峽谷地區(qū)長大公路橋梁墩-梁預(yù)制拼裝技術(shù)應(yīng)用研究

潘衛(wèi)兵

（中國土木工程集團(tuán)有限公司，北京100000）

1 引言

橋梁預(yù)制拼裝施工具有工期短、干擾少、成本低和質(zhì)量好等顯著優(yōu)點(diǎn)[1]，是裝配式混凝土構(gòu)件產(chǎn)業(yè)化推廣和發(fā)展的新方向[2]，橋梁預(yù)制拼裝技術(shù)研究和優(yōu)化已成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)問題之一。

楊文武等[3]總結(jié)分析了預(yù)制裝配式橋梁技術(shù)的發(fā)展歷程和應(yīng)用前景。陳彪[4]歸納了國內(nèi)外橋梁節(jié)段拼裝施工關(guān)鍵工藝。葉以挺等[5]研究了海島山區(qū)高架橋梁上下結(jié)構(gòu)全預(yù)制拼裝技術(shù)和工法。傅博琦[6]、翟文旭等[7]對(duì)比了現(xiàn)澆橋梁和預(yù)制橋梁的優(yōu)缺點(diǎn)，分析了市政橋梁下部結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝各項(xiàng)工序的技術(shù)要點(diǎn)。朱儉鋒[8]調(diào)查和總結(jié)了上海市高架橋梁下部結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝技術(shù)。閆敏倫等[9]研究了橋梁下部結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝不同連接方式下橋墩靜力性能和抗震性能差異。汪遜[10]初步研究了基于BIM設(shè)計(jì)的橋梁預(yù)制拼裝信息管理模型。

綜述國內(nèi)外現(xiàn)有橋梁預(yù)制拼裝技術(shù)，研究集中在中小跨徑公路橋梁，分析研究峽谷地區(qū)長大公路橋梁墩-梁預(yù)制拼裝技術(shù)，具有工程應(yīng)用價(jià)值和實(shí)踐意義。

2 工程概況

吉布提共和國某峽谷地區(qū)長大公路橋梁項(xiàng)目，起訖樁號(hào)K0+000～K12+702.5，含跨峽谷地區(qū)公路橋梁1座，長度1.2 km，為雙向4車道高速公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度100 km/h，整體式路基和分離式路基的寬度分別為33.5 m、12.75 m，互通連接線設(shè)計(jì)速度60 km/h，路基寬度23.5 m。因地形條件受限，無法采用現(xiàn)澆工藝。

預(yù)制橋墩用的是直橋墩，截面尺寸有1.6 m×1.6 m和2 m×2 m兩種形式，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40；預(yù)制蓋梁含兩類，尺寸為33 m×3.8 m×3.2 m的多節(jié)段裝配式蓋梁、尺寸為15.36 m×1.9 m×1.7 m的整體式裝配式蓋梁。

3 技術(shù)準(zhǔn)備

3.1 總體思路

橋墩和蓋梁采用場內(nèi)預(yù)制和現(xiàn)場安裝相結(jié)合的方法，其中承臺(tái)與橋墩、橋墩與蓋梁的連接部位均采用灌漿套筒連接工藝，分節(jié)段蓋梁施工段則采用干濕結(jié)合法。

3.2 機(jī)械配置

預(yù)制場根據(jù)工程建設(shè)進(jìn)展安排橋墩和蓋梁預(yù)制，報(bào)各方驗(yàn)收合格后運(yùn)輸至現(xiàn)場指定位置。

1）運(yùn)輸采用“拖車頭+副車”的運(yùn)輸方案，有序、平穩(wěn)、高效地將施工所需的裝配式橋墩和蓋梁運(yùn)抵現(xiàn)場。

2）起重設(shè)備采用400 t履帶吊，該設(shè)備按照主臂30 m、吊裝半徑12 m的工況開展吊裝工作，由專員操作，將運(yùn)至現(xiàn)場的預(yù)制構(gòu)件精準(zhǔn)吊裝至指定位置。

4 橋墩預(yù)制拼裝技術(shù)

橋墩預(yù)制拼裝主要工藝流程為：施工準(zhǔn)備→裝載運(yùn)輸→裝載翻轉(zhuǎn)→墊層坐漿→吊裝調(diào)整→套筒灌漿。

4.1 施工準(zhǔn)備

1）加強(qiáng)對(duì)預(yù)制橋墩的質(zhì)量驗(yàn)收，且必須完全滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

