裝配式預(yù)制橋墩后澆孔施工關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)化

馬云杰，王鵬波

（中交一航局第五工程有限公司，河北秦皇島 066002）

1 工程概況

廈門第二東通道工程A3標(biāo)段預(yù)制墩臺(tái)共35座，其中兩節(jié)式22座，三節(jié)式13座，兩節(jié)式橋墩結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

圖1 橋墩結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic diagram of pier structure

下節(jié)墩身與承臺(tái)共同預(yù)制及安裝，每個(gè)承臺(tái)包含6個(gè)后澆孔，墩身位于后澆孔之間，覆蓋了部分后澆孔，墩身與后澆孔相對位置見圖2。

圖2 墩身與后澆孔相對位置圖（cm）Fig.2 Relative location of pier shaft and post-pouring hole(cm)

承臺(tái)共設(shè)置12層水平鋼筋，其中第7～12層水平鋼筋穿過承臺(tái)后澆孔并需進(jìn)行對接，第5～6層鋼筋穿過后澆孔，但不進(jìn)行對接，第1～4層鋼筋不穿過后澆孔，承臺(tái)水平鋼筋布置斷面圖如圖3所示。

圖3 承臺(tái)水平鋼筋布置斷面圖Fig.3 Horizontal rebar layout cross-section diagram of cap

2 新舊工藝對比

2.1 港珠澳大橋墩臺(tái)預(yù)制后澆孔施工工藝

承臺(tái)預(yù)制時(shí)[1-2]，首先焊接整個(gè)勁性骨架，擺放后澆孔底圈模板。然后采用穿筋工藝，將承臺(tái)每根水平鋼筋的各節(jié)段利用套筒連接為一體后，分層穿筋，穿筋過程中分層分塊安裝后澆孔模板環(huán)。最后將2層鋼模板環(huán)間隙用木模板逐層封堵。承臺(tái)預(yù)制完成后，拆除后澆孔中間段鋼筋，后澆孔兩端鋼筋有10 cm鋼筋頭凸出后澆孔輪廓線內(nèi)，分層分塊拆除后澆孔模板。港珠澳大橋施工后期雖考慮后澆孔鋼筋接頭埋置在混凝土內(nèi)的方案[3]，但當(dāng)時(shí)的方案采用加長套筒中部存在空心，不利于承臺(tái)結(jié)構(gòu)耐久性[4]，且經(jīng)實(shí)際檢驗(yàn)不具備可操作性。

2.2 廈門第二東通道工程墩臺(tái)預(yù)制后澆孔施工工藝

承臺(tái)預(yù)制時(shí)，首先安裝后澆孔整體支拆模板，然后分層焊接鋼筋勁性骨架，用于承托承臺(tái)水平鋼筋，最后采用碼筋工藝，將每根水平鋼筋按規(guī)定尺寸切斷成13節(jié)并編號(hào)，穿過后澆孔模板碼放到對應(yīng)位置，利用直螺紋套筒連接[5]。承臺(tái)預(yù)制完成后，拆除后澆孔內(nèi)節(jié)段鋼筋，然后整體拆除后澆孔模板。承臺(tái)安裝時(shí)，將拆除的后澆孔內(nèi)節(jié)段鋼筋按對應(yīng)編號(hào)重新安裝，并澆筑后澆孔混凝土。

2.3 方案對比分析

港珠澳大橋墩臺(tái)預(yù)制后澆孔施工工藝和廈門第二東通道工程墩臺(tái)預(yù)制后澆孔施工工藝對比分析見表1。

表1 后澆孔施工工藝對比分析表Table 1 Comparative analysis table of post-pouring hole construction technology

3 施工關(guān)鍵點(diǎn)分析

后澆孔內(nèi)鋼筋二次安裝的多節(jié)鋼筋需要具備一定的預(yù)緊力，需要正絲與反絲套筒相互配合才能實(shí)現(xiàn)。后澆孔鋼筋與預(yù)埋在承臺(tái)內(nèi)的鋼筋連接接頭不能位于后澆孔輪廓線內(nèi)，否則整體支拆模板收縮行程不滿足要求。后澆孔模板開孔與鋼筋間縫隙的封堵方式直接決定了預(yù)制階段鋼筋綁扎速度。后澆孔頂部被墩身覆蓋部分沿直徑方向約30 cm，所以整體支拆模板最大收縮量需達(dá)到40 cm。以上是廈門第二東通道工程墩臺(tái)后澆孔施工相比于港珠澳大橋墩臺(tái)后澆孔施工工藝優(yōu)化需要解決的重難點(diǎn)。

4 后澆孔鋼筋施工

承臺(tái)每根縱向鋼筋切斷為13段，每個(gè)后澆孔內(nèi)3段。后澆孔內(nèi)鋼筋與承臺(tái)內(nèi)預(yù)埋鋼筋的連接頭位于后澆孔輪廓范圍外，鋼筋與模板間的空隙用錐形橡膠塞封堵。承臺(tái)混凝土澆筑完成后，直螺紋套筒預(yù)埋在承臺(tái)混凝土內(nèi)，鋼筋受錐形橡膠塞包裹，可以拆除及再次安裝。

