市政橋梁墩柱、蓋梁預制拼裝技術研究

岳翔峰

(福州市建設工程質量監督站，福建 福州 350000)

市政道路橋梁項目中，墩柱和蓋梁都是主要的結構部分，墩柱為橋梁下部承重結構，蓋梁為支承結構，蓋梁將上部荷載傳導至下部墩柱結構。通過預制蓋梁和墩柱，并采用灌漿套筒預制拼裝，能夠實現墩柱、蓋梁全工廠預制生產，經現場拼裝后實現一體化施工，能夠解決現澆墩柱、蓋梁分段施工面臨的施工效率低、施工精度低等問題，有利于減少工期，提高墩柱、蓋梁施工質量。本文結合新店外環西段道路項目，深入研究了墩柱蓋梁預制施工技術難點問題，并深入探討了施工技術要點，以期為同類工程施工提供有益參考。

1 市政橋梁項目概況

新店外環西段道路工程是城市主干道，全程在500m左右，寬度在40m～60m不等，設計時速是60km。主車道部分采用全線高架橋形式，本項目內主線高架橋梁所有蓋梁、 立柱均采用預制施工工藝，這是該工藝在科研基礎上大批應用。本項目的建設難點在于橋墩和蓋梁預制，標段中主線高架全部蓋梁與墩柱都選擇預制技術， 其余配套的構件制作、吊裝、拼裝等施工技術均有比較成熟的執行方案。另外，在砼質量基本管控標準的基礎上，預制橋墩還涉及到其他工藝要求，對鋼筋、套筒有極高的精度標準，偏差不能超過2mm。

2 市政橋梁橋墩與蓋梁預制技術

本項目選擇灌漿套筒連接技術，考慮到拼裝技術對構件自身有極高的標準，所以選擇全工廠預制處理模式，而后運到工地進行現場拼裝。該工程主線的雙柱橋墩標準蓋梁，設計成大挑臂蓋梁，長高尺寸分別是24.8m與1.9m，而縱橋向的頂部寬度為2.04m。蓋梁由鋼筋砼制成，材料級別是C50。橋墩均是直立柱結構，角點位置是圓倒角，半徑是0.15m，預制材質為鋼筋砼，材料級別是C40，選擇立式澆筑技術，截面規格是1.6m見方。

2.1 制作鋼筋籠

按照本工程的設計要求，鋼筋籠采用胎架輔助加工，為避免受力后鋼筋籠發生變形，要求加工偏差在2mm以內，而用于胎架下的套筒定位鋼板，制作偏差要控制在1mm以下。橋墩部分的鋼筋籠胎架包含底座、支架與掛片、定位板(見圖1)。拼裝胎架時，人員要仔細復測所有部件，特別是定位板與掛片開槽處。在精度把控上，胎架底座水平偏差不可超過2mm，各部分垂直精度標準與之相同。

圖1 橋墩鋼筋籠胎架效果圖

制作橋墩鋼筋籠中，人員必須嚴格根據既定工序流程進行，并實施全過程測量，時刻保持精度[1]。具體制作流程為：組裝好胎架后，將鋼筋固定端的定位板與套筒的定位端進行安全；一次性安裝灌漿套筒，做好箍筋與拉鉤處理；依次安裝上排主筋、兩道箍筋、底排主筋與測量帶拉鉤主筋、縱向拉鉤、橫向拉鉤、側面其他主筋；選擇CO2保護焊，把箍筋、拉鉤和主筋焊接起來。制作蓋梁鋼筋籠中，基本技術流程為：胎架外加工套筒模塊，隨后整個吊進胎架；胎架上安設預應力的張拉槽口，選擇組合式的模板結構，保障定位精準，在安設鋼筋時需先布置錨墊板；依次安設頂部主筋、預制箍筋、底部主筋、波紋管、側面主筋、橫向與縱向拉鉤、其余輔助裝置。

2.2 模板制作

橋墩部分，按照工程設計標準，保證模板的加工品質，選擇8mm厚的鋼板。為后期現場拆裝便利，連接的對拉螺桿選擇精軋螺紋鋼，并拋丸噴砂噴漆處理模板外側。模板安設時，人員需提前進行有效打磨除銹，在表面涂上脫模劑。另外要把握好每個安裝環節，確保制作精度，具體操作程序為：依次安設底面與側面模板、鋼筋籠、頂部模板、翻轉吊架；把模板吊動到澆筑臺座上固定；布置作業平臺；拆掉模板翻轉吊架，同時澆筑混凝土；拆掉作業平臺與模板，養護結束后直接把橋墩轉移到固定位置。

