大型混凝土構(gòu)件橋墩裝配式制作安裝施工技術(shù)研究

曹偉

摘要： 近幾年我國橋梁工程建設(shè)速度越來越快，對工程產(chǎn)品投入使用的時間要求越來越緊，施工工藝也日益進(jìn)步，預(yù)制拼裝施工技術(shù)逐漸走進(jìn)橋梁施工。墩柱工廠預(yù)制、現(xiàn)場拼裝，可大量縮短施工工期，減少對城市交通、環(huán)境污染及周圍居民生活的影響，組合式裝配施工方法逐步替代傳統(tǒng)的施工方法。本文將主要闡述裝配式橋墩施工方法，為以后類似橋梁工程施工提供借鑒。

Abstract： In recent years， the construction of bridge engineering in China is getting faster and faster， the time required for the use of engineering products is becoming more and more tight， and the construction technology is progressing， the prefabricated construction technology is gradually entering the bridge construction. Piers factory prefabricated and on-site assembly can greatly shorten the construction period and reduce the impact on urban traffic， environmental pollution and surrounding residents， so the modular assembly construction method gradually replaces the traditional construction methods. This paper mainly elaborates the construction method of the assembled piers， to provide reference for the similar bridge construction.

關(guān)鍵詞： 橋墩；裝配式；預(yù)制吊裝

Key words： bridge pier；assembly type；prefabricated hoisting

中圖分類號：U443.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）33-0078-04

0 引言

國內(nèi)橋梁行業(yè)墩柱施工以現(xiàn)澆為主，現(xiàn)場施工需要搭設(shè)大量支架、安裝模板及綁扎鋼筋，危險性較大且效率較低，施工工期長，尤其是在城市橋梁施工中，對交通、環(huán)境污染及周圍居民生活影響較大。墩柱預(yù)制拼裝技術(shù)目前在國內(nèi)仍處于研究總結(jié)階段，在工程施工中很少被采用。國外歐美一些發(fā)達(dá)國家本項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成熟，并大量運(yùn)用于項(xiàng)目施工，與歐美國家相比，我國在這一領(lǐng)域仍處于建造效率低，總體能耗高的狀態(tài)。

隨著我國的經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)將會近一步加快，尤其是在鐵路、公路及市政工程方面，讓工程產(chǎn)品更快的投入使用顯得越來越突出。吉林市恒山東路跨線橋工程主線橋12跨、匝道橋9跨，橋墩采用邊長1.8m正方形墩柱，跨越吉林市南山街和龍豐鐵路線，是第24屆金雞百花電影節(jié)活動的必經(jīng)道路，工期較為緊張，傳統(tǒng)施工方法無法滿足工期要求。后經(jīng)項(xiàng)目部與設(shè)計(jì)院多次溝通，將墩柱現(xiàn)澆變更為裝配式橋墩，該技術(shù)不僅能很好的控制工程質(zhì)量，而且大大加快施工進(jìn)度，確保了工期。

所以預(yù)制墩柱安裝施工進(jìn)而推廣至全預(yù)制化的橋梁施工技術(shù)，不僅能很好的控制工程質(zhì)量，而且能加快施工進(jìn)度、減少現(xiàn)場污染、降低成本，符合現(xiàn)代化的發(fā)展要求，裝配式也將成為橋梁施工的主流。

1 工程概述

吉林市恒山東路上跨龍豐線公鐵立交橋工程，位于吉林市恒山東路與南山街交匯處，主線橋全長410m，橋?qū)?8m；匝道橋全長270m，橋?qū)?m；位于直線及曲線上。該橋?yàn)樯峡缂质心仙浇趾妄堌S鐵路線，是第24屆金雞百花電影節(jié)活動的必經(jīng)道路，工期較為緊張，傳統(tǒng)施工方法無法滿足工期要求。后經(jīng)項(xiàng)目部與設(shè)計(jì)院多次溝通，將墩柱現(xiàn)澆變更為裝配式橋墩，在橋梁基礎(chǔ)施工的同時，開始選擇場地進(jìn)行墩柱預(yù)制，待基礎(chǔ)施工完畢后進(jìn)行墩柱安裝，該技術(shù)不僅能很好的控制工程質(zhì)量，而且大大加快施工進(jìn)度，確保了工期。