2）橋墩存放臺(tái)座側(cè)面采用的橡膠條包邊的方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)墩柱的防護(hù)。此外，水平起吊底部吊點(diǎn)采用的是尼龍吊裝帶捆綁起吊的方法，并嚴(yán)格控制吊裝作業(yè)的姿態(tài)，以免損傷墩柱。

3）承臺(tái)、橋墩和蓋梁連接面處應(yīng)鑿毛，直至露出骨料為止；在橋墩頂部和底部中心處安裝調(diào)節(jié)墊塊，該部分可不予以鑿毛；應(yīng)及時(shí)將鑿毛產(chǎn)生的碎屑清理干凈，以免影響后續(xù)施工。

4）檢驗(yàn)橋墩杯口的標(biāo)高，鑿除個(gè)別超高部分。

5）橋墩灌漿孔處易殘留粉塵等雜物，用高壓水槍沖洗干凈。

6）用型鋼制作牛腿并將其固定在橋墩底部四邊，用螺栓固定至套筒灌漿孔上。

4.2 裝載運(yùn)輸

結(jié)合現(xiàn)場施工條件，可確定橋墩進(jìn)場方向和吊裝順序。預(yù)制橋墩裝車時(shí)，應(yīng)取合適尺寸的枕木作為擱置點(diǎn)，并采取綁扎處理措施。運(yùn)輸時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場道路的通達(dá)條件和平板車的運(yùn)行特性合理規(guī)劃運(yùn)輸路徑，并及時(shí)與交通管理部門溝通，同時(shí)按規(guī)范辦理手續(xù)，從而確保運(yùn)輸車可以有序抵達(dá)現(xiàn)場。

4.3 卸載翻轉(zhuǎn)

橋墩運(yùn)至現(xiàn)場后啟用400 t履帶吊，通過翻轉(zhuǎn)架的協(xié)同作業(yè)。履帶吊宜靠近承臺(tái)，以滿足12 m的吊幅。橋墩卸載和翻轉(zhuǎn)主要工藝流程為：卸載橋墩→平移橋墩→吊點(diǎn)設(shè)置→翻轉(zhuǎn)橋墩→轉(zhuǎn)移橋墩。

4.4 墊層坐漿

橋墩和承臺(tái)連接時(shí)應(yīng)設(shè)置20 mm厚的砂漿墊層。同時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求測量放線，并形成控制邊線，在承臺(tái)和系梁面灑水，使其保持相對(duì)濕潤的狀態(tài)；完成上述步驟后，再將擋漿模板安裝到位，根據(jù)設(shè)計(jì)配比拌制漿液，攤鋪期間用鐵板刮平墊層，使其滿足標(biāo)高要求且表面具有平整性。

此外，砂漿質(zhì)量控制要求28 d抗壓強(qiáng)度達(dá)到60 MPa，初凝時(shí)間≥2 h。墊層高強(qiáng)砂漿性能要求見表1。注意豎向膨脹率、氯離子控制指標(biāo)要達(dá)到要求。

表1 墊層高強(qiáng)砂漿性能要求

4.5 下落調(diào)整

橋墩吊至指定位置后緩慢、勻速下落，下落過程中應(yīng)密切觀察柱底的位置，待其與承臺(tái)預(yù)埋鋼筋相距約10 cm時(shí)人工配合精細(xì)化調(diào)整。待套筒對(duì)準(zhǔn)預(yù)埋鋼筋后繼續(xù)下落。

橋墩安裝完成后，由2臺(tái)經(jīng)緯儀檢測其垂直度，將實(shí)測結(jié)果與設(shè)計(jì)要求進(jìn)行對(duì)比分析，判斷誤差是否在可控許可范圍內(nèi)。

4.6 套筒灌漿

套筒內(nèi)灌漿采用高強(qiáng)無收縮水泥灌漿料，28 d抗壓強(qiáng)度要≥100 MPa，拼接處高強(qiáng)砂漿性能要求見表2。

表2 拼接處高強(qiáng)砂漿性能要求

施工前，應(yīng)全面檢查灌漿孔，在注漿口處安裝注漿管，將制備好的漿料從下部注漿孔注入，一段時(shí)間后上部注漿孔有漿液流出，若流出較為濃稠的漿液則暫停灌漿作業(yè)，用閥門封閉注漿口，全面清理施工后產(chǎn)生的多余灌漿料。橋墩安裝到位后進(jìn)一步處理其與系梁交接部位，采用硅烷浸漬的方法，并用混凝土包裹。

