翟文旭 鄭七振

上海理工大學 上海 200093

1 工程概況

浙江紹興市某高架位于二環(huán)北路及東西延伸段。本工程主線全線設置高架橋梁，長11.6 km、寬27.0 m。上部結(jié)構采用預制裝配式形式，下部結(jié)構除樁基礎、承臺外，墩柱、蓋梁均采用預制拼裝形式。標準橋墩立柱采用2.0 m×2.0 m矩形截面，倒圓角半徑0.15 m；蓋梁截面為正T形，中心高度2.6 m；承臺平面采用矩形截面，埋入地面道路結(jié)構時，埋深不小于1.5 m，具體斷面如圖1所示。

圖1 高架標準段斷面

2 裝配式橋梁下部結(jié)構施工技術

下部結(jié)構裝配式施工，主要指墩柱、蓋梁的工廠化預制、機械化運輸及現(xiàn)場化拼接。其中，各構件間的拼接形式主要有：鋼筋對接型、區(qū)域連接型及貫通串接型[1]。目前，鋼筋對接型（灌漿套筒連接）由于自身施工速度快、造價成本低等優(yōu)點常常被應用于工程中，如美國佐治亞州I-85 Interchange橋、上海S7公路城市高架及本工程案例等。

灌漿套筒連接的原理為：首先在墩柱與承臺或蓋梁的拼接面處施做坐漿墊層，其次做好構件之間預埋鋼筋與套筒的精準對接，然后向套筒內(nèi)灌注高強無收縮水泥，硬化后最終形成可靠的連接體系。墩柱內(nèi)套筒材料采用高強球墨鑄鐵，主筋采用螺紋鋼筋，套筒強度一般是縱向鋼筋的1.5倍以上，具體連接結(jié)構如圖2所示。

圖2 拼接面連接結(jié)構

2.1 下部結(jié)構拼裝施工工藝及質(zhì)量控制要點

墩柱、蓋梁預制拼裝工藝主要有：承臺預留鋼筋埋設、拼接面坐漿、構件吊裝、位置校核及套筒灌漿等。其中關鍵技術要點的質(zhì)量控制好壞直接關系到拼裝的成敗。如：拼接過程中預埋鋼筋的位置和尺寸不精確，預制墩柱和蓋梁可能無法對接成功；吊裝過程中墩柱翻轉(zhuǎn)或蓋梁吊點的受力不當，就易造成墩柱和蓋梁混凝土發(fā)生破壞；坐漿過程中拼裝面墊層密實度達不到規(guī)范要求，也將嚴重影響墩柱及蓋梁的拼接質(zhì)量；此外，壓漿過程中受施工時間、溫度及灌漿料質(zhì)量等因素影響，或因某個套筒壓漿工藝作業(yè)不當，也極易導致套筒內(nèi)灌漿質(zhì)量不符合設計要求。因此，加強關鍵技術質(zhì)量控制至關重要。

2.2 墩柱、蓋梁工廠化預制加工技術

墩柱、蓋梁鋼筋籠在專用胎架上制作成形，偏差在+2 mm以內(nèi)。胎架主要由底座、支架、掛片及定位板等構件組成。其中，支架用于固定掛片和定位板，掛片用于定位主筋與箍筋，定位鋼板用于固定連接套筒與連接鋼筋。鋼筋籠拼裝前，需對胎架各構件驗收復測，要求底座安裝水平，支架位置精確，且支架在同一條直線上。

在澆筑混凝土前，應嚴格控制預制構件吊耳埋設的間距及伸出長度，吊點處還應采取補強措施[2]。預制墩柱澆筑時，嚴格控制入模高度，不得超過2 m；預制蓋梁混凝土澆筑時應水平分層，從蓋梁的一端向另一端或從中間向兩端連續(xù)澆筑。其中，墩柱的工廠化生產(chǎn)工藝主要為：模板在鋼筋籠胎架上的安裝、鋼筋籠綁扎、封模、模板及鋼筋籠翻轉(zhuǎn)、混凝土澆筑、拆模養(yǎng)護等。