2 施工工藝特點(diǎn)、原理、操作流程

2.1 工藝原理

裝配式墩柱為混凝土構(gòu)件的預(yù)制、運(yùn)輸、安裝施工。通過墩柱預(yù)埋套筒灌漿連接承臺預(yù)埋的鋼筋，墩身與承臺之間的接觸面采用砂漿墊層保證其粘合度，實(shí)現(xiàn)兩者連接的整體性。

在橋梁基礎(chǔ)施工時，進(jìn)行橋墩的工廠化預(yù)制，承臺施工時預(yù)埋與墩柱的連接鋼筋，墩柱預(yù)制時按相應(yīng)位置安裝連接套管，待基礎(chǔ)施工完成后將預(yù)制好的墩柱運(yùn)至現(xiàn)場，進(jìn)行墩柱安裝。

將承臺頂面清理干凈，用ZH砂漿料拌制砂漿墊層，在砂漿墊層為塑性的狀態(tài)下吊裝墩柱，采用與吊重相匹配起重機(jī)將墩柱對準(zhǔn)軸線位置垂直下放到杯口內(nèi)，技術(shù)人員用全站儀從縱橫軸線方向進(jìn)行監(jiān)測使墩柱垂直，校核無誤后進(jìn)行鋼筋連接套管注TZH10型高強(qiáng)砂漿，完成墩柱施工。如圖1所示。

2.2 工藝特點(diǎn)

裝配式墩柱為混凝土構(gòu)件的預(yù)制、運(yùn)輸、安裝施工，是通過墩柱套筒灌漿連接承臺預(yù)埋的鋼筋，墩身與承臺之間的接觸面采用砂漿墊層確保粘合度來實(shí)現(xiàn)其連接要求；墩柱安裝時需進(jìn)行墩柱預(yù)埋套筒與承臺預(yù)埋鋼筋的連接定位，以及控制校核墩柱垂直度，安裝精度要求高；在橋梁基礎(chǔ)施工的同時，可進(jìn)行上部構(gòu)件的預(yù)制施工。基礎(chǔ)施工完畢后，進(jìn)行上部構(gòu)件的安裝，現(xiàn)場施工所需時間縮短；混凝土構(gòu)件實(shí)現(xiàn)了工廠化預(yù)制，也更進(jìn)一步保證了施工安全、質(zhì)量，減少了對交通、環(huán)境污染及周圍居民生活影響。

2.3 施工工藝流程endprint

預(yù)制臺座施工→墩柱鋼筋綁扎→墩柱模板安裝→墩柱澆筑混凝土→墩柱拆模養(yǎng)生→安裝準(zhǔn)備→墩柱安裝→鋼筋連接套管注漿→拆除鋼楔及斜撐。

3 操作要點(diǎn)

3.1 預(yù)制臺座

預(yù)制場地根據(jù)橋梁墩柱數(shù)量、規(guī)模選擇其占地面積及位置，還應(yīng)考慮運(yùn)輸方便、起重機(jī)站位及車輛的行走路線等，如果現(xiàn)場滿足要求的情況下，可在墩柱之間選擇場地，這樣既可以減少征地面積又可以縮短運(yùn)輸距離。預(yù)制場地基礎(chǔ)換填50cm山皮石，場地硬化采用15cm厚C20混凝土。

墩柱臺座尺寸250cm*250cm，高30cm，采用C30混凝土澆筑，臺座上按圖紙尺寸預(yù)埋28根Φ40鋼筋，鋼筋長度68cm，露出臺座40cm。臺座表面設(shè)5mm厚鋼板。

