海域環境水中樁基過渡段組裝預制系梁施工技術

周 通

（中鐵十六局集團第三工程有限公司 浙江湖州 313000）

1 前言

裝配式橋梁施工在現有橋梁建設中應用較多，相比現澆施工更為方便快捷［1－3］。由于其本身的特性，特別在一些城市橋梁或大跨度橋梁施工中應用尤為廣泛［4－5］。樁基與橋墩作為橋梁下部關鍵結構，目前都采用現澆施工，但海域環境臨水現澆施工對混凝土質量影響較大［6－9］，特別是樁基系梁施工時，水面立模及鋼筋防腐較為困難［10－12］。采用傳統鋼套箱圍堰隔水現澆施工的方法，無法保證浪濺區以下的新澆混凝土結構不被破壞，更無法做到在10 d內且砼強度達到設計強度等級70%之前，不受海水的侵襲，因此不符合《公路橋涵施工技術規范》要求，存在嚴重的質量隱患。因此本項目從施工質量和施工方法等多方面進行研究，最終確定采用系梁工廠制作、海面拼裝的方式進行施工，通過現澆系梁與鋼護筒接縫的方式完成系梁最后安裝，從而減少鋼板樁圍堰、鋼套箱圍堰的臨時措施，節約了大量成本及縮短了工期，為類似工程提供新的施工思路及方法。

2 工程概況

228國道（玉環段）項目有橋梁8 909.9延米／4座，其中特大橋7 058.26 m／1座，大橋1 809.6 m／2座，中小橋42.04 m／1座；樁基81 630.19 m／1 184根，其中端承樁380根、摩擦樁804根。共有170個墩設樁間系梁，位于水中的有138個，其中漩門灣特大橋66個、小青大橋24個、臺山大橋48個。樁中心間距均為6.5 m，樁間系梁尺寸分別為5.0×1.0×1.2 m、4.7×1.2×1.5 m兩種，且系梁距離海水面非常接近，幾乎與系梁底面齊平，現澆施工組織難度大。

3 主要施工技術

（1）施工原理及流程

首先進行系梁預制場分片預制，待達到混凝土設計強度后，用運輸車將系梁運至墩位處安裝就位。系梁鋼筋籠綁扎采用固定胎模進行，保證系梁鋼筋籠精度達到設計要求，從而可以有效避免在水中進行鋼筋籠施工作業。通常在水中進行鋼筋籠綁扎時由于不穩定易造成較大誤差，特別是在海域環境中鋼筋受到海水的侵蝕極易發生銹蝕。系梁預制完成后，安裝時重點把握調平層的精度，由于樁基施工所用護筒內徑和樁徑大小不同，差距在20～40 cm之間，因此在鋼護筒割至系梁底標高后，將樁頭鑿至鋼護筒以下2～3 cm，然后用M7.5水泥砂漿進行調平。施工過程注意嚴格控制標高，砂漿調平層抹至系梁底設計標高（全站儀、水準儀監控），將砂漿層作為預制系梁的落點。采用履帶吊或汽車吊現場完成系梁安裝工作，采用先進的測量儀器進行全程定位監控，從而確保其與設計一致。系梁安裝完成后再次用全站儀、水準儀進行精準復核，確保其無誤后進行下一步施工。系梁預制吊裝工藝流程：場地清理→臺座制作→鋼筋綁扎→模板安裝→模板檢測、校正→混凝土澆筑→養護梁體砼及試件→拆模→養生→運輸至現場→吊裝→澆筑剩余部分砼。

