裝配式橋梁預制混凝土構件UHPC連接安裝關鍵施工工藝

文/華天怡

1 工程概況

本工程新建立交匝道是在既有橋梁的基礎上增設往臨港主城區及科技城方向的兩根匝道，分別為T3、T6 匝道。T6 匝道分為兩段，總長約1.8km；橋梁標準寬度為9m。本方案主要針對T3、T6 匝道橋梁預制混凝土構件的安裝，包括預制立柱、預制蓋梁。預制立柱1570m3；預制蓋梁約1072m3。其中承臺與立柱、立柱與蓋梁之間采用超高強度混凝土UHPC 進行連接。

2 UHPC 優點、特點

UHPC 的主要成分包括：母材（核心技術）、細砂、石英、粉煤灰、水泥、高效減水劑、速凝劑、特制鋼纖維等，與普通混凝土的差異在于有更低的含水量，更少的粗骨料以及特定的顆粒級配，其強度可達至180MPa。其優點如下：采用UHPC 接縫，鋼筋搭接長度≥10d，在標準組合內力和承載能力組合內力作用下基本處于彈性階段；UHPC 連接段的性能高于預制段，結構破壞位于預制立柱部分，UHPC 連接段的性能滿足要求；鋼筋間距對構件承載能力影響較小，鋼筋搭接施工誤差對構件影響較小；UHPC 連接預制拼裝具有良好的滯回耗能性能和抗震性能；經200 萬次疲勞試驗后，在UHPC 與母材結合面處產生細微裂縫，但裂縫并未隨著疲勞次數的增加而發展；疲勞試驗后的純彎靜載試驗結果表明，構件在破壞階段的變形能力和極限承載力并未降低。特點：鋼筋不焊接，搭接連接，施工快速、鋼筋定位要求低、適用于束筋布置（搭接長度適當加長）。使用部位：墩柱與承臺連接處（空腔注漿、環縫連接）、墩柱與蓋梁連接處（空腔注漿、環縫連接）。

3 預制構件安裝施工工藝

3.1 立柱安裝

立柱翻轉、起身,由于立柱為豎向澆筑和養生，水平運輸，待養生14d 且混凝土強度達到90%后，在立柱頂安裝吊架，立柱即可翻轉和起身。在翻轉與起身過程中，杯口處需墊防護墊。立柱安裝調整采用兩種工藝，一種為安裝牛腿千斤頂調整法，另一種為承臺平整度補償調整法[1]。

立柱運輸至吊裝現場并翻轉起身后，在立柱的4個面各焊接1 個鋼牛腿，作為千斤頂精調時的支撐點。每個鋼牛腿由1 塊40cm×13cm×2cm 預埋鋼板（立柱澆筑時預埋）、2 塊13cm×11cm×12cm 三角頂鐵、1 塊底座鋼板40cm×13cm×2cm 組成。承臺平整補償調整法,采用全站儀對承臺平面度進行測量，取立柱四個角點為測量控制點，使用不同規格的鋼墊片對承臺平整度補償找平找正，承臺平整度≤1mm；在下部工序試吊時，然后復測立柱垂直度，復核承臺平整度補償成果，直至立柱垂直度滿足要求。

3.2 立柱試吊

試吊前需在承臺面上彈出立柱邊線，根據邊線位置安裝擋漿板，與承臺臨時固定不鎖死，并在杯口下安裝1cm 厚橡膠調節墊塊。擋漿模板采用10#槽鋼制作，擋漿模板與承臺采用膨脹螺栓固定，接觸面采用雙面膠止漿。立柱翻身后拎起立柱后緩慢水平旋轉至橋墩處進行立柱臨時拼裝。在牛腿下安裝手動液壓千斤頂，通過精調千斤頂來校正立柱垂直度，擋漿板位置也做相應的調整。垂直度滿足要求后將立柱拎起，鎖死擋漿板，測量和記錄立柱4 個面的坐漿厚度。垂直度由二臺全站儀或經緯儀在縱、橫面同時觀測進行控制，允許偏差詳見驗收要求表。

3.3 立柱吊裝施工

預制立柱的吊裝，對于立柱高度高，重量大（T62匝道圓弧段和標準段），選用350t 履帶吊吊裝；其他立柱吊裝選用200t 履帶吊或200t 汽車吊吊裝。預制蓋梁的吊裝，預制蓋梁重量均不大，選用200t 履帶吊或350t 汽車吊吊裝。吊裝時在履帶吊履帶下或汽車吊支腿下鋪設2×5m 厚20cm 的路基箱。

3.4 立柱與承臺的拼接

承臺與墩柱結合面處理,承臺澆筑完成，混凝土強度達到要求后，還要對承臺交接面進行鑿毛處理。原則上所有UHPC 交接面都要進行鑿毛處理，鑿毛時注意對杯口保護，鑿毛粗糙面凹凸深度不小于6mm。墩柱腔內鑿毛標準：鑿毛不宜過深，以不超過2mm 為宜。構件預制后，腔內有錯臺的混凝土，高低混凝土需順坡鑿除。在腔內部分注漿導管，割成與混凝土表面平順。預留鋼筋上混凝土過多的地方，需采用鋼絲刷進行表面處理。