3.2 鋼筋加工及安裝

①所有鋼材的質(zhì)量都必須符合相關(guān)規(guī)范要求，都具備出廠合格證，且只有經(jīng)過現(xiàn)場取樣復(fù)試合格后才能投入使用。

②將Φ40鋼筋連接套筒安放在臺座預(yù)埋鋼筋上，進(jìn)行箍筋綁扎，定位固定連接套筒位置，用橡膠堵頭封堵好注漿孔。

③將墩柱主筋插入Φ40鋼筋連接套筒中，進(jìn)行箍筋綁扎，用橡膠密封環(huán)封堵好連接套筒端頭。

④鋼筋保護(hù)層控制：鋼筋與模板間采用塑料墊塊，墊塊應(yīng)與鋼筋綁扎緊，并互相錯開。

⑤連接套筒及預(yù)埋鋼筋大樣圖如圖3。

3.3 模板安裝

①模板采用裝配式整體鋼模板，起重機(jī)分片吊裝模板，在施工現(xiàn)場進(jìn)行拼裝完成。模板拼裝期間，認(rèn)真檢查拼裝流程，依照正規(guī)模板拼裝順序進(jìn)行模板拼裝，保證其接縫嚴(yán)密、尺寸準(zhǔn)確。

②正式安裝模板前，應(yīng)先打磨干凈鋼模板，刷高效脫模劑。

③應(yīng)協(xié)調(diào)配合開展模板和鋼筋安裝工作，若部分模板的安裝可能會影響到鋼筋安裝，那么應(yīng)待鋼筋安裝完畢后再安裝鋼筋綁扎的模板。

④在模板頂縱橋向、橫橋向分別設(shè)置兩道I16工字鋼，長度為2.5m，間距為1.4m，工字鋼與臺座預(yù)埋地腳螺栓采用倒鏈連接，用于固定模板及墩柱鋼筋，防止混凝土澆筑過程中鋼筋及模板上浮，影響墩柱預(yù)制的質(zhì)量。

⑤安裝完畢模板后，檢查其相關(guān)參數(shù)是否符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，檢查結(jié)果合格并簽認(rèn)后，開始澆注混凝土工作。

3.4 混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)

①采用C40混凝土進(jìn)行墩柱，嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行混凝土原料的選擇、配合比和拌制，在正式開始澆筑前，先進(jìn)行C40混凝土的試驗(yàn)，然后結(jié)合試驗(yàn)報告確定最佳的配合比。

②在拌和站集中拌制墩柱混凝土，全部采用泵送混凝土。為了最大限度地確保墩柱砼質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)選用同一批次的經(jīng)過審查的原材料及構(gòu)件，如此混凝土的強(qiáng)度和外觀可基本保持穩(wěn)定。

③影響混凝土強(qiáng)度的因素主要有骨料的粒徑和級配，骨料應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求，同時滿足工地使用泵送砼澆注方式及規(guī)范要求，粗骨料的最大粒徑選定為20mm。砂子采用中粗砂，其細(xì)度模量為2.6～3.0mm。確保所有進(jìn)入到施工現(xiàn)場的砂石料都滿足質(zhì)量要求，一旦發(fā)現(xiàn)任何不合格產(chǎn)品都必須立即將其清除出施工場地。

④混凝土澆注前準(zhǔn)備工作。

1）做好人員的技術(shù)交底工作，明確人員分工及相應(yīng)職責(zé)；

2）檢查攪拌站的材料儲備及機(jī)械情況是否存在異常；

3）檢查和落實(shí)施工所用各項(xiàng)機(jī)械設(shè)備，同時檢查備用設(shè)備的機(jī)械性能是否存在異常；

4）檢查輸送泵及砼運(yùn)輸車道路是否存在異常；

5）安排專人清理模板內(nèi)的雜物，確保建筑前模板內(nèi)無任何雜物，并進(jìn)行潤濕；

6）參考當(dāng)?shù)氐奶鞖忸A(yù)報，合理確定澆筑時間。

⑤振搗。

振搗延續(xù)時間并不固定，其標(biāo)準(zhǔn)是混凝土獲得良好的密實(shí)度表面泛漿、氣泡消失。分段分層進(jìn)行施工，每層厚度應(yīng)控制在30cm。