蓋梁模板同樣有較高的精度標準，使用鋼板材料的厚度是6mm，其余基礎處理方法均和橋墩相同。安設蓋梁模板時，經過細致打磨除銹后，拼接處需進行密封，和砼材料有接觸的表面均需涂上脫模劑。預制操作過程為：安設底模后吊裝鋼筋籠；安裝側模與端模；澆筑砼；拆掉模板后開展噴淋養護作業。

所有模板尺寸、拼縫、平整度、垂直度、光潔度等經驗收合格后再澆筑混土。

2.3 砼澆筑養護

本項目采用高性能混凝土，砼材料配制投入較多的復合膠凝材料，提高砼致密度以及和易性，滿足清水砼的標準。其中，用到的外加劑是按照結構具體設計標準，選擇低含氣量的減水劑，這樣可控制砼本身的收縮比，提高保坍性能，并有助于成型。對于澆筑應用砼材料的設計要求有：水膠比需低于0.36；單位水泥用量至少達到350kg；摻和料使用中，用粉煤灰代替傳統硅酸鹽水泥的部分，應小于水泥總重的30%。

攪拌砼材料中，砂石稱重差值不可超過2%，其余水泥與摻和料、外加劑差值則要控制在1%以內，持續攪拌時長至少要達到3min。在砼運到制作現場時，需繼續攪拌0.5min以上。橋墩澆筑中，選擇橡膠導管，材料跌落高度需處于1m～1.5m之間，最大不能高于2m。澆筑蓋梁中，需由一端逐漸往另一端推進。 而在振搗施工期間，蓋梁兩邊架梁范圍內，需各自使用兩根振搗棒。針對底部、套筒附近、鋼筋周圍區域適當增加振搗棒， 保障砼結構的緊密度。此處振搗棒選擇50型，布棒相距要在0.5m以內，整體交替錯位振搗推進，各點持續要持續振搗1min以上。如果在現場澆筑后出現溢漿的情況，需立即補料，并進行收漿處理。在現場要安排專人不間斷觀察砼入模狀況，快速簡單評估材料性能，便于盡快調整。收水面處理中，作業人員必須注重橫向平整度以及縱向坡度[2]。

澆筑、收水結束后拆掉模板，立刻組織噴淋養護處理。現場可直接使用水管進行噴淋，結合當時天氣，噴淋間隔要控制在2h以內。在自然溫度達到38℃時，會在構件表面鋪設土工布，噴淋養護間隔縮短至原本的一半。在構件制作完成后，需轉移到特定區域保管，直至橋梁施工現場需要時再運送到工地。

3 市政橋梁墩柱與蓋梁拼裝技術

3.1 現場準備工作

在拼裝前技術員要重新復核圖紙，保障各項技術參數無問題。檢查全部會用到的測量儀器以及丈量器具，保障吊裝環節和土建、預制階段的用尺相同。整理預制構件施工中的所有材料，并對相關規格進行復測，假設發現過大偏差，會和技術方討論解決方案，隨后現場標記出定位點。

現場拼裝構件前，要求技術員復測的參數包括：新建橋墩間距，即標高與軸線中心；交樁高程基準點；預制構件的軸線與基準標高。拼裝施工進行中也要測量定位，利用安裝處角度測距以及地面放線垂達到設計精度。

3.2 構件吊裝設計

墩柱吊裝吊耳選擇雙點預制吊環，原料是75mm規格的鋼棒，放置在柱頂部，吊耳相距為1.054m。蓋梁構件吊點設置距離其端部至少2.5m處，吊耳選擇四點吊環，制作原料是直徑至少達到72mm的鋼棒，吊耳和梁端相距1m，各個吊耳相距有1.8m(見圖2)。