5 蓋梁預(yù)制拼裝技術(shù)

5.1 工藝流程

蓋梁預(yù)制拼裝工藝流程：施工準(zhǔn)備→裝載運(yùn)輸→中節(jié)段吊裝→濕接縫澆筑→預(yù)應(yīng)力張拉→懸臂節(jié)段安裝。對(duì)于蓋梁預(yù)制拼裝環(huán)節(jié)來說，需要注意5個(gè)施工要點(diǎn)。

1）裝車時(shí)采取固定措施和緩沖措施，避免蓋梁磕碰破損。

2）橋墩與承臺(tái)灌漿液的強(qiáng)度達(dá)標(biāo)則布設(shè)墩盤托架，由此進(jìn)入蓋梁拼裝環(huán)節(jié)。

3）啟用400 t履帶吊，將兩節(jié)跨中節(jié)段蓋梁吊裝至墩頂指定位置；搭設(shè)臨時(shí)施工平臺(tái)，澆筑跨中濕接縫；待濕接縫強(qiáng)度滿足要求后進(jìn)行首批鋼束張拉作業(yè)；張拉完成后進(jìn)行橋墩和蓋梁連接套筒灌漿；設(shè)置懸臂端蓋梁臨時(shí)連接器。

4）有序拆除墩盤托架后先將一端懸臂節(jié)段蓋梁施工成型，取適量環(huán)氧樹脂均勻涂抹至節(jié)段間，張拉過程中接縫間壓應(yīng)力應(yīng)≥0.3 MPa，按此方法完成使另一端懸臂節(jié)段蓋梁成型。檢查環(huán)氧樹脂的實(shí)際情況，待其固化后進(jìn)入蓋梁第二批預(yù)應(yīng)力張拉和灌漿作業(yè)。

5）拆除設(shè)置于懸臂段的臨時(shí)連接以及臨時(shí)預(yù)應(yīng)力。

5.2 注意事項(xiàng)

在蓋梁預(yù)制拼裝過程中，需注意的事項(xiàng)有以下5方面。

1）臨時(shí)存放預(yù)制蓋梁時(shí)設(shè)置橡膠板或方木作為支墊裝置而使用。堆放時(shí)控制好蓋梁的堆放方向以及數(shù)量，加強(qiáng)蓋梁預(yù)制存放過程中變形監(jiān)測，保證蓋梁線形的合理性。

2）蓋梁拼裝過程中利用支撐桿或其他加固裝置保證穩(wěn)定性，拼裝到位立即設(shè)置臨時(shí)連接器，避免出現(xiàn)傾覆的現(xiàn)象。合理設(shè)置連接器，施加臨時(shí)體外預(yù)應(yīng)力。

3）待濕接縫混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%及其以上后按規(guī)范穿入鋼絞線并張拉。采取的是分階段張拉的方法，張拉完成后在槽口處用C55微膨脹混凝土封包。

4）全面檢查套筒無誤后開始灌漿作業(yè)，出漿口持續(xù)出漿后暫停壓漿并設(shè)置止?jié){塞。

5）精度控制是橋墩和蓋梁安裝的重點(diǎn)監(jiān)控內(nèi)容，垂直度偏差≤1/3 000，且均應(yīng)＜20 mm；墩頂高程允許偏差±10 mm；墩頂截面中心與設(shè)計(jì)位置的偏差≤10 mm。

6 結(jié)語

綜上所述，合理管控場內(nèi)預(yù)制、構(gòu)件運(yùn)輸、現(xiàn)場安裝和成品保護(hù)各個(gè)環(huán)節(jié)，嚴(yán)格控制各項(xiàng)工序技術(shù)要點(diǎn)，是橋墩和蓋梁預(yù)制拼裝成功實(shí)施的重要保障。橋墩和蓋梁預(yù)制拼裝方法在峽谷地區(qū)長大公路橋梁中成功應(yīng)用，為同類項(xiàng)目施工提供了技術(shù)參考。長大橋梁預(yù)制拼裝技術(shù)研究仍屬于初級(jí)階段，預(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)力學(xué)性能和耐久性能亟待深入研究，應(yīng)結(jié)合全產(chǎn)業(yè)鏈共同推動(dòng)實(shí)現(xiàn)更高層次的預(yù)制拼裝技術(shù)，在工程實(shí)踐中追求“預(yù)制化、標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化”的基礎(chǔ)目標(biāo)。