混凝土分層澆筑時，每層混凝土厚度應(yīng)不超過振動棒的1.25倍；在振搗上一層時，應(yīng)插入下層中5cm左右，盡量縮小兩層之間的縫隙，并且應(yīng)在下層混凝土初凝后，再進(jìn)行上層混凝土振搗。

使用振搗器時，振搗器距離模板應(yīng)合理，既不能過大也不能過小，應(yīng)盡量避免碰撞鋼筋、預(yù)埋件等。

⑥混凝土養(yǎng)護(hù)。

1）完成混凝土澆筑后，應(yīng)選用塑料布或者土工布覆蓋住，并且待其終凝后應(yīng)進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)至少七天。

2）混凝土養(yǎng)護(hù)期間，應(yīng)進(jìn)行溫度監(jiān)控，定時測定混凝土的各項(xiàng)參數(shù)及環(huán)境參數(shù)，然后依據(jù)測定參數(shù)結(jié)果及時調(diào)整養(yǎng)護(hù)方案，確?；炷料嚓P(guān)操作符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而保證混凝土質(zhì)量合格。

3.5 墩柱安裝

①施工準(zhǔn)備。

1）測量放線：安裝前必須在杯口上放出墩柱中心縱橫軸線，并彈好墨線，矩形墩柱還要彈出外邊線。

2）檢查杯口底標(biāo)高，高出部分應(yīng)鑿除修整。杯口底部用不同厚度鋼板墊平，鋼板間用高強(qiáng)度等級的水泥砂漿抹平，使底部標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3）檢查杯口長、寬、高尺寸，對安裝間隙不符合要求的應(yīng)修整合格。杯口與預(yù)制墩柱接觸面均應(yīng)鑿毛處理，對預(yù)埋件應(yīng)除銹并復(fù)核其位置，合格后安裝。

4）預(yù)制墩柱側(cè)面用墨線彈出中線和標(biāo)高控制線，以便就位時控制其位置。墩柱安裝前對柱各部位尺寸進(jìn)行丈量檢驗(yàn)，保證墩柱安裝后柱頂高程符合設(shè)計(jì)要求。

5）墩柱的運(yùn)輸應(yīng)符合預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸?shù)挠嘘P(guān)規(guī)定，支墊位置應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

②墩柱安裝。

1）首先將承臺頂面清洗干凈，用方木每邊大于墩柱5cm處安裝模板，之后用ZH砂漿料拌制砂漿墊層，控制墊層厚度略高于2cm。ZH砂漿為半成品料，其抗壓強(qiáng)度為3d≥40MPa、28d≥40MPa，豎向膨脹率≥0.02%，水灰比為0.18。

2）在砂漿墊層為塑性的狀態(tài)下吊裝墩柱，用起重機(jī)將墩柱對準(zhǔn)軸線位置垂直下放到杯口內(nèi)，起吊時人工配合要放慢下落速度，并在易損部位墊以木板或橡膠墊。endprint

3）兩面吊線校正位置，用全站儀從縱橫軸線方向進(jìn)行監(jiān)測使墩柱垂直，誤差較大時起吊重新就位，誤差較小時可用絲桿千斤頂進(jìn)行調(diào)整，準(zhǔn)確就位后柱每側(cè)用兩個鋼楔卡緊固定，用鋼杵將砂漿墊層擠夯密實(shí)，并加斜撐保持柱體穩(wěn)定，在確保穩(wěn)定后方可摘去吊鉤。

