趙令印

（中鐵建大橋工程局集團第二工程有限公司，廣東 深圳）

1 概況及原理

裝配式混凝土墩柱施工技術，在預制構件廠內集中生產墩柱，養(yǎng)護至足夠齡期后，運至施工現場，進行整體吊裝。采用此工藝，提升了橋梁施工速度的同時，降低了施工成本以及施工過程中的不安全因素。

2 總體施工工藝要求

墩柱鋼筋半成品在鋼筋加工車間內使用高精度數控切斷彎曲一體機制作，鋼筋直螺紋加工采用擠壓削銑滾絲一體機完成。模板采用鋼模板，面板厚度不小于10 mm，鋼模外表面須進行噴砂拋丸噴漆，脫模劑采用高性能脫模劑。混凝土采用高性能混凝土，使用可裂解養(yǎng)護液進行養(yǎng)生。混凝土鑿毛采用高壓水槍鑿毛工藝，設備壓力不小于500 bar。

3 墩柱預制施工

本文以上海S3 預制構件為例，墩柱預制采用橫向支模、豎向澆筑的預制方法[4]，工廠化的預制施工能夠有效的控制墩柱構件的精度及質量。

3.1 鋼筋加工

預制墩柱的鋼筋主要為φ40 主筋和φ12、φ16箍筋。φ40 主筋采用墩粗直螺紋機械連接接頭的形式進行連接[4]，墩粗直螺紋能夠保證接頭斷面面積不減小，從而保證鋼筋連接性能可靠，同時增加鋼筋的使用效率減少廢料鋼筋。

墩柱箍筋加工時，采用全自動進口施耐爾鋼筋加工設備進行鋼筋加工，加工精度控制在±2 mm 內以保證墩柱鋼筋尺寸符合要求。

3.2 灌漿連接套筒

灌漿連接套筒材質選用高強球墨鑄鐵。灌漿連接套筒兩端分別為預制安裝端和現場拼裝端[6]，中間設置20 mm 擋板，本工程采用主筋為φ40 鋼筋，預制安裝端及現場拼裝端長度均為400 mm，套筒總高度820 mm；套筒兩端分別設置灌漿口，即在套筒下端設置壓漿口，上端設置出漿口，下端壓漿口與端部凈距為2 cm[3]。

3.3 墩柱鋼筋籠制作

預制墩柱鋼筋籠的加工采用鋼筋模塊化精加工的理念，墩柱鋼筋籠在胎架上通過專用定位齒板制作加工成型[5]，鋼筋籠加工偏差為允許±2 mm。在胎架端頭增加定位底座，能夠有效的保證預制構件的套筒及鋼筋定位精度。

墩柱鋼筋籠胎架由底座、支架、定位齒板及端部定位底座組成。其中支架包括伸出端鋼筋支架、中間主筋支架和定位底座支架。定位齒板包括上下緣主筋定位齒板、左右緣主筋定位齒板[2，5]，墩柱鋼筋籠胎架見圖1 和圖2。

圖1 墩柱鋼筋籠胎架三維模型

圖2 墩柱鋼筋籠胎架實景圖

墩柱鋼筋籠胎架尾部的套筒定位底座采用高精度機床開孔，精度需控制在±1 mm 以內，在底座開孔部位上預埋減震墊，進行套筒定位同時作為墩柱澆筑過程中的底模板。與鋼筋籠吊裝整體吊裝，能夠可靠的保證鋼筋套筒的定位精度，套筒定位板（底模）見圖3。

圖3 套筒定位板（底模）三維效果圖

整個墩柱鋼筋籠自鋼筋加工完畢后，完全在胎架上完成加工綁扎[4]，鋼筋籠胎架立面圖見圖4。

圖4 鋼筋籠胎架立面圖

步驟一：墩柱胎架進行組裝完成后，安裝墩柱鋼筋固定端定位板[5]。步驟二：安裝灌漿套筒，一次性全部安裝到位，并把套筒部位箍筋、拉鉤安裝到位。步驟三：安裝上排主筋。步驟四：安裝兩道箍筋。步驟五：安裝底排主筋及側面有拉鉤的主筋。步驟六：安裝豎向拉鉤和橫向拉鉤，一端90 度由人工彎曲成135 度。步驟七：安裝側面其余的主筋。步驟八：采用二氧化碳保護焊，將箍筋及拉鉤與主筋全部焊接到位。步驟九：套筒止?jié){塞、柱頂吊點、防雷接地板等輔助裝置的安裝[3]。

