(qiáng)混凝土連接力學(xué)性能,鑿毛要徹底,一般以露出混凝土骨料為準(zhǔn)。立柱中心安放標(biāo)高調(diào)節(jié)的墊塊,此區(qū)域一般不鑿毛,使表面平整方便調(diào)節(jié)墊塊安裝水平及后續(xù)墩柱安裝標(biāo)高調(diào)整。

檢查承臺(tái)外露預(yù)埋鋼筋的長度及間距,避免鋼筋過長及間距與墩柱灌漿套筒間距不一致從而使墩柱無法安裝,外露預(yù)埋鋼筋檢查完成后對(duì)鋼筋表面進(jìn)行打磨清理,防止鋼筋表面灰塵銹跡影響鋼筋連接性能。

3.2.2 擋漿模板及調(diào)節(jié)墊塊安裝

用墨線彈出立柱的中線和邊線,以確定墩柱安裝位置,安裝好擋漿模板并進(jìn)行固定。

墩柱底安裝調(diào)節(jié)標(biāo)高墊板,墊板采用鋼板制作,一般墩柱底部設(shè)置一處墊板,4×1.8m 墩柱設(shè)置兩處墊板,墊板層數(shù)根據(jù)墩柱標(biāo)高要求來確定,墊板尺寸為20×20cm。

3.2.3 座漿

采用座漿料專業(yè)廠家提供的配比進(jìn)行座漿料配置,座漿前先對(duì)接觸位置進(jìn)行灑水濕潤,再進(jìn)行座漿。座漿料頂面磨平,高度高于調(diào)節(jié)墊板高度,使座漿料能夠溢出座漿飽滿,座漿前安裝好灌漿套筒底部密封墊。

3.2.4 吊裝就位及垂直度調(diào)整

履帶吊起吊立柱,進(jìn)行位置調(diào)整,灌漿套筒對(duì)準(zhǔn)預(yù)埋外露的鋼筋,緩慢下放到位。履帶吊吊鉤緩慢下放,使墩柱與調(diào)節(jié)墊塊之間逐步接觸,穩(wěn)步參與受力。采用全站儀對(duì)墩柱的平面位置和垂直度進(jìn)行微調(diào)整,調(diào)整采用專項(xiàng)設(shè)計(jì)加工的鋼制牛腿配合50t 千斤頂進(jìn)行,牛腿千斤頂設(shè)置在墩柱所需調(diào)整面進(jìn)行頂升微調(diào)。測量調(diào)整完成后,履帶吊松勾,待座漿料達(dá)到強(qiáng)度要求后方可拆除牛腿和千斤頂,避免墩柱發(fā)生位移。

3.2.5 套筒灌漿

墩柱座漿料滿足要求后才能進(jìn)行下一步灌漿套筒灌漿作業(yè)施工,灌漿前確保套筒內(nèi)部未發(fā)生堵塞,加工注漿管及閥門,連接灌漿套筒灌漿口。然后進(jìn)行灌漿料攪拌,灌漿料采用專業(yè)廠家提供的高性能灌漿料。使用專用壓漿機(jī)進(jìn)行灌漿作業(yè),灌漿從套筒下口進(jìn)、上口出,上口設(shè)置pvc 彎管,使出漿口頂高于灌漿套筒頂,確保灌漿飽滿。

4 結(jié)論

裝配式橋梁是一種新型工藝、綠色工藝。本文依托肯尼亞內(nèi)羅畢快速路項(xiàng)目,提出了一種橋梁墩柱預(yù)制及安裝施工工藝。橋梁墩柱預(yù)制能夠充分發(fā)揮資源集中、機(jī)械化的優(yōu)勢,受外界天氣等因素干擾小,墩柱安裝施工效率高,施工進(jìn)度快。本文為墩柱預(yù)制和安裝提供了一套可行的成熟解決方案,在城市裝配式橋梁施工中有著可推廣、可借鑒的意義。