2.3 承臺拼接面鋼筋預埋及質(zhì)量控制

為保障承臺預埋鋼筋與預制墩柱灌漿套筒匹配連接，應采用與套筒配套的定位胎具來定位鋼筋。定位胎具的主要組成構件有框架、定位鋼管、卡板、水平限位銷及支腿等，如圖3所示。其中卡板用來定位面板，限位銷用來固定插入無縫鋼管內(nèi)的主筋位置。

在澆筑混凝土前，應對預埋鋼筋的高程、角度及相對位置進行測量復核，主筋的平面位置允許偏差為2 mm。

1）依據(jù)預埋鋼筋平面坐標及高程，通過測量放線，臨時綁扎安裝胎具四角位置的4根預留鋼筋。

2）將胎具吊裝在4根預留鋼筋上，測量并調(diào)整胎具的標高至胎具水平，滿足設計要求時用卡板固定。

3）將4根預留鋼筋與承臺內(nèi)其他鋼筋焊接，或?qū)⑻ゾ吲c基坑圍護結(jié)構連接，確保預埋結(jié)構的整體穩(wěn)定性。

4）將剩余的預埋鋼筋插入定位胎具的鋼管內(nèi)，調(diào)整預埋的位置，并用限位銷固定。

5）澆筑混凝土時，應測量復核預埋主筋的位置，減小混凝土對預埋鋼筋的沖擊，成形后混凝土面平直度應在2 mm以內(nèi)。

2.4 墩柱翻轉(zhuǎn)工藝

預制墩柱質(zhì)量大、高度高，根據(jù)現(xiàn)場情況，一般吊裝方案主要有主輔雙機抬吊、用翻轉(zhuǎn)臺設備或橡膠墊作支點的單機吊裝[3-5]。

雙機抬吊是以輔吊配合主吊將立柱由平躺狀態(tài)翻轉(zhuǎn)至豎立狀態(tài)，單機吊裝是通過在立柱底部設置翻轉(zhuǎn)臺或橡膠墊單邊起吊實現(xiàn)立柱翻轉(zhuǎn)。雙機抬吊法在翻轉(zhuǎn)過程中的尼龍繩可能會出現(xiàn)滑移，安全風險較大；翻轉(zhuǎn)臺的質(zhì)量較大、占用空間大，轉(zhuǎn)移不便捷，經(jīng)濟性較差；而采用橡膠墊作支點進行墩柱翻轉(zhuǎn)時，墩柱卸車后平放在橡膠墊上，可直接翻轉(zhuǎn)，簡單方便，且柱底混凝土不易破損，是非常實用的翻轉(zhuǎn)方案，如圖4所示。

圖3 鋼筋預埋定位胎具

圖4 立柱橡膠支點翻轉(zhuǎn)

2.5 墩柱試拼裝的預定位技術

為保證墩柱拼裝后坐漿墊層的密實度，必須在坐漿完成后30 min內(nèi)完成墩柱吊裝和垂直度校核。為此，可先將墩柱進行預拼裝，在確定輔助限位裝置位置之后，吊離墩柱，完成承臺面坐漿后，再實現(xiàn)墩柱正式吊裝就位。

1）在承臺面上放樣墩柱中心線，放置調(diào)節(jié)墊塊，安裝4臺千斤頂（圖5）。

2）在墩柱拼接面安裝鋼支撐牛腿。

3）當立柱起吊距鋼筋約2 cm時，調(diào)整墩柱方位，使預埋鋼筋緩緩插入連接套筒內(nèi)；當距墊塊約2 cm時，調(diào)整與承臺中心線對齊，并用水平限位板微調(diào)固定。

4）中心墊塊受力后，隨著吊機逐級卸力千斤頂同步支撐，并由2臺光電經(jīng)緯儀在2個方向進行監(jiān)測校核，實現(xiàn)邊下放、邊測量、邊調(diào)節(jié)，當垂直度控制在允許偏差范圍內(nèi)后，鎖定千斤頂位置不動，吊離墩柱（圖6）。

圖5 墩柱中心線放樣

圖6 墩柱預拼裝就位

由于后續(xù)蓋梁拼裝時可調(diào)整余量極小，因此，立柱安裝精度控制是整個墩柱預制拼裝質(zhì)量控制的關鍵，根據(jù)相關規(guī)范標準，墩柱拼裝垂直度控制在0.15%H（H為墩柱高），且≤10 mm。