③套管注漿。

1）墩柱位置、垂直度復(fù)測無誤后即可進(jìn)行鋼筋連接套管注漿，注漿材料采用TZH10型高強(qiáng)灌漿料。其技術(shù)要求及標(biāo)準(zhǔn)為抗壓強(qiáng)度3d≥60MPa、28d≥100MPa，流動度30min≥260mm，豎向膨脹率≥0.02%，水灰比為0.18。

2）套筒注漿前應(yīng)保證中套筒內(nèi)干凈無雜物，壓漿的壓力宜為0.3～0.4MPa。壓漿的充盈度應(yīng)達(dá)到孔道另一端飽滿且排氣孔排出與規(guī)定流動度相同的水泥漿為止，關(guān)閉出漿口后，應(yīng)保持一個不小于0.5MPa的穩(wěn)壓期，該穩(wěn)壓期的保持時間宜為3～5min。

3）拆除鋼楔及斜撐當(dāng)砂漿墊層及TZH10型高強(qiáng)砂漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后拆除斜撐，墩柱安裝完畢。

4 質(zhì)量控制

①鋼筋、水泥、灌漿料等必須有廠家的試驗(yàn)報告和出廠合格質(zhì)量證明，使用前先按要求進(jìn)行分批檢驗(yàn)。砂、石等地方材料，每批進(jìn)場材料均由試驗(yàn)室自檢合格后，報監(jiān)理處實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)后方可使用。

②場內(nèi)鋼筋放置在高出地面0.3m的枕木或其他支承上，以免機(jī)械損傷或受潮銹蝕破壞，使用前應(yīng)將表面的油膩、漆皮、鐵銹清除干凈。灌漿料應(yīng)支墊覆蓋存放，防止受潮。

③施工質(zhì)量控制。

1）認(rèn)真做好施工原始數(shù)據(jù)的記錄，做到資料完整準(zhǔn)確，內(nèi)容齊全。加強(qiáng)施工全過程的質(zhì)量監(jiān)控，實(shí)行質(zhì)量否決權(quán)。2）試驗(yàn)室做好原材料的檢驗(yàn)和配合比設(shè)計(jì)，施工過程中每道工序自檢，交接檢查，質(zhì)檢員專職跟蹤全過程檢查，確保符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后方可進(jìn)行下道工序施工。3）ZH墊層砂漿和TZH10套管灌漿料要嚴(yán)格控制好水灰比，套筒注漿前應(yīng)保證中套筒內(nèi)干凈無雜物，壓漿時應(yīng)達(dá)到孔道另一端飽滿且排氣孔排出與規(guī)定流動度相同的水泥漿為止，并保持一定的穩(wěn)壓期，防止填充不密實(shí)。

5 安全措施

①認(rèn)真貫徹“安全第一，預(yù)防為主”的方針，參考國家有關(guān)規(guī)定，結(jié)合施工單位現(xiàn)有條件和施工現(xiàn)場實(shí)際情況，制定科學(xué)合理的安全施工方案，組建專業(yè)的安全團(tuán)隊(duì)，由專門的安全員負(fù)責(zé)和監(jiān)督施工安全，嚴(yán)格執(zhí)行安全生產(chǎn)責(zé)任制，明確每個員工的職責(zé)，使其各司其職，做好安全生產(chǎn)。

②所有施工人員進(jìn)入施工現(xiàn)場，必須戴好安全帽。遵守施工現(xiàn)場各項(xiàng)管理制度，施工場地設(shè)置安全警示標(biāo)志。

③所有使用的電器設(shè)備均要設(shè)置防雨罩，工作結(jié)束后要及時罩上，關(guān)閉電源，并設(shè)專人負(fù)責(zé)，安全員定時檢查。必須堅(jiān)持一機(jī)一閘一漏用電和下班斷電加鎖的原則。

④進(jìn)行起吊作業(yè)時要設(shè)專人指揮，起吊索具定期檢查更換。認(rèn)真計(jì)算構(gòu)件重量，合理配制吊機(jī)及索具，嚴(yán)禁違章操作。