3.4 墩柱模板設計及安裝

3.4.1 墩柱模板設計

鋼模板所用鋼板厚度為10 mm，采用高精度機床進行加工，模板采用精軋螺紋鋼作為對拉螺桿，鋼模外表面進行拋丸噴砂噴漆保護。

墩柱模板由側模、底模、操作平臺及翻轉臺架四個部分組成。

墩柱模板進場時必須進行預拼裝，各項技術指標合格后方可使用。

3.4.2 墩柱模板安裝

整個墩柱模板安裝過程共分成七個步驟，不允許發(fā)生跳步加工，整個過程邊加工邊測量，確保每一步加工的精度得到控制。

步驟一：鋪設墩柱底面模板。步驟二：吊裝墩柱鋼筋籠至底模上。步驟三：安裝墩柱側面模板。步驟四：安裝墩柱頂面模板。步驟五：墩柱模板翻轉。步驟六：安裝墩柱操作平臺。步驟七：拆除操作平臺、模板，養(yǎng)護完成后將墩柱吊離澆筑臺座，見圖5 和圖6。

圖5 立柱模板三維圖

圖6 立柱底座大樣圖

3.5 混凝土澆筑及養(yǎng)護

混凝土采用自有攪拌站混凝土，罐車運輸，泵送入模。

混凝土的澆筑需連續(xù)進行，單次澆筑高度不得超過1.0 m，澆筑時如因故必須間斷時，其間斷時間必須小于前層混凝土的初凝時間，若超過允許間斷時間，須按分節(jié)處理。

混凝土澆筑完成后，及時用塑料薄膜包裹并定時養(yǎng)護。

墩柱拆模后采用可裂解養(yǎng)護液進行養(yǎng)生。

3.6 墩柱預制質量控制要點

（1） 墩柱預制長度應考慮拼接縫處調節(jié)墊塊厚度。（2） 墩柱主要受力主筋的下料長度允許偏差為±2 mm，同時鋼筋端部應切割打磨平整。（3） 墩柱鋼筋骨架制作時，當墩柱與其上的蓋梁采用灌漿套筒或灌漿金屬波紋管連接時，留出筋一端主筋應采用專用定位板定位固定，直至混凝土澆筑硬化后方可拆除。定位板應與主筋垂直，主筋定位允許偏差為±2 mm；當墩柱與其上的蓋梁采用現澆混凝土連接時，留出筋一端主筋可不采用定位板定位，主筋定位允許偏差可放寬到±5 mm。（4） 墩柱鋼筋籠吊裝前應仔細檢查各類預埋件是否埋設完成。（5） 混凝土澆筑前應再次對墩柱鋼筋籠及灌漿連接套筒定位進行檢查，允許偏差均為±2 mm[4]。

4 預制墩柱安裝

4.1 墩柱安裝前準備工作

（1） 墩柱安裝前應對拼接面進行清理。（2） 測量放線: 安裝前必須放出墩柱中心縱橫軸線和墩柱外邊線。（3） 制墩柱接觸面和杯口均應鑿毛處理，合格后方可安裝。（4） 為方便墩柱就位時控制其位置，應提前在墩柱側面彈出中線和標高控制線。