利用直螺紋套筒連接多段鋼筋時(shí)，如果套筒絲扣全部相同，連接頭間會(huì)出現(xiàn)相互解鎖的現(xiàn)象，鋼筋二次連接時(shí)無法形成預(yù)緊力，因此必須用正絲套筒與反絲套筒相互配合。3段鋼筋中最后安裝的那段與相鄰鋼筋間應(yīng)保留2絲的空隙，一是便于承臺(tái)預(yù)制完成后后澆孔內(nèi)鋼筋拆除，二是便于鋼筋二次安裝時(shí)相鄰2根鋼筋螺紋連接的精確調(diào)整。

以中間位置的單個(gè)后澆孔為例說明鋼筋在各個(gè)狀態(tài)的連接形式，連接示意圖見圖4。1號(hào)鋼筋及5號(hào)鋼筋為相鄰后澆孔之間鋼筋，鋼筋一端為全正絲，一端為全反絲；2號(hào)鋼筋一端為半正絲，一端為全正絲；3號(hào)鋼筋一端為半正絲，一端為半反絲；4號(hào)鋼筋一端為全反絲，一端為半反絲。

圖4 中間后澆孔鋼筋連接示意圖Fig.4 Schematic diagram of post-pouring hole rebar connection in the middle position

鋼筋綁扎過程中，首先將1號(hào)—5號(hào)鋼筋進(jìn)行粗連接，此過程中3號(hào)與4號(hào)鋼筋間預(yù)留2絲空隙。然后進(jìn)行鋼筋連接頭精調(diào)，利用扭矩扳手同時(shí)擰緊T4反絲套筒和T1′正絲套筒（或擰緊T4′反絲套筒和T1正絲套筒），利用正絲套筒與反絲套筒互鎖調(diào)整鋼筋接頭。按同樣辦法調(diào)整T2及T3鋼筋接頭。

鋼筋拆除時(shí)，將T2套筒、T3套筒擰松，取下3號(hào)鋼筋，然后分別擰下2號(hào)及4號(hào)鋼筋，此時(shí)T1及T4號(hào)套筒已經(jīng)預(yù)埋在混凝土內(nèi)。

鋼筋二次安裝時(shí)，首先安裝2號(hào)鋼筋及4號(hào)鋼筋，然后安裝3號(hào)鋼筋。利用預(yù)留的兩絲間隙調(diào)整3號(hào)鋼筋與2號(hào)鋼筋及4號(hào)鋼筋螺紋的匹配度，保證T2套筒及T4套筒能夠順利擰緊。利用T2正絲套筒與T3反絲套筒的互鎖對后澆孔鋼筋施加預(yù)緊力。

5 后澆孔整體支拆模板

后澆孔模板為整體支拆鋼模板[6]。后澆孔內(nèi)鋼筋及錐形橡膠塞拆除后，后澆孔輪廓線內(nèi)無障礙物，后澆孔模板可以整體支拆。整體支拆模板由井字架、2片大模板、2片小模板、支撐絲桿、密封系統(tǒng)組成。模板板面為整塊鋼板，根據(jù)鋼筋的不同位置開出鋼筋孔，直徑48 mm出筋孔比鋼筋外徑大20 mm，利用錐形膠圈封堵鋼筋與板面間縫隙。模板立面圖見圖5。

圖5 模板立面圖（mm）Fig.5 Formwork elevation(mm)

墩身覆蓋后澆孔徑向約30 cm，要求模板整體支拆時(shí)板面收縮量大，而后澆孔內(nèi)空間狹小，模板收縮受限[7-8]。通過設(shè)計(jì)模板結(jié)構(gòu)，兩大塊板面收縮量達(dá)到40 cm，兩小塊模板的收縮量達(dá)到17 cm，經(jīng)過實(shí)踐證實(shí)，此尺寸能保證模板拆除時(shí)無阻礙，且4片模板收回后互相無制約。

6 錐形橡膠塞

后澆孔模板穿筋孔數(shù)量多，鋼筋綁扎過程中需逐個(gè)封堵。錐形橡膠塞[9]對稱分為2塊，鋼筋連接到位后，將2塊橡膠塞合并包裹住鋼筋，封堵模板與鋼筋間的縫隙。錐形橡膠塞能防止模板與鋼筋間縫隙漏漿；同時(shí)能將鋼筋固定在模板孔中心位置，防止鋼筋偏位；承臺(tái)混凝土澆筑時(shí)，能保護(hù)后澆孔鋼筋端頭不被水泥漿污染，降低后澆孔鋼筋拆除難度。鋼筋拆除前，將橡膠塞取下，循環(huán)使用。錐形橡膠塞嚴(yán)密性好，操作簡單，施工速度快。錐形橡膠塞封堵縫隙斷面圖見圖6。

圖6 錐形橡膠塞封堵縫隙斷面圖Fig.6 Sectional view of tapered rubber plug plugging gap

7 結(jié)語

廈門第二東通道項(xiàng)目預(yù)制橋墩后澆孔施工技術(shù)施工速度快、操作簡便、成品質(zhì)量好。優(yōu)于港珠澳大橋墩臺(tái)預(yù)制后澆孔施工工藝，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值，可為類似的大型裝配式橋墩項(xiàng)目施工提供借鑒。