⑤夜間施工必須配備足夠的照明設(shè)施，夜間施工各施工作業(yè)點(diǎn)配備專職安全值班人員，照明供電安全由值班電工負(fù)責(zé)。

⑥高空作業(yè)時，風(fēng)力影響超過6級（含6級）以上大風(fēng)時，施工應(yīng)停止，并對工地進(jìn)行安全檢查。

⑦加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備維修工作，特別對提升運(yùn)輸設(shè)備重點(diǎn)進(jìn)行日常檢修，不準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備“帶病”運(yùn)行，以確保安全。

⑧針對本項(xiàng)目的具體情況，從安全生產(chǎn)管理的思想教育保證、組織保證、工作保證、制度保證及經(jīng)濟(jì)保證等方面建立和完善本工程的安全保證體系。

6 環(huán)保措施

①加強(qiáng)施工管理，強(qiáng)化環(huán)保意識。成立以項(xiàng)目經(jīng)理任組長的環(huán)境保護(hù)領(lǐng)導(dǎo)小組，在工程施工過程中嚴(yán)格遵守國家和地方政府下發(fā)的有關(guān)環(huán)境保護(hù)的法律、法規(guī)和規(guī)章，加強(qiáng)對施工燃油、工程材料、設(shè)備、廢水、生產(chǎn)生活垃圾、棄渣的控制和治理。

②加強(qiáng)廢水、廢碴的管理。工程廢水和生活污水不排放進(jìn)入農(nóng)田、耕地、供飲水用的水源，灌溉渠。施工期間，采取臨時排水措施，對于水中有沉淀物和污泥的需經(jīng)沉淀后后再排放。

③將施工場地限制在工程建設(shè)允許的范圍內(nèi)，合理布置、規(guī)范圍擋，做到標(biāo)牌清楚、齊全，各種標(biāo)識醒目，施工場地整潔文明。

④對施工中可能影響到的各種公共設(shè)施制定可靠的防止損壞和移位的實(shí)施措施，加強(qiáng)實(shí)施中的監(jiān)測、應(yīng)對和驗(yàn)證。同時，將相關(guān)方案和要求向全體施工人員詳細(xì)交底。

⑤優(yōu)先選用先進(jìn)的環(huán)保機(jī)械。采取設(shè)立隔音墻、隔音罩等消音措施降低施工噪音到允許值以下，同時盡可能避免夜間施工。

⑥對施工場地道路進(jìn)行硬化，并在晴天經(jīng)常對施工通行道路進(jìn)行灑水，防止塵土飛揚(yáng)，污染周圍環(huán)境。

7 結(jié)束語

近幾年我國公路、市政工程建設(shè)速度越來越快，對工程產(chǎn)品投入使用的時間要求越來越緊，裝配式橋墩施工工藝將傳統(tǒng)的墩柱現(xiàn)澆施工轉(zhuǎn)為墩柱預(yù)制現(xiàn)場吊裝，在橋梁基礎(chǔ)施工的同時進(jìn)行墩柱預(yù)制，待基礎(chǔ)施工完畢后直接進(jìn)行墩柱安裝。與墩柱現(xiàn)澆施工相比，雖然需要提前設(shè)置預(yù)制場地，墩柱吊裝時需選用大噸位起重機(jī)，但墩柱實(shí)現(xiàn)了集中預(yù)制，增加了墩柱的可施工時間，減少了模板的投入套數(shù)以及勞力人數(shù)，也更進(jìn)一步保證了施工安全、質(zhì)量，最可觀的是大大縮短了工期。進(jìn)而推廣至全預(yù)制化的橋梁施工技術(shù)，不僅能很好的控制工程質(zhì)量，而且能加快施工進(jìn)度，減少現(xiàn)場污染，符合現(xiàn)代化的發(fā)展要求，裝配式也將成為橋梁施工的主流。

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