高架橋雙拼花瓶造型立柱的預制裝配施工工藝

余 偉

上海市機械施工集團有限公司 上海 200070

近年來上海市全面推廣高架橋梁的裝配式施工工藝，筆者也參與了多項裝配式高架的建造，如：南北高架中興路下匝道、S3高架、北橫通道1標北虹立交等項目。這些項目的下部結構裝配式施工工藝均采用預制矩形截面混凝土立柱加預制混凝土蓋梁形式，上部結構采用預制混凝土小箱梁或鋼箱梁的形式[1-6]。

而在北橫通道新建二期工程1標（天目路高架）項目中，為了兼顧經濟、美觀和橋梁輕量化需求，下部結構采用“7”字形花瓶造型立柱，取消了混凝土蓋梁，上部結構采用鋼混疊合梁形式。主線雙拼墩柱采用的“7”字形花瓶立柱薄壁結構后澆模式也是該種模式在國內首次采用，其不僅加工和安裝難度大、精度要求高，同時也存在后澆帶色差等一系列難題，本文詳細闡述了這些問題的解決措施和施工工藝。

1 工程概況

天目路立交是北橫通道中的重要組成部分，位于上海火車站沿線繁華的商業、住宅區域。主線高架橋西起長安路，終至烏鎮路，橫跨南北高架、天目路轉盤和恒豐路等5條地面道路以及上海軌道交通1號線，主線橋梁全長1.65 km，除主線外還包含2條輔道（FA/FB）、2條下匝道(ZD/T3D)、2條上匝道(ZC/恒豐路)、4條改建匝道（T1/T2/T3/T4），如圖1所示。

圖1 工程總體效果

天目路立交地處火車站繁忙區域，交通繁忙，交通飽和度達到0.9，為紅色擁堵。施工期間為盡可能減小對周邊交通環境的影響，天目路采用了預制拼裝的工藝進行橋梁上部結構的施工。

同時，為了提升天目路高架整體的景觀形象，本工程主線雙拼墩柱結構首次采用預制“7”字形花瓶立柱，其造型為三曲面結構，預制過程中需要保證3個曲面的外觀質量，難度非常高。同時由于立柱為雙拼結構，需保證立柱就位誤差控制在5 mm以內，對安裝過程中精度的控制要求非常高。

本工程主線立柱采用花瓶造型雙立柱，上部采用鋼混疊合梁形式，效果如圖2所示。

圖2 主線效果圖

2 花瓶造型立柱的工廠化預制

2.1 總體技術思路

根據設計要求，上部取消混凝土蓋梁，立柱上端部需要剛性連接。按常規工藝需在立柱吊裝完成后在立柱頂端設置長約1 m的橫向后澆帶（圖3），這勢必會造成預制結構和后澆帶部分混凝土存在色差，影響美觀度。同時，現場后澆帶下部弧形吊模施工難度大、高空作業風險高。經過項目部反復討論，決定采用雙“7”字形花瓶立柱預制拼裝，以預制薄壁混凝土結構代替常規模板，解決上述問題（圖4）。

圖3 常規后澆帶工藝

圖4 “7”字形立柱及預制薄壁混凝土結構

如圖4所示，通過預制薄壁混凝土結構代替模板可以全面解決色差問題，同時也保證了立柱上端的剛性連接。雙“7”字形立柱的拼縫非常窄，可以作為造型凹縫處理，完全不影響整體立柱美觀。

2.2 定型鋼模的設計和制作

側面弧形鋼模摒棄了以直代曲、小塊鋼模拼接的傳統工藝，進而采用數控設備整體成形，有效避免了立柱側面弧形部分一棱棱的拼縫，確保了立柱側面弧度造型的自然美觀（圖5、圖6）。

為確保混凝土外表面平整光潔，我們對鋼模整體剛度、變形、應力進行驗算，從而選取合適經濟的壁厚和加勁板尺寸。

圖5 定型鋼模板3D建模

圖6 定型鋼模

2.3 鋼筋數控加工成形及模塊化制作

本工程立柱鋼筋均采用MEP數控機剪切彎曲，在專用胎架上模塊化制作加工，確保了鋼筋加工精度、保護層厚度以及預埋件精度（圖7），為后續立柱吊裝和外觀質量提供了內在保障。