2.6 拼接面坐漿與正式拼裝

1）立柱吊裝前，需對坐漿料測試28 d齡期抗壓強度。

2）漿料攪拌前，需要按照設計配合比控制好集料配比，在不影響墊層強度的情況下適當減少水灰比，以避免漿料離析；攪拌時，應采用高速攪拌機依次對加入的干料和水進行攪拌，一般攪拌時間約4 min，慢速1 min，快速3 min；攪拌好后，靜置3 min，以待攪拌氣泡消除。

3）攤鋪砂漿墊層前，先應對承臺界面鑿毛清理、撒水濕潤，然后在四周設置符合設計要求的坐漿擋板（圖7）。

4）人工將澆筑桶內(nèi)漿料倒入處理好的承臺面上，并做收平作業(yè)（圖8）。

圖7 承臺拼接面鑿毛清理

圖8 坐漿墊層攤鋪與找平

5）坐漿后，進行墩柱正式吊裝就位。墩柱沿設置好的輔助限位裝置進行下放，就位后，通過復測和微調(diào)限位裝置，使墩柱水平位置和垂直度符合設計要求。

2.7 套筒灌漿施工工藝

1）墊層砂漿終凝后，方可進行套筒壓漿作業(yè)。

2）漿料攪拌前，需清洗干凈灌漿機，以免堵塞。套筒內(nèi)的灌漿料采用C100高強無收縮水泥灌漿料，在攪拌桶中依次放入干料和水，配合比為100∶12。攪拌設備采用自制攪拌機，一般慢速攪拌1 min，快速攪拌3 min，實際攪拌時間以完全沒有干料為止，拌漿結(jié)束后，需靜置放出多余氣泡。根據(jù)規(guī)范要求，需對拌漿料測試1 d、3 d和28 d齡期的抗壓強度。

3）壓漿前，先使用高壓沖洗裝置將承臺頂面及立柱灌漿套筒清理干凈，安裝好L形出漿管；壓漿時，采用壓漿機從下部注漿孔將漿料壓入，上部出漿孔出氣，壓漿70 s左右，當漿料溢出時，及時封堵出漿口，壓漿管壓力穩(wěn)定后，拔出壓漿槍頭，及時封堵注漿孔（圖9）。

4）灌漿完成后，清理構件上殘留的多余漿體，1 d后割除L形出漿管。

2.8 蓋梁安裝及蓋梁間拼裝方案

安裝前，需在經(jīng)鑿毛且設有擋漿模板的墩柱頂面進行坐漿墊層施工；當墩柱下部結(jié)合面套筒灌漿強度達到設計強度后，進行蓋梁安裝，蓋梁安裝采用2臺250 t履帶起重機，雙機抬吊并輔以人工精準對位；其中蓋梁平面位置的調(diào)整，主要通過頂面中心線和兩端中部垂線來控制，輔以頂部標高和橫向坡度測量調(diào)控[6]；蓋梁就位后，進行套筒壓漿作業(yè)（圖10）。

圖9 套筒灌漿作業(yè)

圖10 蓋梁拼裝就位

針對不同橋梁寬度、噸位的蓋梁，考慮到運輸起吊的影響，適用的預制拼裝方案也不同。小噸位蓋梁采用整體預制吊裝的方案，大懸臂蓋梁采取分段預制、現(xiàn)場拼裝的方案。蓋梁分段施工是在蓋梁合適位置劃分節(jié)段縫，實現(xiàn)蓋梁分段預制拼裝。目前，蓋梁上常見的接縫形式主要有牛腿，豎直、傾斜膠接縫及濕接縫等[7]。蓋梁節(jié)段拼裝過程中，需加強節(jié)段拼裝的線形控制。在不斷地測量糾偏、偏差修正[8]的過程中，確定下一匹配梁段的線形，指導拼接施工。

3 結(jié)語

本文依托實際工程，通過對橋墩、蓋梁預制拼裝技術的探討研究，有效解決了現(xiàn)場拼裝過程中坐漿墊層密實度控制、套筒灌漿連接精度控制、墩柱及蓋梁吊裝控制等諸多技術難題。橋梁下部結(jié)構墩柱、蓋梁拼裝技術的成功應用，將有益于裝配式橋梁全預制化拼裝技術的發(fā)展。

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