墩柱預制拼裝施工技術(shù)

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(shù)，在預制構(gòu)件廠內(nèi)集中生產(chǎn)墩柱，養(yǎng)護至足夠齡期后，運至施工現(xiàn)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(nèi)使用高精度數(shù)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?；炷凌徝捎酶邏核畼岃徝に?，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(gòu)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(gòu)件的精度及質(zhì)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(nèi)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(zhì)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(xiàn)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(xiàn)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(gòu)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(nèi)，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(cè)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(cè)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?shù)觞c、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(cè)模、底模、操作平臺及翻轉(zhuǎn)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(shù)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(cè)面模板。步驟四：安裝墩柱頂面模板。步驟五：墩柱模板翻轉(zhuǎn)。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(zhì)量控制要點

（1） 墩柱預制長度應考慮拼接縫處調(diào)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(xiàn)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(cè)面彈出中線和標高控制線。

4.2 墩柱預制構(gòu)件拼裝吊機及吊索具選用

4.2.1 構(gòu)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(zhuǎn)豎立，然后轉(zhuǎn)單機吊裝，旋轉(zhuǎn)、就位。

4.2.2 構(gòu)件吊點設置

墩柱吊裝吊耳為雙點預制吊環(huán)，根據(jù)重量采用預埋鋼絞線制作，吊耳布置于柱頂。吊點設置經(jīng)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(diào)節(jié)鋼板。安放調(diào)節(jié)鋼板，調(diào)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(jù)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(jù)墩柱頂標高及墩柱預制構(gòu)件長度，調(diào)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(nèi)灌漿料采用早強高強無收縮水泥灌漿料，灌漿料配置質(zhì)量、灌入灌漿料的飽滿度控制是裝配式橋梁結(jié)構(gòu)安全性的關(guān)鍵因素，詳細指標見表1。

表1 高強無收縮水泥灌漿料技術(shù)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(jié)束后，關(guān)閉攪拌機和底座轉(zhuǎn)盤[1]。拌漿結(jié)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(zhì)量控制要點

（1） 灌漿前應再次檢查套筒，確保內(nèi)腔通暢無雜質(zhì)。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(xiàn)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(shù)。（4） 高強無收縮水泥灌漿料在拌漿時現(xiàn)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(xiàn)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(gòu)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(jié)論

墩柱預制拼裝施工能夠有效地縮短現(xiàn)場施工的時間、降低現(xiàn)場勞動力使用及現(xiàn)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(zhì)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(shù)是一種非常重要的橋梁快速施工技術(shù)，研究相關(guān)工藝具有很強的實際意義。