安裝擋漿模板，鑿毛完成后，在承臺上先安裝擋漿模板，擋漿模板比墩身尺寸大1cm。

坐漿，在模板內抹M40 水泥砂漿找平層，找平層寬度為預制墩柱底混凝土寬度，保證M40 水泥砂漿層四面水平高差不大于2mm。待找平層強度達到要求后，方可進行墩柱安裝施工。坐漿料的強度要求：砂漿墊層拌漿時制取試件，每個拼接部位不少于3 組。立柱與承臺接縫間的砂漿墊層，應采用高強度低收縮砂漿，28d 抗壓強度應不小于47.4MPa。砂漿墊層宜選用質地堅硬、級配良好的中砂，系度模數應不小于2.6，含泥量應不大于1%，且不應有泥塊存在。砂漿墊層初凝時間宜大于2h。

UHPC 混凝土灌漿工藝，拌制工藝流程：試攪拌：試機完畢后根據材料配合比進行試拌，根據攪拌出料的表觀、和易性、擴展度試驗等，確認施工攪拌流程標準。

正式攪拌：每盤攪拌出料均需要進行擴展度實驗、對于擴展度不符要求的材料嚴禁使用，采用調整現場配合比的方法進行調整，如果仍然無法達到使用要求，做廢料處理；嚴禁使用不合格的攪拌料進行澆筑施工。擴展度不符合要求，現場配合比的調整方法，根據材料擴展度，試驗技術員通過調整液劑的添加量來進行調整。配合比中各種材料的允許偏差為±1%。

攪拌流程：超高性能混凝土（UHPC）拌和采用立軸行星式快速攪拌機；項目經理負責組織定期對攪拌設備進行檢修、保養、調試。粉料、鋼纖維材料、水準備到位，空轉設備檢查設備運轉是否正常。拌和前，應根據當日天氣、溫度、濕度、風速適當調整拌和用水，并做好記錄。每日拌和前應對攪拌機水計量裝置進行校準，攪拌機內壁應濕潤且無明水殘留。攪拌應按試驗規定的攪拌程序進行，攪拌程序為：A 啟動攪拌機—B 投入粉料（攪拌30s）—C 加水—D 攪拌240s（觀察物料狀態）—E 投入纖維、攪拌180s（觀察物料狀態）—F 出料。每盤投料時間為1.5min，攪拌時間為7.5min，卸料2min，每盤從投料攪拌到卸料合計為11min。攪拌加料過程，試驗員必須對粉料、鋼纖維、水的添加量、鋼纖維投料時間和速度嚴格控制。攪拌完成后，不得往成品UHPC 濕料中添加任何水或者外加劑。混凝土從攪拌時間起至澆筑結束，一般要求在1h內完成[2]。

灌漿前強度要求：試驗檢測，擴展度檢測要求是在攪拌完成時進行第一次擴展度檢測，需大于設計值700mm；一小時后(第二次)擴展度檢測，大于設計值600mm 才符合指標要求，達到灌注條件。注漿方式，根據施工進度提供2 種泵送方式。

試驗段施工，橋墩高度低，采用固定式細石混凝土泵進行泵送灌漿。存在問題是，泵管按照需要搭設支架固定，泵管拆卸清洗困難，注漿時間長。

正式大規模施工，考慮到墩柱高度較高、泵管拆接困難，擬采用吊斗進行注漿，吊斗為自落式料斗。具體做法為用叉車將吊斗運至灌注橋墩位置，再用吊車將吊斗吊至注漿孔附近（承臺位置注漿的，吊斗放置在地面；承臺頂注漿的，吊斗放置在承臺頂面），然后吊車撤離。利用吊斗內UHPC 良好的流動性，通過重力作用自動灌漿。大規模施工期間，可通過多配置料斗縮短施工時間。

UHPC 灌漿，選取1 個為灌漿孔，旁邊2 個為觀察孔，對面一個為冒漿孔。注漿時，采用插入式振搗棒振搗密實。4 個灌漿孔均應進行插入振搗，插入深度約90cm；每個灌漿孔插入振搗時間為60～90s。振搗分兩次，第一次振搗時間為灌漿高度到達25cm 時；第二次為灌漿高度到達45cm 時。當觀察到漿液基本充滿觀察孔時，封閉可采用土工布堵塞觀察口、用多層塑料膜進行封口。用6L 小桶在冒漿孔位置收漿。收漿時注意控制泵速。接料完畢后，進行擴展度測試。采用灌漿方量和冒漿雙重控制標準。當灌漿方量（首件用、試驗用、損耗）達到，冒漿孔接收漿料完成后，可停止注漿。

養護，UHPC 澆筑完成后，應立即封閉注漿孔及冒漿孔進行保濕養護。保濕養護持續時間不得少于7d。其中前3d 需要靜置養護；至少3d 后方可進行下道工序施工。

3.5 立柱與蓋梁拼接

蓋梁與墩柱結合面處理，蓋梁與墩柱結合面處理和墩柱與承臺結合面處理一樣，不再贅述。

坐漿，與承臺面坐漿一致。

UHPC 混凝土灌漿工藝，與立柱與承臺連接一致。

4 結語

隨著橋梁拼裝施工技術的普及和大量預制構件的出現，橋梁施工逐步走向產業化、標準化、模塊化和規模化。對于預制柱的現場安裝，上述施工工藝可以方便快捷地完成預制柱的現場安裝，相較于上一代灌漿套筒連接技術，不僅提高了預制柱的安裝效率，縮短了施工周期，而且提高了安裝質量，降低了安全風險，對促進城市高架橋建設產業化具有良好的推廣應用價值。