圖7 MEP鋼筋數控彎曲剪切中心

鋼筋模塊完成后，利用龍門吊平移合模并整體翻轉豎直，隨后進行混凝土澆筑。這部分為常規預制工藝，這里不再贅述。

3 立柱現場安裝

本工程主線為單承臺雙拼立柱。為確保立柱順利安裝就位、雙拼精準對接、接縫寬度有效控制，必須從下往上采取全方位的保障措施，主要措施如下：

1）承臺預留插筋鋼筋模塊定位必須精準，并且采用定位框架進行固定。該定位框架的插筋預留孔和構件加工廠套筒框架必須完美匹配，以確保每根鋼筋精準無誤地插入套筒，并且避免在混凝土澆搗過程中插筋移位，造成2個立柱相對位置發生偏差、無法對接。定位框安裝時，除了根據單個立柱坐標尺寸精確定位外，尤其要注意2個定位框之間的相對位置要反復校核，確保立柱平面位置和空間位置相匹配。

2）立柱本體造型系不規則構件，重心略有偏移。單側立柱吊裝完成后，另一根立柱安裝過程中有可能由于偏移、加工誤差、測量誤差等多種因素疊加造成根部套筒插入鋼筋后端部無法平順對接，或端部對齊而根部無法插入承臺預留插筋。項目部經過反復試驗總結，綜合加工、測量、吊裝，同時兼顧造型美觀等因素，確定了雙柱接頭部位預留5 cm空隙，既確保了雙柱順利就位對接，也不影響外觀美觀（圖8）。

圖8 立柱預留接縫

3）立柱安裝就位后，雙柱對接部位的曲線拼縫應使用用柔性材料（鐵皮或橡膠）由下往上密貼，包住接縫，以確保后澆帶施工后，接縫部位的弧線平滑、不漏漿，從而獲得更好的施工質量。

4）快速安裝成套集成灌漿系統。為配合預制裝配構件的現場安裝，充分整合各項資源，改善現場文明施工水平，提高施工效率，項目部根據預制拼裝的工藝特點，配備了專業化的施工設備，并將其整合成一體化作業平臺，輔以專業化的操作團隊，形成專業化、集成化、高效率的機動作業模式。快速安裝成套集成系統包括：隨車吊、發電機、定制小型貨箱、氣動成套設備、自行走套筒式作業平臺、拌漿機和灌漿機、多功能高壓清洗組合設備。隨車吊整合所用設備資源，提高機動性，同時也可以作為鋼筋配送車輛。

5）立柱灌漿。本工程立柱采用灌漿套筒連接，套筒內的灌漿料采用OVM生產的C100高強無收縮水泥灌漿料，干料、水配合比為100∶12，需要分別稱重干料及水。拌漿設備采用自制攪拌機，攪拌時間為3 min。墊層砂漿達到終凝后，方可進行壓漿作業。預先潤濕攪拌桶及攪拌頭，在攪拌桶中依次放入干料和水。同時開啟攪拌機和底座轉盤，并開始秒表計時。3 min拌和結束后，關閉攪拌機和底座轉盤。如拌漿結束后用攪拌棒攪動感覺漿料仍有固態干料存在，則繼續攪拌至完全沒有干料為止。靜止2 min放出氣泡，則高強灌漿料拌漿結束（表1）。將拌制好的漿料倒入壓漿機，開始壓漿。根據試驗，壓漿70 s左右漿料升至出漿口L形管管口，待漿料流出，封堵出漿口并停止壓漿。待壓漿管壓力穩定后，拔出壓漿槍頭封堵注漿口（圖9）。壓漿口采用橡膠止漿塞封堵。

表1 高強無收縮水泥灌漿料技術指標

圖9 立柱灌漿

4 結語

目前上海市北橫通道天目路高架已經完成7個承臺的雙拼花瓶式立柱施工，整體效果較好。隨著裝配式高架施工技術的全面推廣應用，針對不同環境、景觀和功能要求，將對裝配式施工工藝提出進一步的個性化需求，對構件的造型、連接方式、吊點設置、吊裝工具等均需要進一步研究升級。

本文通過對上海市北橫通道天目路高架造型立柱裝配式施工工藝的介紹，望能起到拋磚引玉的作用，為后續高架橋梁預制裝配工藝升級版的應用研究和推廣發展提供一個良好開端。