（2）預制場地選擇

系梁不同于一般梁片，體積較小，制作運輸方便，因此為了節約工期及施工方便，在進行預制場地選擇時盡量靠近施工場地。

（3）臺座制作

根據設計方案制作模板，如圖1所示。模板采用定制鋼模板，嚴格按照系梁尺寸進行制作。在混凝土澆筑前應在模板上涂脫模劑，方便澆筑后脫模，最后澆筑臺座混凝土。

圖1 定型鋼模底座

（4）綁扎鋼筋

系梁鋼筋在鋼筋加工場統一綁扎，綁扎完成后運至預制場。鋼筋綁扎過程中注意間距統一和吊點的設置。

（5）模板制作

模板采用定制的組合鋼模板，模板拼裝完成后，再進行吊裝定位。為避免在混凝土澆筑過程中模板發生移位，在模板就位后進行定位處理。

立模順序：涂脫模劑→系梁外模安裝→安裝底部拉桿→端模安裝→安裝頂部拉桿→模板調整。

（6）澆筑砼

混凝土在拌制過程采用自動計量方式，全程采用專用混凝土罐車運送。混凝土灌入模板后采用插入式和附著式振搗器同時振搗。當混凝土不在出現下沉，且沒有氣泡上升停止振搗。在系梁與樁連接部位進行鑿毛處理，鑿毛標準為表面有石子外露，外露深度為1 cm，以確保與樁頭混凝土有效結合。當混凝土澆筑完成后進行養護，直到系梁達到設計要求的強度后方可拆除模板，進行下一個循環施工。

（7）樁頭清理及放樣

由于系梁位置在鋼護筒頂面以下，測量定位后需將鋼護筒切割至系梁底標高位置，如圖2所示。最后對樁頭進行鑿毛處理。

圖2 樁頭處理

（8）預制系梁運輸系梁運輸過程中為避免局部受力不均勻，采用特定側向定位裝置，該裝置可確保系梁受力均勻，不會發生側滑。為保證運輸設備能勻速、安全行駛，速度控制見表1。

表1 運輸設備行駛速度

系梁采用大型運輸設備統一運送，運輸設備應提前做好線路規劃和沿線警示標志。通過橋梁時，速度≯5 km／h。同時在運輸過程中應服從交通管理部門的統一管理，以實現安全運輸。

（9）系梁吊裝

系梁吊裝前應進行吊裝作業平臺搭設。吊裝設備穩定布設于平臺之上，待系梁運輸就位后開始吊裝。施工時由架設總指揮統一指揮，先將鋼絲繩收緊進行系梁試提吊，提升至距離地面20～30 cm后暫停提升，等系梁穩定后再逐步平穩提升至安裝部位上方，然后緩慢落梁。

落梁前應在樁頭上方落梁點攤鋪一層水泥砂漿，可有效保證與系梁連接密實。在系梁落梁過程注意全程觀察系梁位置精度，如發現有偏差立即停止，待調整到位后繼續落梁。

（10）灌注混凝土

系梁完成安裝后，過渡段混凝土澆筑作為整個拼裝施工關鍵工序，應嚴格定位過渡段模板（如圖3所示），同時對樁頭部位進行清理，檢查無誤后開始過渡段混凝土灌注。

圖3 過渡段模板安裝

4 結構計算

（1）荷載計算

僅考慮自重作用和荷載組合情況下系梁受力，計算結果：

（2）系梁結構檢算

采用Midas軟件建立系梁有限元模型，并進行受力分析，如圖4所示。

圖4 系梁有限元模型

（3）預制系梁吊裝檢算

履帶吊在鋼棧橋施工平臺平穩站位，待系梁運輸至指定位置后開始吊裝作業。吊點設在系梁兩端，距端頭60 cm位置。

由圖5可知，系梁整體最大壓應力為0.269 MPa＜16.7 MPa，滿足規范要求。

圖5 系梁壓應力示意

由圖6可知，系梁整體最大拉應力為0.268 MPa＜1.57 MPa，滿足規范要求。

圖6 系梁拉應力示意

由圖7可知，系梁整體最大剪應力為0.091 MPa＜2.01 MPa，滿足規范要求。

圖7 系梁剪切應力示意

圖8 系梁吊裝變形示意

5 施工效益分析

本工程施工處于國家級濕地公園區域，對環保要求較高，因此在施工過程中應盡量減少污染，傳統現澆施工在混凝土的澆筑過程中難免出現漏撒情況，容易對水質造成污染，且各種施工機械作業影響空氣質量，再加上現澆施工需要人工長時間水上作業，帶來了較大的施工隱患。因此技術人員采用預制系梁吊裝作業的方法進行水中系梁的施工，有效加快了施工進度，同時減少了人工及機械作業時間，避免應施工造成的空氣及水污染問題，給項目帶來了良好的經濟及社會效益。

6 結論

針對系梁處于海域環境中，系梁底標高基本與水面平齊，常規施工方法為下鋼套箱圍堰、抽水、清淤、立模、現澆砼，施工成本大、工期長的難題，通過對裝配式施工技術進行研究，采用預制系梁技術解決了施工難題，大大縮短水上施工作業時間、減少措施費用、降低施工安全風險。