4.2 墩柱預制構件拼裝吊機及吊索具選用

4.2.1 構件拼裝選用吊機

墩柱吊裝：吊裝機械選用350 t 履帶吊，采用2 根柔性吊帶直接卸車，再進行墩柱翻轉豎立，然后轉單機吊裝，旋轉、就位。

4.2.2 構件吊點設置

墩柱吊裝吊耳為雙點預制吊環(huán)，根據重量采用預埋鋼絞線制作，吊耳布置于柱頂。吊點設置經受力計算合格并須獲得設計單位的認可。

4.2.3 吊索具配置

墩柱吊裝:柱頂配置一對雙道鋼絲繩(56 mm，吊裝水平夾角>80°)、鋼扁擔、2 個100 t 級卸扣。

4.3 墩柱墊層坐漿

（1） 坐漿前準備:①安裝調節(jié)鋼板。安放調節(jié)鋼板，調整墩柱安裝標高。②承臺面清理。承臺鑿毛后需對鑿毛面進行清理，先用高壓水槍將鑿毛面進行沖洗；再用高壓氣管將鑿毛表面積水吹除，直至承臺面不留水跡為止。（2） 安裝擋漿模板:根據承臺面上彈出墩柱邊線安裝擋漿模板。擋漿模板采用50 mm 角鋼制作，擋漿模板與承臺接觸面采用雙面膠帶止?jié){，擋漿板見圖7。（3） 墊層坐漿:墩柱與承臺間采用砂漿墊層，砂漿料按要求攪拌完成后，將漿料直接傾倒于承臺鑿毛面，并用鐵板刮平墊層砂漿。砂漿鋪漿完成后，需在每根承臺預留鋼筋上套止?jié){墊，止?jié){墊高度需略高于漿液面，以20 mm 為宜。

圖7 擋漿板

4.4 墩柱就位與校正工藝

（1） 在承臺面上劃出墩柱安裝的十字中心線，測量承臺面標高[4]。根據墩柱頂標高及墩柱預制構件長度，調整柱底墊板標高，確保墩柱安裝后，柱頂標高符合設計要求。（2） 墩柱起吊后，將柱底波紋套管對準承臺外露鋼筋緩緩下落，直至吊裝到位。（3） 承臺澆筑時，在橋臺面中心十字方向預先放置四塊埋件。待安裝校正時，焊上擋塊用四個千斤頂來找正墩柱中心的位移。（4） 安裝過程中控制墩柱垂直度時，需由兩臺全站儀在兩個不同方向同時監(jiān)測校核，見圖8。

圖8 墩柱垂直度控制三維示意圖

4.5 套筒灌漿

灌漿套筒內灌漿料采用早強高強無收縮水泥灌漿料，灌漿料配置質量、灌入灌漿料的飽滿度控制是裝配式橋梁結構安全性的關鍵因素，詳細指標見表1。

表1 高強無收縮水泥灌漿料技術指標

套筒灌漿施工前需預先潤濕漿料攪拌桶和攪拌頭，在攪拌桶中按配比依次放入干料和水。拌合結束后，關閉攪拌機和底座轉盤[1]。拌漿結束后需用攪拌棒攪動漿料，如感到漿料仍有固態(tài)干料時，則需增加攪拌時間，直至攪拌至合格為止。灌漿前需將拌和完成的漿料靜止2 min 放出氣泡。

將拌制好的漿料倒入壓漿機，進行壓漿。漿料從墩柱下部注漿孔進行注漿、上部出漿口進行出氣[1]。當漿料升至出漿口L 型管管口時，迅速封堵出漿口并停止壓漿，待壓漿管壓力穩(wěn)定時迅速拔出壓漿槍頭封堵注漿口。進漿口采用橡膠止?jié){塞封堵。

4.6 墩柱預制拼裝質量控制要點

（1） 灌漿前應再次檢查套筒，確保內腔通暢無雜質。出漿口L 型管管口應高出出漿口100 mm。（2） 灌漿連接套筒或灌漿金屬波紋管中使用的灌漿料應符合設計規(guī)定。灌漿料應在拼裝前一天進行1 d齡期抗壓強度測試和流動度測試，符合設計要求后方可用于現場拼裝連接。（3） 應采用專用設備進行攪拌和灌漿，并嚴格控制攪拌、灌漿工藝參數。（4） 高強無收縮水泥灌漿料在拌漿時現場制取試件，每個拼接部位不得少于3 組，分別測試1 d、3 d 和28 d 齡期抗壓強。（5） 每根灌漿管進行灌漿時應保持連續(xù)進行，不得中斷，如在注漿過程中遇停電等突發(fā)狀況時，現場應配備足夠的發(fā)電設備或高壓水槍等措施。（6） 灌漿完成后應及時清理殘留在構件上的多余漿體。（7） 拼裝定位固定后灌漿時間、灌漿壓力要求、臨時支撐措施拆除時間等應符合設計規(guī)定。

5 結論

墩柱預制拼裝施工能夠有效地縮短現場施工的時間、降低現場勞動力使用及現場交通管制等措施費用的投入，通過工廠預制流水線進行標準化施工，在提高墩柱成品質量同時，能夠杜絕腳手架等高危施工作業(yè)的所帶來的施工安全風險。預制拼裝技術是一種非常重要的橋梁快速施工技術，研究相關工藝具有很強的實際意義。