圖2 梁端吊耳布置圖

吊裝預制墩柱設置在隔離區，可避免對正常交通造成干擾，還能實現全天候建設。使用履帶吊期間，站位與作業區內都要鋪設塘渣，壓實后要有0.3m，并鋪墊鋼板或是路基箱，要求超過0.025m。正式吊裝中需先安排試吊，觀察地基沉降表現。吊裝中，先要操作兩臺吊機將構件卸下，其中主吊選擇卸扣，輔吊則使用尼龍帶捆綁住構件。墩柱翻轉需由吊機在空中完成，待構件處于垂直狀態后，輔吊撤出，主吊將其轉移到承臺處，套筒對上插筋，在該吊裝操作中，主吊履帶需和基坑外沿至少相距1m。

3.3 墩柱安裝施工

墩柱墊層坐漿施工中，人員要準確定位墊塊，微調安裝位置，并在下方利用薄鋼板進行細致調整。操作承臺需保持干凈、濕潤。墩柱運至指定位置后，需先試拼裝，該項操作要求在坐漿前完成。拼裝施工中，人員需在承臺面的設計位置彈出邊線，據此安設擋漿模板[3]。本工程中，墊層坐漿選擇C60砂漿，鋪漿后在所有承臺預設鋼筋上安裝止漿墊。待墩柱就位，操作4臺頂升液壓桿調整構件垂直度，要求偏差在1mm以內。牛腿部分選擇鋼板焊接制作，并在兩邊增設加強肋，避免牛腿形變。在墩柱作業平臺上，技術員要控制好相鄰構件的距離，校正偏差要控制在2mm以內。待位置確定好后，可開始安裝墩柱。

墩柱安裝中比較關鍵的環節是套筒灌漿，選用漿料的干料與水比例是100∶12，持續攪拌3min，在墊層砂漿進入終凝階段后便能開始壓降處理。拌制前夕， 攪拌桶與頭均需保持濕潤，在機器與底座轉盤啟動后開始計時。人員需利用攪拌棒進行人工攪拌，如果還有干料，要立即繼續拌制。成品需靜置2min左右，使內部氣泡自然釋放。把漿料轉移到壓漿機內，在壓漿約70s后，漿料水逐漸移到出料口，等到其完全流出后，就需堵住出料口、停止作業。在內部管道壓力趨于穩定后，將機器槍頭取出，堵上注漿口，其中封堵選擇橡膠止漿塞。另外，值得強調的是，拼裝時溫度如果在5℃以下，要保溫灌漿料；溫度在10℃～40℃之間，需提高添加水的溫度，維持在30℃～65℃范圍內；灌漿料使用溫度要滿足10℃。此項目中使用的灌漿料，基本性能參數為：流動度，初始與半個小時后的表現分別是達到300mm與260mm；抗壓強度，1日、3日、28日的性能指標各自滿足35MPa、60MPa、100MPa；垂直自由膨脹率，3h和24h之間的差距在0.02%～0.5%區間內；氯離子比重不得超過0.03%；泌水率是0%。

在灌漿結束后一日，結構強度需超過35MPa，此時才能卸下擋漿板與其余臨時構件，覆土結束后墩柱安裝完工。后續基坑回填，要分層施工，現場還需配備良好的排水設施，以免基坑積水。

3.4 蓋梁安裝施工

待墩柱安裝完工后，現場測量各項尺寸，假設無法正常安設蓋梁，相關方可進行適當調整。預制構件吊裝期間，登高車選擇直臂結構，其負責運送作業人員開展高空作業，不接觸任何吊裝構件。蓋梁吊裝時，作業區內也要按照墩柱施工的標準布置。現場預制構件卸車需使用2臺履帶吊完成。兩臺吊機要做好配合，使蓋梁正常轉向，直至吊裝就位。在此項操作期間，高空作業人員要借助登高車實現全程觀測，在所有墩柱位置都安排專業人員，沿著橋梁橫縱水平方向上，指揮預制蓋梁對準設計位置。

調節預制蓋梁中，關鍵技術控制點是構件匹配高程與水平度、相對點位，校正位置后開支墊層坐漿，在該過程中技術員需時刻關注預制構件高程。在坐漿完成后，復測各項控制參數。最后參考墩柱安裝過程，套筒灌漿后蓋梁完成拼裝。

4 結 語

結合上文對具體市政項目的探討可以發現，橋梁墩柱與蓋梁預制加工中，重點在于控制尺寸精度。通過采用預制構件和套筒連接的墩柱蓋梁一體化施工工藝，整體構造簡單，傳力路徑明確，具有承載力高、結合段短、生產效率高、水平剛度大、造價省等優勢。有效提高了工程施工經濟效益和技術效益。