預制立柱橫向支模豎向澆筑施工技術

李申杰

1. 上海建工四建集團有限公司 上海 201103；

2. 上海建筑改建與持續利用工程技術研究中心 上海 201103

1 工程概況

上海嘉閔高架路（G2～S6段）及地面道路新建工程采用高架橋梁及地面道路敷設形式，其中的JMB2-4標位于嘉定南翔現狀滬宜公路（火車站路—真南路），包括主線高架、上下匝道及地面道路，全長1.67 km。本工程采用“橋梁預制拼裝”施工工藝，除樁基、承臺外，立柱、蓋梁、帶防撞護欄小箱梁等均為工廠預制、現場拼裝。

本工程預制立柱采用直立柱，立柱斷面為矩形加線倒角，中墩采用雙柱式，邊墩單柱式，標準立柱截面尺寸2.0 m×1.5 m，高8.8～13.8 m，混凝土等級為C40，立柱采用灌漿套筒連接接頭，柱底設套筒連接承臺預留插筋（圖1），柱頂預留插筋連接蓋梁底套筒，預制立柱鋼筋籠及套裝的安裝精度嚴格控制在2 mm范圍之內。

由于預制拼裝工藝對立柱構件精度的要求較嚴格，同時為達到工廠高效預制的目標，我們研究開發了一種橫向支模豎向澆筑的立柱預制方法。

2 預制立柱制作施工工藝

2.1 工藝簡述

橫向支模豎向澆筑的立柱預制方法，包括鋼筋綁扎、模板安裝、模板翻轉、混凝土澆筑，以及構件養護等步驟。鋼筋綁扎過程中使用自動化數控設備進行鋼筋的彎剪加工，之后在帶精確定位機構的胎架上進行鋼筋綁扎。鋼筋籠成型后移至操作平臺上完成橫向支模，支模完成后移動至翻轉臺座，在起重設備的牽引下完成豎向翻轉。混凝土澆筑和構件養護均在澆筑臺座上豎向完成。該方法可以實現預制立柱橫向支模到豎向澆筑的工況轉換，從而縮短施工周期，提升施工質量和安全性。

圖1 標準立柱縱斷面示意

2.2 工藝流程

立柱模板加工→模板進場驗收→模板拼裝、鋼筋籠胎架綁扎→鋼筋籠橫向支模→立柱翻轉臺翻轉→立柱臺座澆筑→立柱拆模養護

2.3 鋼筋加工

預制立柱的鋼筋包含主筋及箍筋，本工程采用φ40 mm主筋及φ12 mm箍筋。鋼筋加工車間內儲存的鋼筋安放于專門設計的堆放架上，有利于不同直徑、不同長度鋼筋的分開放置。對于鋼筋加工機械的選擇，主要針對鋼筋的剪切及彎曲，需要滿足精度及效率的要求；針對預制立柱構件2 mm的精度要求，鋼筋的切斷測量誤差需要控制在1 mm以內，單臺機日加工量100 t以上，因此我們采用了自動化高精度數控加工設備。

鋼筋加工除了剪切和彎曲，另一項重要的加工就是連接，當達到Ⅰ級鋼筋接頭時，構件中縱向受力鋼筋的接頭百分率可不受限制，可大幅降低鋼筋損耗、方便施工。因此我們采用鐓粗直螺紋的機械連接工藝，對接頭的質量重點控制。

2.4 鋼筋籠胎架綁扎

為了保證鋼筋籠制作允許偏差2 mm的要求以及制作效率，預制立柱鋼筋籠加工采用鋼筋模塊化精加工的理念，立柱鋼筋籠于專用胎架上制作加工成型，胎架由底座、支架、掛片及定位板組成。其中支架包括伸出鋼筋端定位板支架、中間主筋掛片架立支架、套筒端定位板支架。掛片包括上下緣主筋掛片、左右緣主筋掛片、下緣箍筋掛片及手持式箍筋卡尺。為保證鋼筋籠支撐穩定以及主要受力鋼筋不變形，在胎架端頭增加了定位鋼板，該鋼板采用車床精加工成型，精度可控制在1 mm以內。

胎架上鋼筋籠的綁扎按照以下步驟進行：安裝套筒→上排主筋→箍筋→側面及底部主筋→豎向拉鉤→橫向拉鉤→預埋件及輔助裝置。為了使操作工人能夠快速地掌握具體施工步驟，我們制訂了立柱鋼筋籠綁扎的作業指導書，使工人可以按部就班地操作，消除了施工過程的隨意性，也大幅提高了工作效率。

2.5 鋼筋籠橫向支模

由于立柱鋼筋籠在工廠內制作方式的改變，將以往在現場豎向綁扎鋼筋籠的方式改為工廠內胎架上橫向綁扎鋼筋籠的方式。為了避免鋼筋籠在工廠內多次翻轉及更好地控制鋼筋籠變形，我們創新采用了立柱鋼筋籠橫向入模的方法，有效地解決了上述問題，同時又避免了模板安裝時高空作業的安全風險。

因此本工程設計的預制立柱模板系統與常規現澆立柱模板有所不同，其剛度更大，精度更高，既能夠采用橫向支模的方法安裝模板，又能夠滿足模板帶鋼筋籠一起翻轉的要求。其構造主要由側模、底模、底架、吊架、臺車、翻轉架及操作平臺等組成。

立柱橫向支模按照以下步驟進行：安裝軌道、臺車及翻轉架→底面模板→側面模板→鋼筋籠入模→頂面模板合模→安裝輔助裝置。為了使操作工人能夠快速掌握具體施工步驟，我們同樣制訂了立柱模板安裝的作業指導書，使工人可以按部就班地操作，消除了施工過程的隨意性，也大幅提高了工作效率。

2.6 立柱翻轉臺翻轉

為了保證預制立柱構件外觀的美觀一致，立柱混凝土澆筑仍采用豎向澆筑的方法，因此需要預制立柱橫向支模到豎向澆筑的工況轉換，我們設計了專用翻轉臺實現翻轉，大剛度鋼模板帶鋼筋籠一起進行翻轉，可以取消鋼筋籠單獨翻轉所需的加固措施，施工方便快捷。立柱模板合模后與翻轉臺進行銷軸連接，通過起重設備的牽引完成橫向至豎向的翻轉，翻轉到位后松開銷軸移至澆筑臺座。

2.7 立柱臺座澆筑

混凝土的澆筑在臺座上豎向完成，立柱模板從翻轉臺移至澆筑臺座，與場地上的固定臺座可靠連接，然后在立柱模板頂部安裝操作平臺（圖2）。操作人員均在平臺上澆筑立柱混凝土，人員上下采用登高車，混凝土采用泵車澆筑。

圖2 預制立柱臺座及操作平臺示意

2.8 立柱拆模及養護

立柱的拆模，先整體拆除頂部操作平臺，模板采用分塊拆除，拆模后進行養護，可采用噴淋灑水養護、塑料薄膜包裹及涂抹養護劑等方式。

3 結語

隨著城市橋梁裝配式施工工藝的推廣普及，大量預制構件的出現使橋梁施工逐漸走向工廠化、標準化、模塊化、規模化[1-4]。對于預制立柱的工廠生產，采用橫向支模豎向澆筑的創新施工工藝，不僅大大提高了預制立柱的施工效率，也提高了施工精度和質量，降低了安全風險，對預制立柱的工廠化集中生產管理有一定的借鑒作用，對推進城市高架橋梁的建筑工業化有很好的推廣應用價值。